新型铁塔攀爬机器人机械手装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102059704A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102059704A(43)申请公布日2011.05.18(21)申请号201010500522.X(22)申请日2010.10.08(71)申请人四川大学地址610027四川省成都市双流县川大路2段2号(72)发明人陆小龙赵世平曹志华刘晓宇王蕾黄玉波(51)Int.Cl.B25J15/00(2006.01)H02G1/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称新型铁塔攀爬机器人机械手装置(57)摘要本发明提供一种用于铁塔自动检修维护攀爬机器人的末端结构，主要包括夹紧机构、手腕机构、手指伸缩机构和连接支座。其中夹紧机构应用了杠杆增力原理并采用丝杆螺母传动方式，结构紧凑，带有自锁功能，主要由上夹板，安装在上夹板的驱动电机，与驱动电机输出轴连接的齿轮换向机构，下夹板，以及与齿轮换向机构相连的丝杆螺母机构，顶杆组成。手指伸缩机构由安装在上夹板的驱动电机，与驱动电机输出轴相连的丝杆螺母传动机构，与螺母固连的手指，以及安装在上夹板的导轨组成，与夹紧机构配合使用确保对角钢的可靠夹持。手腕机构由手腕驱动电机，与驱动电机输出轴连接的蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮，以及电机支座组成，它从机械结构上保证了手爪空间位置和姿态的解耦，大大简化了机器人在攀爬过程中的操作步骤。本发明能实现对多种规格角钢的可靠夹持，使得机器人不仅能沿铁塔主材攀爬，也能沿斜材或水平材攀爬。CN1025974ACCNN110205970402059707A权利要求书1/1页1.一种用于铁塔自动检修维护攀爬机器人的末端夹持结构，包括由夹紧电机1，与电机输出轴联接的换向齿轮组18，与齿轮组固连的夹紧机构丝杆4，螺母20，顶杆3，上夹板7，下夹板5构成的夹紧机构；由手指伸缩电机17，丝杆12，螺母13，导轨11，手指10构成的手指伸缩机构；由手腕电机支座14，手腕电机24，蜗杆23，蜗轮15构成的手腕机构。2.根据权利要求1所述的末端执行机构中的手爪夹紧机构采用杠杆增力原理，以及丝杆螺母传动方式，结构紧凑，带有自锁功能，上下两个夹板通过销轴6连接，顶杆3上端与夹紧机构螺母20固连，下端与固定在下夹板5上的滑槽2通过销柱19连接。手爪夹紧电机1利用换向齿轮组18将力传递给夹紧机构丝杆4，通过丝杆螺母传动，螺母与顶杆3直线运动，销柱19在滑槽2中滑动，上夹板7与下夹板5以销轴6为旋转轴转动，使得上下夹板前端工作面8和9夹角变化而实现爪子夹紧松开功能。顶杆作用在上下夹板后端的力，经过杠杆放大后，施加在上下夹板前端工作面上，大大增强了夹紧力。通过控制手爪夹紧电机的转速和方向可以控制手爪的开、合，从而控制手爪的夹紧力。3.根据权利要求1所述的手指伸缩机构，其特征是安装在夹紧机构上夹板7的手指伸缩电机17与手指伸缩丝杆12连接，螺母13与在导轨11中移动的手指10固连，通过螺纹与手指伸缩丝杆12连接，导轨11与上夹板7固连。这样由丝杆12，螺母13，手指10构成了手指伸缩的传动链，通过控制手指伸缩电机17的转速和方向，可以控制手指10沿导轨11移动的速度和方向。4.根据权利要求1和2和3所述的机器人末端夹持机构，其特征是手爪夹紧机构和手指伸缩机构构成组合式夹持，对角钢夹持形成力的封闭，从而提高了夹持的可靠性。5.根据权利要求2所述的末端执行机构的手爪夹紧机构，其特征是上下夹板前端工作面8和9采用摩擦系数较大的橡胶材料，增大了夹持面与角钢接触面的摩擦系数，从而增大了摩擦力，提高了夹持的可靠性。6.根据权利要求1所述的末端执行机构中的手腕机构，其手腕蜗杆23安装在手腕电机支架14上，手腕电机支架14与权力要求2所述的手爪夹紧机构上夹板7通过支撑柱16固连，手腕蜗轮15的套筒22安装在手腕旋转轴21上，通过控制与蜗杆23连接的手腕电机24的转速和方向可以控制爪部的旋转角度和方向。2CCNN110205970402059707A说明书1/3页新型铁塔攀爬机器人机械手装置技术领域[0001]本发明涉及一种为铁塔自动检修维护攀爬机器人定制的机械手装置，属机器人技术领域。技术背景[0002]工业和信息产业的迅猛发展对供电稳定性和可靠性的要求越来越高。高压输电线路是电力系统的动脉，其安全运行越来越受到各级部门的重视。需要定期对输电线路杆塔及其附件进行检修维护，以确保输电线路的安全可靠运行。[0003]目前国内高压输电线路的检修、维护基本上采用人工攀登铁塔的方式，利用携带的检修维护设备完成相应的任务，这不仅大量消耗检修人员的体力，影响工作效率，也极不安全。电力部门迫切需要能取代人力进行铁塔检修、维护的自动化设备——机器人，以此减轻工人的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险，而且设备可以在不