带有机械臂的高空作业装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 208438336 U(45)授权公告日 2019.01.29

(21)申请号 201821134721.1(22)申请日 2018.07.18

(73)专利权人 刘一澎

地址 475300 河南省开封市开封县城关镇

文东小区2巷51号(72)发明人 刘一澎　

(74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务

所(普通合伙) 11350

代理人 汤东凤(51)Int.Cl.

B25J 5/00(2006.01)B25J 18/02(2006.01)B25J 9/12(2006.01)B25J 9/10(2006.01)B25J 17/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)实用新型名称

带有机械臂的高空作业装置(57)摘要

本实用新型涉及一种带有机械臂的高空作业装置。其能够协助、代替高空作业人员工作，降低高空作业人员发生危险的可能性。本实用新型是一种带有机械臂的高空作业装置，该带有机械臂的高空作业装置包括能够在地面上移动的主体、控制台以及高空作业机械臂，所述控制台和所述高空作业机械臂安装于所述主体上，在所述控制台内装设有操作控制系统，所述操作控制系统与所述高空作业机械臂相连接，所述高空作业机械臂包括旋转台、肩部、长臂、肘部、短臂以及腕部，在所述腕部上安装有用于执行高空作业任务的任务操作部。CN 208438336 UCN 208438336 U

权　利　要　求　书

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1.一种带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，

该带有机械臂的高空作业装置包括能够在地面上移动的主体、控制台以及高空作业机械臂，

所述控制台和所述高空作业机械臂安装于所述主体上，在所述控制台内装设有操作控制系统，所述操作控制系统与所述高空作业机械臂相连接，所述高空作业机械臂包括：旋转台，其可自由旋转；肩部，其装设于所述旋转台上，能够绕与所述旋转台平行的第1轴线旋转；长臂，其一端安装于所述肩部，能够沿所述长臂的长度方向伸缩；肘部，其设于所述长臂的另一端，能够绕与所述第1轴线平行的第2轴线旋转；短臂，其一端安装于所述肘部，能够沿所述短臂的长度方向伸缩；以及腕部，其设于所述短臂的另一端，

在所述腕部装设有定位传感器和测距传感器，并且，

在所述腕部上安装有用于执行高空作业任务的任务操作部，所述短臂利用电机驱动滚珠丝杠组传动，所述长臂采用直线驱动机构加上多级滑轮-排绳的方案。

2.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述短臂包括直流电机部、滚珠丝杠以及丝杠螺母，

动力从所述直流电机部通过齿轮传动方式向所述滚珠丝杠传递，所述滚珠丝杠相对于所述丝杠螺母旋转，从而带动所述短臂进行伸缩。

3.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述长臂利用液压驱动。

4.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述长臂在伸长状态下相对于所述旋转台的角度处于70°～110°的范围内。5.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述任务操作部是固定安装有拭布的擦玻璃器。

6.根据权利要求5所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，沿所述高空作业机械臂的侧面设置通水路径，该带有机械臂的高空作业装置自设于所述主体的储水器经由所述通水路径将清水供给至所述腕部处喷出。

7.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述任务操作部是能够夹持电线的夹持件。

8.根据权利要求1所述的带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，所述任务操作部是机械手。

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带有机械臂的高空作业装置

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技术领域

[0001]本实用新型涉及一种带有机械臂的高空作业装置。具体而言，涉及一种高空作业装置，其具有能够应用于高空擦窗、电线架设等领域中的机械臂。背景技术

[0002]随着社会的进步，越来越多的地方需要进行高空作业。例如存在对高处的玻璃进行擦拭、对高空的电线进行架设、连接等需求。对于进行高空作业的人来说，很可能会发生各种的意外。从高空作业人员的人身安全性出发，要求提供先进的、智能的高空作业设备，以协助、代替高空作业人员工作，降低高空作业人员发生危险的可能性。[0003]然而，以往的应用于高空作业的机械臂所占用的空间通常较大，并且没有考虑对构成机械臂的各个臂进行合理构型，存在改进的余地。[0004]另外，以往的机械臂所能完成的任务单一，无法适应不同类型的高空任务。实用新型内容

[0005]实用新型要解决的问题

[0006]本实用新型是基于上述课题而提出来的，其目的在于提供一种带有机械臂的高空作业装置，其能够适应不同类型的高空任务，协助、代替高空作业人员工作，降低高空作业人员发生危险的可能性，并且，考虑构成机械臂的各个臂所要发挥的功能来对整条机械臂进行合理的构型。[0007]用于解决问题的方案

[0008]本实用新型是一种带有机械臂的高空作业装置，其特征在于，该带有机械臂的高空作业装置包括能够在地面上移动的主体、控制台以及高空作业机械臂，所述控制台和所述高空作业机械臂安装于所述主体上，在所述控制台内装设有操作控制系统，所述操作控制系统与所述高空作业机械臂相连接，所述高空作业机械臂包括：旋转台，其可自由旋转；肩部，其装设于所述旋转台上，能够绕与所述旋转台平行的第1轴线旋转；长臂，其一端安装于所述肩部，能够沿所述长臂的长度方向伸缩；肘部，其设于所述长臂的另一端，能够绕与所述第1轴线平行的第2轴线旋转；短臂，其一端安装于所述肘部，能够沿所述短臂的长度方向伸缩；以及腕部，其设于所述短臂的另一端，在所述腕部装设有定位传感器和测距传感器，并且，在所述腕部上安装有用于执行高空作业任务的任务操作部，所述短臂利用电机驱动滚珠丝杠组传动，所述长臂采用直线驱动机构加上多级滑轮-排绳的方案。[0009]进一步地，所述短臂包括直流电机部、滚珠丝杠以及丝杠螺母，动力从所述直流电机部通过齿轮传动方式向所述滚珠丝杠传递，所述滚珠丝杠相对于所述丝杠螺母旋转，从而带动所述短臂进行伸缩。[0010]进一步地，所述长臂利用液压驱动。[0011]进一步地，所述长臂在伸长状态下相对于所述旋转台的角度处于70°～110°的范围内。

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进一步地，所述任务操作部是固定安装有拭布的擦玻璃器。

[0013]进一步地，沿所述高空作业机械臂的侧面设置通水路径，该带有机械臂的高空作业装置自设于所述主体的储水器经由所述通水路径将清水供给至所述腕部处喷出。[0014]进一步地，所述任务操作部是能够夹持电线的夹持件。[0015]进一步地，所述任务操作部是机械手。[0016]实用新型的效果[0017]采用本实用新型，能够协助、代替高空作业人员工作，降低高空作业人员发生危险的可能性。通过臂部的可伸缩设计，能够减小机械臂的存储空间需求。[0018]采用本实用新型，通过利用长臂解决工作距离的问题，利用短臂解决精细化操作的问题，从而实现整条可伸缩机械臂的合理构型。[0019]采用本实用新型，通过在机械臂的末端安装不同的任务操作部，可以使高空作业装置适应不同类型的高空任务。

附图说明

[0020]图1为本实用新型的带有机械臂的高空作业装置的整体结构图。[0021]图2为本实用新型的高空作业装置的机械臂的立体示意图。[0022]图3为带有机械臂的高空作业装置的长臂的结构图。[0023]图4为带有机械臂的高空作业装置的短臂的结构图。

具体实施方式

[0024]下面利用实施例对本实用新型进行更全面的说明。本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。[0025]为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

[0026]图1为本实用新型的带有机械臂的高空作业装置的整体结构图。该带有机械臂的高空作业装置包括主体10、控制台12和高空作业机械臂20。主体10具有车轮13，能够在地面上移动自如。主体10的前后两侧壁上分别桩设有可伸缩操作的作业支撑桩11，在主体10的上方装设有高空作业机械臂20以及控制台12。在控制台12内装设有操作控制系统，所述操作控制系统与高空作业机械臂20相连接，用于对高空作业机械臂20的动作进行控制。高空作业机械臂20包括：旋转台1，其可自由旋转；肩部2，其装设于旋转台1上，能够绕与旋转台1平行的第1轴线旋转；长臂3，其一端安装于肩部2，能够沿长臂3的长度方向伸缩；肘部4，其设于长臂3的另一端，能够绕与第1轴线平行的第2轴线旋转；短臂5，其一端安装于肘部4，能够沿短臂5的长度方向伸缩；以及腕部6，其设于短臂5的另一端。[0027]高空作业机械臂20还包括任务操作部7，其安装于腕部6，用于执行高空作业任务。任务操作部7可根据高空作业机械臂20所要执行的任务而安装不同的工具。例如，在要执行

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的任务为高空擦窗时，任务操作部7可替换为固定安装有拭布的擦玻璃器，从而随着高空作业机械臂20的动作进行擦窗，具体而言，通过控制肘部4的角度和短臂5的伸缩，能够完成擦拭玻璃的动作。此时，可以沿高空作业机械臂20的侧面设置通水路径16，自设于主体10的储水器15经由通水路径16将清水供给至腕部6处喷出，从而能够为擦玻璃提供清洁水。在要执行的任务为高空电线架设、连接时，任务操作部7可替换为机械手，通过对机械手的动作进行精细控制而完成电线连接的操作，或者，任务操作部为能够夹持电线的夹持件，为正在作业的电力工人递送电线。

[0028]在腕部6装设有定位传感器13以及测距传感器14，定位传感器13能够向控制台12返回其相对于控制台12的位置、高度，测距传感器14用于测量腕部6所处的位置相对于工作目标(例如待擦拭的玻璃等)的位置关系。这样，控制台12除可以根据肩部2、肘部4的旋转角度以及长臂3和短臂5的伸缩长度来确定高空作业机械臂20的末端的位置之外，还可以根据定位传感器13进行更加精确的定位，为之后的精确作业提供基准。[0029]图2为本实用新型的高空作业装置的机械臂的立体示意图。在图2中，省略了任务操作部7。肩部2能够绕第1轴线CL1旋转，第1轴线CL1相对于旋转台1所在的平面平行。长臂3能够沿长臂3的长度方向伸缩。长臂3在高空作业机械臂20的工作中用于解决工作距离问题，在本实施方式中，长臂3能够多级伸缩。肘部4能够绕第2轴线CL2旋转，第2轴线CL2相对于第1轴线CL1平行。短臂5能够沿短臂5的长度方向伸缩，短臂5在高空作业机械臂20的工作中用于解决精细化操作问题，在本实施方式中，短臂5能够两级伸缩。[0030]图3为带有机械臂的高空作业装置的长臂3的结构图。[0031]由于长臂3的作用在于确定高空作业的高度，因此优先选用臂长变化较为容易的可伸缩机械臂。长臂3并不需要较高的定位精度，因此即使其加工及装配精度不高，也能完成其任务。

[0032]在本实施方式中，长臂3采用直线驱动机构加上多级滑轮-排绳的方案。直线驱动机构加上多级滑轮-排绳的机械臂造价低，通常存在自重较大的问题，但在本实用新型中并不成为限制。通过限制长臂3在伸长状态下相对于旋转台1的角度，能够减轻长臂3相对于主体的不稳定性。在本实施方式中，长臂3在伸长状态下相对于旋转台的角度处于70°～110°的范围内。

[0033]长臂3包括直线驱动机构31、第1级伸缩部32、第2级伸缩部33、第3级伸缩部34、第4级伸缩部35、第1滑轮36、第2滑轮37、第3滑轮38以及第4滑轮39。以伸长为例说明长臂3的伸长方式。当直线驱动机构31进行工作而使第2级伸缩部33相对于第1级伸缩部32向右侧移动时，在第1滑轮36和第2滑轮37的作用下，第3级伸缩部34相对于第2级伸缩部33向右侧移动，在第3滑轮38和第4滑轮39的作用下，第4级伸缩部35相对于第3级伸缩部34向右侧移动。从而，长臂3整体伸长。当然，长臂3不限于四级伸缩，也可以是其他数量的伸缩。此外，长臂3也可以采用液压驱动。

[0034]图4为带有机械臂的高空作业装置的短臂5的结构图。[0035]由于短臂5的作用在于进行精细化操作，在设于其另一端的腕部6安装有用于执行高空作业任务(用于进行擦窗、电线连接等)的任务操作部7，因此优先选用加工及装配精度较高的可伸缩机械臂作为短臂5。此外，通过提高短臂5的精度，也能够对长臂3的精度进行补偿。

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在本实施方式中，短臂5采用电机驱动滚珠丝杠组传动的方案，该方案的优点是传

动效率高、自重小、结构简单。当然，这种方案存在刚度相对较低的缺点，但由于短臂5主要进行精细化作业，因此刚度的限制对于短臂5而言并不是问题。[0037]短臂5包括直流电机部51、滚珠丝杠52以及丝杠螺母53。直流电机部51布置于第1筒56，通过联轴器连接驱动轴，再经由安装于驱动轴的主动齿轮54和相对于主动齿轮54啮合的从动齿轮55连接于滚珠丝杠52。第2筒57相对于第1筒56能够相对滑动而不能相对转动。丝杠螺母53与第2筒57固连。动力从直流电机部51通过齿轮传动方式向滚珠丝杠52传递，滚珠丝杠52相对于丝杠螺母53旋转，从而带动短臂5进行伸缩。[0038]在带有机械臂的高空作业装置作业时，根据实际情况确定作业目标相对于高空作业装置的位置关系。[0039]首先，控制台对旋转台的朝向进行调整，使得高空作业机械臂朝向作业目标。然后，对长臂进行控制，使长臂相对于旋转台的夹角处于90°。调整长臂的长度从而调整长臂的末端的高度，优选的是，使肘部相对于作业目标处于同一或大致同一高度。另外，即使高空作业装置在水平方向上的距离稍大或稍小，也可通过调整长臂相对于旋转台所成的角度来调整高空作业装置与作业目标之间在水平方向上的距离。[0040]在确定了长臂的姿态之后，通过对轴部的角度和短臂的长度进行调整，从而使得短臂的末端靠近作业目标。根据定位传感器以及测距传感器返回的数值，精确控制短臂的伸缩并且控制轴部的转动和任务操作部相对于腕部的姿态，从而执行作业过程。[0041]在本实用新型中，根据长臂和短臂的不同作用和不同需求采用不同类型的可伸缩机械臂，从而实现对高空作业机械臂的整体优化。[0042]在本实用新型中，也可以设计为，长臂3和短臂5能够绕其长度方向的轴线进行旋转，从而实现更多的自由度，完成更复杂的动作。[0043]上述示例只是用于说明本实用新型，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本实用新型思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

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图2

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图3

图4

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