高空作业一直是十分危险的行业,在18-20年的工程事故统计中,高空坠落的占比为52.2%,同时高空坠落的死亡率极高,严重威胁着工人的生命安全。但目前大部分攀爬机器人使用的方式都为机械爪抓取抬升,复杂度较高,对材料、驱动都要求较高,成本很高,难以大范围普及。于是我们决定制作一款爬杆机器人,便于操作的同时可以帮助高空作业的工人携带工具与仪器,从而达到减轻工人负重,降低事故发生概率的目的。
首先要实现攀爬与载重功能,使之可以适用于124mm-232mm的标准电线杆。在满足基本功能的基础上尽可能降低机构的复杂度,从而降低使用门槛,使得所有工人可以“到手即用”;同时通过改善固定方式的方法缓解应力集中现象,降低对材料以及驱动的要求,降低使用成本;同时尽可能的提升稳定性,以满足许多精密仪器对运输稳定性的要求。
完成了装置的3D建模与运动仿真,在模型层面基本实现了项目目标。采用上下两层的主体部分交替抬升的方式实现整个装置的攀爬,即在下层伸缩架伸出挤压需攀爬的杆利用摩擦力将装置固定的情况下,中间伸缩架舒张,将上层抬升;在上层固定的情况下,下层伸缩杆回缩,中间伸缩架收缩,将下层拉升。同时由于直线上升的方式,保证了稳定性,仅需要循环指令的控制系统也十分便于操作,同时由于对称的设计,应力分布较为均匀,降低了材料的要求,从而降低了成本。