本發(fā)明涉及角鋼塔攀爬機器人，具體是一種角鋼塔螺栓緊固設備及安裝機器人。

背景技術：

1、作為輸電線路工程施工中主要的分部工程之一的組塔施工，在塔材吊裝就位后，螺栓緊固工作量大，扭矩精度要求高。而對于角鋼塔的主材螺栓的緊固性對鐵塔的防振動性能和整體結構穩(wěn)定具有重要作用。

2、目前，角鋼塔螺栓的緊固主要依靠借助簡單工具或電動扳手作業(yè)的人工操作；線路投運后，還需對角鋼塔主材螺栓的緊固扭矩做定期監(jiān)測，以對扭矩不合格的松動螺母復緊，這樣的復緊也由人工測量完成。高空作業(yè)環(huán)境下的工作人員風險較高；而這樣的人工作業(yè)還可能存在緊固力矩不達標、緊固力矩一致性差的缺陷以及漏緊的情況，這無疑給后期運行埋下很大的安全隱患。

3、于是為了解決上述復緊不達標的問題，專利cn112873217a中提出了一種角鋼塔螺栓緊固機器人，該機器人包括：機器人構架、與機器人構架同側設置的中間機構和夾持機構；夾持機構通過中間機構與機器人構架連接，機器人構架包括軌道、與軌道垂直設置的前足和后足移動橫桿以及與軌道垂直且位于前足和后足移動橫桿間的中移動橫桿，前足移動橫桿、后足移動橫桿和中移動橫桿沿導軌上下運動，緊固工具固定的在中移動橫桿上，中間機構包括環(huán)形導軌和與環(huán)形導軌連接的傾角電推桿，環(huán)形導軌與機器人構架軸線垂直連接，機器人構架沿環(huán)形導軌旋轉，傾角電推桿在支撐組件支撐下帶動機器人構架遠離或靠近角鋼，夾持機構具有開合結構，用于夾緊角鋼或釋放角鋼。該專利通過上述各個結構之間的配合實現(xiàn)了機器人在塔身自主攀爬及達標緊固角鋼塔螺栓。

4、在角鋼塔實際安裝的過程中，不同的位置采用的螺栓規(guī)格也各不相同，這就導致在進行螺栓復緊時，不僅需要復緊達標，同時還需同時攜帶多種尺寸的螺栓扳手，以在一次攀爬的過程中，實現(xiàn)多種規(guī)格螺栓的復檢。而上數(shù)現(xiàn)有技術中，一次只攜帶了一種規(guī)格的扳手，進而導致往返攀爬多次更換扳手，嚴重的影響了復緊工作的進程。

5、由此可見，當前的角鋼塔的螺栓緊固機器人還需要進一步提升，以滿足高效率工作的需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了避免和克服現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種角鋼塔螺栓緊固設備及攀爬機器人。本發(fā)明的緊固設備能夠適應多種不同規(guī)格的螺栓緊固工作，有效的提高了工作效率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種角鋼塔螺栓緊固設備，包括布置在主機首端且用于放置多個不同規(guī)格的螺母緊固套筒的供料部，以及通過多自由度機械臂安裝在主機首端且可驅動螺母緊固套筒轉動的緊固部，多自由度機械臂可驅動緊固部移動至目標螺母處并完成該螺母的緊固工作，且緊固部的旋轉端可與各個螺母緊固套筒處預設的拆裝孔之間形成可拆裝的彈性卡接。

4、作為本發(fā)明再進一步的方案：緊固部包括驅動軸，驅動軸的首端為匹配拆裝孔外形的四方棱柱狀，且在該首端的側壁處凹設有定位銷孔，定位銷孔內(nèi)布置可沿驅動軸徑向產(chǎn)生彈性伸縮動作的彈性銷，拆裝孔的孔壁處開設有供彈性銷的伸出定位銷孔的半球狀的前端插入的定位槽；驅動軸的首端同軸開設有與定位銷孔彼此連通的定向孔，定向孔內(nèi)沿軸向同軸滑動配合有導向銷；導向銷的尾端和定向孔孔底之間壓縮有彈向導向件，導向銷的首端和彈性銷的尾端在彈向導向件推動作用下彼此抵接構成楔面配合，以驅動彈性銷前端伸出定位銷孔；且驅動軸換取螺母緊固套筒的取件處還布置有可使導向銷反向移動以解除彈性銷彈性卡接的解鎖部。

5、作為本發(fā)明再進一步的方案：供料部包括支撐座及回轉布置在支撐座上的轉盤，轉盤上開設有多個圓柱腔，各個螺母緊固套筒分別依次同軸放入圓柱腔中，支撐座上布置有同時蓋合在各個圓柱腔上的蓋板，且位于取料處的蓋板板面上開設有可在轉盤轉動過程中與各個圓柱腔彼此同軸的取料孔，多自由度機械臂引導驅動軸攜帶螺母緊固套筒同軸穿過取料孔而將螺母緊固套筒插入圓柱腔中；各個圓柱腔的底端均開設有貫穿孔，支撐座上安裝有與取料孔同軸布置的解鎖伸縮桿，解鎖伸縮桿可沿鉛垂方向由下而上依次穿過貫穿孔、螺母緊固套筒的筒腔、拆裝孔和定向孔，并推動導向銷產(chǎn)生所述反向移動，該解鎖伸縮桿構成所述解鎖部。

6、作為本發(fā)明再進一步的方案：驅動軸通過柔性連接部與旋轉電機的電機軸彼此同軸連接，該電機軸的首端兩側垂直固接有限位銷，驅動軸的尾端同軸凹設有振動孔，且振動孔相對的孔壁上均貫穿開設有腰型碰撞孔，且腰型碰撞孔的長度方向與驅動軸軸向彼此平行；電機軸同軸間隙配合插設在振動孔中，兩個限位銷分別間隙配合插設在對應的腰型碰撞孔中；電機軸和驅動軸的外側套設有柔性復位彈簧，且柔性復位彈簧的兩端分別同軸固定在電機軸和驅動軸上。

7、作為本發(fā)明再進一步的方案：包括主機，主機上布置有兩組沿角鋼主材方向排列的角鋼攀爬足，各角鋼攀爬足可在直線驅動部的驅動作用下產(chǎn)生沿角鋼主材長度方向的直線往復動作，以配合角鋼攀爬足的收攏夾持動作完成攀爬。

8、作為本發(fā)明再進一步的方案：角鋼攀爬足包括安裝座，安裝座上布置有用于抵緊角鋼主材外壁面的抵壓部和沿角鋼主材橫截面方向產(chǎn)生收攏夾持動作的夾持部，且抵壓部和夾持部彼此相向施力以及夾緊角鋼主材，其特征在于，抵壓部包括布置在安裝座上且可伸向角鋼主材的抵緊伸縮桿，抵緊伸縮桿的伸縮端上安裝有鉸接座，鉸接座上鉸接有兩塊夾板，兩塊夾板可彼此張合以配合形成抵緊角鋼主材v形外壁面的v形夾口，且鉸接座遠離角鋼主材的移動路徑上布置有可使v形夾口閉合變保持閉合狀態(tài)以縮小兩塊夾板空間體積的收攏組件；

9、收攏組件包括分別固定安裝在兩塊夾板施力端上的兩塊滑塊，以及布置在安裝座上且位于鉸接座遠離角鋼主材移動路徑末端的控制板；控制板上對稱開設有兩條滑槽，兩條滑槽彼此配合形成開口方向與v形夾口開口方向彼此相反的八字形，滑塊在滑槽內(nèi)滑動以使兩塊夾板閉合；兩塊夾板的施力端之間彼此連接有可使兩塊夾板張開的彈性復位件，且兩塊夾板的張開路徑上還布置有固接在鉸接座上用于限制最大張開角度的限位塊。

10、作為本發(fā)明再進一步的方案：夾持部包括兩組彼此配合以從角鋼主材兩側完成雙臂半環(huán)抱式的收攏夾持動作的夾臂，夾臂包括推桿以及通過鉸接軸鉸接在推桿上的彎鉤狀的夾爪，夾爪的前端構成夾持角鋼主材同側翼板邊緣的夾持端；夾爪與推桿的鉸接處還布置有驅動夾爪開合以配合完成收攏動作的收攏驅動部；推桿處還布置有可在夾爪完成收攏動作后，將兩個夾爪拉向角鋼主材并使兩個夾持端抵緊在角鋼主材兩塊翼板邊緣處的夾持驅動部；

11、收攏驅動部包括夾爪拱背上安裝的翻轉伸縮桿，翻轉伸縮桿的伸縮端上安裝有同步移動的勾桿和頂桿；推桿位于其鉸接軸的偏心處安裝有與勾桿勾接端彼此勾合的擋銷，頂桿前端與推桿鉸接軸的偏心處彼此抵接；勾桿可在翻轉伸縮桿收縮過程中主動勾動擋銷以使夾爪做翻轉張開動作，且頂桿前端在翻轉伸縮桿伸長過程中主動推動推桿以使夾爪作反向翻轉抱合動作；推桿上還布置在夾爪轉動過程可擋住夾爪尾部以與頂桿配合限制夾爪翻轉抱合角度的擋塊，擋銷安裝在擋塊的側面上，且頂桿前端與擋塊的上端面彼此抵接；

12、夾持驅動部包括開設有在安裝座上的直線型導向槽，推桿布置在直線型導向槽中；推桿的桿身上安裝有從動齒條，導向槽的槽口處安裝有與從動齒條彼此嚙合以驅動推桿在直線型導向槽中往復滑動的主動齒輪。

13、作為本發(fā)明再進一步的方案：安裝座通過鉸接軸鉸接在底座上，且安裝座和底座之間布置有驅動安裝座繞其鉸接軸轉動以調整夾臂和角鋼主材長度方向之間俯仰夾角的俯仰調節(jié)組件；俯仰調節(jié)組件包括固定在安裝座兩側的定位板，兩塊定位板上均開設有彼此平行且向角鋼主材長度方向傾斜的腰型導向孔；底座上開設有兩條彼此平行的定向槽，兩定向槽之間橋接有定向塊，定向塊同步滑動布置在兩定向槽中；定向塊的兩側對稱布置有定位銷，且兩個定位銷分別插設在對應側的腰型導向孔中；底座上布置有俯仰伸縮桿，定向塊安裝在俯仰伸縮桿的伸縮端上，且俯仰伸縮桿可推動定位銷沿腰型導向孔孔型長度方向往復滑動以調節(jié)俯仰角度。

14、作為本發(fā)明再進一步的方案：直線驅動部包括安裝在主機軀干框架上且沿角鋼主材長度方向延伸的直線導軌，用于固接底座的滑座滑動安裝在直線導軌上；直線導軌上安裝有直線齒條，滑座上安裝有驅動齒輪，驅動齒輪和直線齒條之間通過舵輪彼此嚙合傳動；舵輪為兩組且對稱布置在驅動齒輪和直線齒條之間，各舵輪均通過消隙組件回轉安裝在滑座上；消隙組件包括開設在滑座上且兩端封口的限位槽，限位槽的槽長方向與直線齒條的長度方向彼此平行，限位槽中滑動布置有承載塊，承載塊上固定安裝有齒輪轉軸，舵輪同軸回轉安裝在齒輪轉軸上；限位槽中還安裝有推動舵輪向驅動齒輪和直線齒條之間移動的消隙彈性件。

15、作為本發(fā)明再進一步的方案：軀干框架上還布置有用于檢測離地距離的對地激光測距儀、檢測兩個角鋼攀爬足之間距離的相離激光測距儀，以及提供電源的電池組。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、1、驅動軸的首端設計為四方棱柱狀，與拆裝孔外形匹配，確保穩(wěn)定連接。側壁上的定位銷孔和彈性銷設計，允許驅動軸與螺母緊固套筒之間形成可拆裝的彈性卡接，且彈性銷通過楔面配合與導向銷相連，當導向銷受推動時，彈性銷前端伸出并插入定位槽，實現(xiàn)緊固連接。在更換螺母緊固套筒時，解鎖部通過推動導向銷反向移動，使彈性銷收縮回定位銷孔內(nèi)，從而解除卡接，便于更換套筒。由此在供料部、緊固部和彈性卡接的共同作用下，能夠攜帶多種不同規(guī)格的螺栓進行緊固工作，且更換過程快捷方便，有效的提高了工作效率。

18、2、供料部采用轉盤設計，轉盤上設有多個圓柱腔，用于存放不同規(guī)格的螺母緊固套筒，轉盤回轉運動，使各個套筒依次對準取料孔，便于多自由度機械臂取料。蓋板的設計保證了圓柱腔的封閉性，且各個圓柱腔與取料孔錯位布置，避免螺母緊固套筒意外滑出圓柱腔；同時取料孔的設置使得機械臂能夠在轉盤轉動過程中準確取料

19、4、抵緊伸縮桿安裝在安裝座上，并可根據(jù)需要伸縮以靠近或遠離角鋼主材，使得抵壓部能夠靈活地適應不同位置和尺寸的角鋼主材。同時抵緊伸縮桿的伸縮端上安裝有鉸接座，鉸接座上鉸接的兩塊夾板彼此張合，以形成v形夾口，能夠精確地包覆在角鋼主材的v形外壁面上，且收攏組件布置在鉸接座遠離角鋼主材的移動路徑上，其主要作用是在非工作狀態(tài)下使v形夾口閉合并保持閉合狀態(tài)，從而縮小兩塊夾板的空間體積，從而能夠有效避免了角鋼攀爬足在移動或調整位置時，夾板與角鋼主材上的斜材或其他障礙物發(fā)生碰撞的風險，提高了使用的越障能力和便捷性。

20、5、控制板上呈八字形對稱布置的兩條滑槽，能夠在滑塊在滑槽內(nèi)滑動時，使兩塊夾板會自然地閉合在一起，不僅簡化了收攏過程，還在滑槽的導向作用下確保了夾板在閉合狀態(tài)下的穩(wěn)定性。

21、6、本發(fā)明的夾爪通過鉸接軸鉸接在推桿上，可以圍繞鉸接軸進行翻轉，這種雙臂半環(huán)抱式的設計使得夾持部能夠從角鋼主材的兩側同時夾持，增加了夾持的穩(wěn)定性和牢固性。

22、7、翻轉伸縮桿與同步移動件：收攏驅動部采用翻轉伸縮桿作為動力源，其伸縮端上安裝有同步移動的勾桿和頂桿。這種設計使得翻轉伸縮桿的伸縮動作能夠同時驅動勾桿和頂桿進行相應的運動。

23、8、當翻轉伸縮桿收縮時，勾桿會主動勾動擋銷，使夾爪圍繞鉸接軸進行翻轉張開動作。在翻轉伸縮桿伸長的過程中，頂桿會推動推桿沿著其軸線方向移動，進而使夾爪進行反向翻轉抱合動作。在翻轉伸縮桿一伸一縮的過程中，頂桿和勾桿彼此交替作為主動件，一主一從對推桿施力，從而反向作用在夾爪上，以此對夾爪翻轉角度進行精準的控制。當面對不同尺寸的角鋼時，通過調整翻轉伸縮桿的伸長程度，以控制兩個夾爪夾持端之間的距離，進而實現(xiàn)夾持端夾持不同開口程度的角鋼主材。推桿的伸縮作用，能夠在確定夾持端開合程度之后，反向拉緊夾爪并抵緊在角鋼主材的邊緣處，以此從角鋼主材兩側完成雙臂半環(huán)抱式的收攏夾持動作。

24、9、收攏驅動部和夾持驅動部的配合作用，能夠使安裝座兩側布置的夾住盡可能的收緊和張開；從而在張開時，能夠夾持住不同尺寸的角鋼主材；在夾爪收緊時，形成m形，盡可能的縮小夾持部的空間體積，以在攀爬足移動時，有效的降低與角鋼主材上的斜材、腳釘或其他障礙物發(fā)生碰撞的風險，提高了使用的安全性和便捷性。

25、10、擋塊與頂桿配合，能夠限制夾爪的翻轉抱合角度，確保夾爪能夠準確地夾持在角鋼主材的翼板邊緣上。同時，擋銷安裝在擋塊的側面上，與頂桿前端彼此抵接，進一步增強了結構的穩(wěn)定性和可靠性。

26、11、當需要驅動角鋼攀爬足沿角鋼主材長度方向移動時，電機驅動驅動齒輪旋轉，驅動齒輪的旋轉通過舵輪傳遞給直線齒條，由于直線齒條是固定的，因此驅動齒輪會沿著直線導軌滑動，舵輪在傳動過程中起到關鍵作用。它們不僅傳遞扭矩，還通消隙彈性件安裝在限位槽中，并推動承載塊及舵輪向驅動齒輪和直線齒條之間移動，從而消除它們之間的間隙，保持與驅動齒輪和直線齒條之間的緊密接觸，以消除傳動間隙，有效地提高了傳動的穩(wěn)定性。