一种多功能爬行除冰机器人的制作方法

　　【专利摘要】本实用新型提供了一种多功能爬行除冰机器人，该除冰机器人包括机架、前行曲柄结构、滑块、上下曲柄机构、辅助光杆、行走足、前行电机、上下电机、电磁铁、横杆和清洗单元；两个机架的底端分别安装在支撑框架上，且支撑框架分别铰接在支撑柱上，每个机架的中部水平设置有横杆；上下电机安装在机架顶部的横梁上，上下曲柄机构中的曲柄连接上下电机的输出轴，三角板两个底角上的导向块安装在辅助光杆的滑槽内，三角板上的滑槽内安装滑块，前行曲柄结构的一端连接前行电机后安装在横杆上，另一端连接滑块，滑块连接行走足，行走足的底部安装电磁铁，每个机架上安装有清洗单元，支撑板安装在机架；本实用新型能够降低冬季为电塔除冰危险节约能源消耗。

　　[0001]本实用新型涉及一种多功能爬行除冰机器人，属于机械电子【技术领域】。

　　[0002]爬行除冰机器人可在冰雪灾害天气中，用于清除供电电塔及高大金属结构表面的所结的冰。原有冬季电塔积冰都是由人工来进行清除。现有电塔除冰多以事先在电塔缠绕电阻，通过电阻发热融化电塔积冰，但人工除冰方式会出现因人体重量过大而把电塔压垮的事件，而电阻发热除冰又会大量消耗电能，造成经济的大量浪费。

　　[0003]专利CN202400191U公开了一种永磁吸盘轮式爬壁机器人，但所述的爬壁机器人可以爬壁，但没有清洁和除冰的功能，且其采用永磁铁，磁铁始终吸附于金属表面，运动灵活性差，并通过电机带动爬行轮运动，只能爬行平整、光滑的表面，越障能力差；同时，角钢能金属架表面，不能爬行，此外没有执行机构，难以完成具体的高空作业。

　　[0004]有鉴于此，本实用新型提供了一种多功能爬行除冰机器人，能够在冬季为电塔除冰同时能够降低危险节约能源消耗。

　　[0005]一种多功能爬行除冰机器人，该除冰机器人包括两个爬行模块、除冰模块、支撑框架和支撑柱；

　　[0006]爬行模块包括机架、I个或I个以上爬行单元、辅助光杆和横杆；其中爬行单元包括前行电机、上下电机、前行曲柄结构、滑块、上下曲柄机构、行走足和电磁铁，所述上下曲柄机构包括曲柄、连杆和三角板，曲柄连接连杆的一端，连杆的另一端连接三角板的顶角，三角板的一个侧面上加工有与底边方向平行的滑槽，且三角板与滑槽同一侧面上的两个底角位置分别设置有导向块；辅助光杆上加工有滑槽；

　　[0007]安装关系:机架的中部水平设置有横杆，机架上设置I个或I个以上的爬行单元，爬行单元的上下电机安装在机架顶部的横梁上，上下曲柄机构中的曲柄连接上下电机的输出轴，上下曲柄机构中三角板两个底角上的导向块通过辅助光杆安装在机架上，且导向块与滑槽实现滑动配合，上下曲柄机构中三角板上的滑槽内安装滑块，滑块在滑槽内滑动，前行电机安装在横杆上，前行曲柄结构的一端连接前行电机的输出轴，另一端连接滑块，滑块连接行走足，行走足的底部安装电磁铁；

　　[0008]爬行模块中机架的底端安装在支撑框架上，机架和支撑框架之间在爬行方向上留有间隙，两个爬行模块分别通过支撑框架对称铰接在支撑柱上，除冰模块沿爬行方向安装在机架的前端。

　　[0009]所述的除冰模块包括丝杆、切削器、支撑板、涡轮旋杆、安装台、齿轮组和电机1、II，其中安装台为L形结构；丝杆的一端通过安装座安装在支撑板上，另一端通过安装座安装在安装台的竖直面上，涡轮旋杆与丝杆平行，且其一端也通过安装座安装在支撑板上，电机I和电机II分别安装在安装台的两个垂直面上，电机I的输出轴连接涡轮旋杆的另一端，电机II的输出轴通过齿轮组与切削器连接，除冰模块通过支撑板安装在机架的前端。

　　[0010]所述的行走足上加工有滑槽，相邻两根辅助光杆之间焊接有连杆，连杆与横杆平行，且连杆上也加工有滑槽，在行走足的滑槽内也设置有导向块，且导向块也位于连杆的滑槽内。

　　[0012](I)本实用新型的六组相对独立的行走足，互成平行状态，每组走行足由两组曲柄滑块机构组成，实现了在垂直和水平两个方向的运动，通过调节辅助光杆上滑槽的长度，可实现行走足的抬腿高度，且行走足靠电磁铁吸附在钢铁表面，其可靠温度灵活性强。

　　[0013](2)本实用新型由继电器控制电磁铁的通断，开发板控制运动腿电机，可实现多种运动步伐，通过电磁铁与运动腿的配合，电磁铁可以离开吸附面，增加了运动的灵活性，且抬腿高度较高和电控的灵活性相结合，保证了机器人有一定的越障能力。

　　[0018]其中，1-机架，2-前行曲柄结构，3-滑块，4-上下曲柄机构，5-辅助光杆，6_行走足，8-丝杆，9-切削器，10-电磁铁，11-横杆，12-支撑板，13-涡轮旋杆，14-安装台，15-清洗单元，16-支撑框架，17-支撑柱

　　[0020]如附图1、2及3所示，本实用新型提供了一种多功能爬行除冰机器人，该除冰机器人包括两个爬行模块、除冰模块15、支撑框架16和支撑柱17。

　　[0021 ] 爬行模块包括机架1、3个爬行单元、辅助光杆5和横杆11，其中每个爬行单元包括前行曲柄结构2、滑块3、上下曲柄机构4、行走足6、前行电机、上下电机和电磁铁10 ;其中爬行单元的数量可以根据实际需要增加或减少，但本发明的爬行模块采用3个爬行单元在节约成本的情况下，可以实现稳定爬行的效果。

　　[0022]上下曲柄机构4包括曲柄、连杆和三角板，曲柄的一端连接连杆的一端，连杆的另一端连接三角板的顶角，三角板的一个侧面上加工有与加工有滑槽，且三角板与滑槽同一侧面上的两个底角位置分别设置有导向块。

　　[0024]整体连接关系:机架I的中部水平设置有横杆11，机架I上沿长度方向的两个侧面上分别设置I个和2个爬行单元，爬行单元的上下电机安装在机架I顶部的横梁上，上下曲柄机构4中的曲柄连接上下电机的输出轴，上下曲柄机构4中三角板两个底角上的导向块通过辅助光杆5安装在机架I上，且导向块与滑槽实现滑动配合，上下曲柄机构4中三角板上的滑槽内安装滑块3，滑块3在滑槽内滑动，前行电机安装在横杆11上，前行曲柄结构2的一端连接前行电机的输出轴，另一端连接滑块3，滑块3连接行走足6，行走足6的底部安装电磁铁10 ；

　　[0025]爬行模块中机架I的底端安装在支撑框架16上，机架I和支撑框架16之间在爬行方向上留有间隙，这样才能够实现在爬行过程中其中一个爬行模块先运动，另一块爬行模块起支撑的作用，两个爬行模块分别通过支撑框架16对称铰接在支撑柱17上，两个爬行模块可以形成一定夹角，以适应不同角度的角钢进行爬行，除冰模块15沿爬行方向安装在机架I的前端。

　　[0026]如附图4所示，除冰模块15安装在机架I上，包括切削器9、两个丝杆8、支撑板12、涡轮旋杆13、安装台14、齿轮组和两个电机，安装台14为L形结构；两个丝杆8的一端通过安装座平行安装在支撑板12上，另一端通过安装座安装子安装台14的竖直面上，涡轮旋杆13位于两个丝杆8之间，且其一端也通过安装座安装在支撑板12上，为了保证安装台14平稳的上下移动，则需要两个丝杆8且涡轮旋杆13位于两个丝杆8之间，涡轮旋杆13的另一端连接电机I的输出轴，电机I安装在安装台14的竖直面上，电机II安装在安装台14的水平面上，电机II的输出轴连接齿轮组后与切削器9连接，支撑板12安装在机架I上。

　　[0027]工作原理:电磁铁10由继电器控制通断，所有电机和继电器均由开发板控制，将除冰机器人放置在欲除去覆冰的角钢上，控制继电器给电磁铁上电，则机器人通过电磁铁10吸附在角钢上，根据角钢工作面的角度调整两个爬行模块中机架I的角度。

　　[0028]需要除冰时，控制电机I启动，带动涡轮旋杆13转动，通过丝杆8的配合，安装台14带动切削器9上下移动，即调节切削器9距所结冰层表面的相对高度，控制电机II启动，电机II带动齿轮组传动并带动切削器9开始进行除冰动作，当清除完一侧的冰之后可让电机反转，使机器人倒退回地面，进行下一侧的清洗。

　　[0029]爬行时，控制一个爬行模块中的上下电机先启动，另一个爬行模块静止起到支撑整个机器人的作用，上下电机带动上下曲柄机构4中曲柄转动，曲柄带动连杆转动，从而带动三角板和滑块3沿着辅助光杆5的滑槽上下滑动，即使电磁铁10脱离角钢表面；此时控制前行电机启动，前行电机带动前行曲柄结构2转动，从而带动滑块3沿着上下曲柄机构4中三角板的滑槽滑动，使电磁铁10向前移动，则该爬行模块中的机架I在与支撑框架16的间隙内向前运动，这时再控制上下电机启动，上下电机带动曲柄连杆运动，使得滑块3带动电磁铁10向下运动重新吸附在角钢表面，即该爬行模块起支撑作用，然后控制另一个爬行模块中的电机启动，并按照上述工作过程操作，则可实现机器人爬行。

　　[0030]根据结冰的薄厚和除冰的程度，调节切削器9的高度和机器人爬行速度。

　　[0031]利用本实用新型的除冰设备进行冬季电塔除冰，人员可以不必爬上电塔，不仅降低了危险，同时由切削方法进行除冰，提升了工作效率。

　　[0032]本实用新型的机器人前端装有可用于除冰和清洗的执行模块，可以完成具体的高空作业要求。

　　[0033]上述中，行走足6上加工有滑槽，相邻两根辅助光杆5之间焊接有连杆，连杆上也加工有滑槽并与横杆11平行，在行走足6的滑槽内设置有导向块，且导向块也与连杆的滑槽连接，即导向块可分别沿水平和竖直两个方向滑动。

　　[0034]在相邻两根辅助光杆5之间焊接一根连杆，这样可以保证行走足6上下移动的可靠性，要不然就会出现绕着滑块3晃动的情况，通过导向块和滑块3两点的支撑，可以保证行走足6稳定可靠的上下移动，且灵活性强。[0035]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

　　1.一种多功能爬行除冰机器人，其特征在于，该除冰机器人包括两个爬行模块、除冰模块(15)、支撑框架(16)和支撑柱(17)；所述的爬行模块包括机架(I )、I个或I个以上爬行单元、辅助光杆(5)和横杆(11);其中爬行单元包括前行电机、上下电机、前行曲柄结构(2)、滑块(3)、上下曲柄机构(4)、行走足(6 )和电磁铁(10 )，上下曲柄机构(4)包括曲柄、连杆和三角板，曲柄连接连杆的一端，连杆的另一端连接三角板的顶角，三角板的一个侧面上加工有与底边方向平行的滑槽，且三角板与滑槽同一侧面上的两个底角位置分别设置有导向块；辅助光杆(5)上加工有滑槽；安装关系:机架(I)的中部水平设置有横杆(11 )，机架(I)上设置I个或I个以上的爬行单元，爬行单元的上下电机安装在机架(I)顶部的横梁上，上下曲柄机构(4)中的曲柄连接上下电机的输出轴，上下曲柄机构(4)中三角板两个底角上的导向块通过辅助光杆(5)安装在机架(I)上，且导向块与滑槽实现滑动配合，上下曲柄机构(4)中三角板上的滑槽内安装滑块(3 )，滑块(3 )在滑槽内滑动，前行电机安装在横杆(11)上，前行曲柄结构(2 )的一端连接前行电机的输出轴，另一端连接滑块(3)，滑块(3)连接行走足(6)，行走足(6)的底部安装电磁铁(10)；爬行模块中机架(I)的底端安装在支撑框架上(16)，机架(I)和支撑框架(16)之间在爬行方向上留有间隙，两个爬行模块分别通过支撑框架(16)对称铰接在支撑柱(17)上，除冰模块(15)沿爬行方向安装在机架(I)的前端。

　　2.如权利要求1所述的多功能爬行除冰机器人，其特征在于，所述的除冰模块(15)包括丝杆(8)、切削器(9)、支撑板(12)、涡轮旋杆(13)、安装台(14)、齿轮组和电机1、11，其中安装台(14)为L形结构；丝杆(8)的一端通过安装座安装在支撑板(12)上，另一端通过安装座安装在安装台(14)的竖直面上，涡轮旋杆(13)与丝杆(8)平行，且其一端也通过安装座安装在支撑板(12)上，电机I和电机II分别安装在安装台(14)的两个垂直面上，电机I的输出轴连接涡轮旋杆(13)的另一端，电机II的输出轴通过齿轮组与切削器(9)连接，除冰模块(15 )通过支撑板(12 )安装在机架(I)的前端。

　　3.如权利要求1所述的多功能爬行除冰机器人，其特征在于，所述的行走足(6)上加工有滑槽，相邻两根辅助光杆(5 )之间焊接有连杆，连杆与横杆(11)平行，且连杆上也加工有滑槽，在行走足(6)的滑槽内也设置有导向块，且导向块也位于连杆的滑槽内。

　　针对现有除冰机器人轮式结构在缆索上易打滑、越障能力差的问题，提出采用履带模块增大摩擦力，并通过压紧调节装置实现对不同直径缆索的自适应贴合。模块化设计提升拆装效率，旋转平台配合多冰刀结构实现36...

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　　针对传统除冰装置反作用力大、易引发机器人掉落的问题，提出采用对称双锤击机构设计。通过凸轮轴驱动锤击部横向运动，利用弹簧储能实现冲击力释放，使两侧锤击力相互抵消，显著降低反作用力。同时配合冰刀座...