CN101049838A - 钩爪式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种钩爪式爬壁机器人。它包括机体板，在机体板上安装有直流电机、控制电路板和摆动连杆，摆动连杆的两端安装有导轨，滑杆安装在导轨内，滑杆末部装有转轴销，转轴销顶部套在摆动连杆两端的槽内，摆动连杆中间安装在直流电机的输出轴上，滑杆前端与支撑板连接，支撑板上设置有至少一对爪子，爪子的组成包括安装在支撑板上的舵机，舵机输出端连有连杆，两侧连杆通过转轴将爪框、爪片连接起来，控制电路板与直流电机和舵机相连。本发明结构简单，运行平稳快速，工作过程中噪音小、耗能少，且能够实现在壁面上紧急悬停，悬停过程中可实现主电路停止工作，节省能量、无噪音。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种机器人，具体地说是一种爬壁机器人。
(二)背景技术
爬壁机器人作为载体，在高层建筑的外壁喷涂、清洗，高层救助伤又很广泛的运用。
日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附爬壁机器人，车轮式磁吸附爬壁机器人它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是：行走稳定速度快，最大速度可达9m/min，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。
爬壁机器人是近些年来比较热门的研究领域，现在国内比较多见的是利用真空吸盘吸附原理，通过真空泵抽压，或利用大功率风扇反向施压，将机器人压在墙体上，然后驱动机器人的轮系，攀爬坡度较缓的光滑表面，此类机器人的优点是灵活性较强，能实现较多动作，但是施压装置较为笨重、昂贵，且局限于在光滑表面上工作，实用性不强；再有，利用电磁吸附原理，在机器的轮上安装永磁铁或电磁铁，攀爬铁磁性金属表面。
哈尔滨工业大学机器人研究所已经研制出单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人和永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人。单吸盘轮式壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。真空泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成一定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。
现有的爬壁机器人一般只适合于在光滑壁面上行走，而且大多数结构复杂。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能够稳定攀附在墙体表面，结构简单的钩爪式爬壁机器人。
本发明的目的是这样实现的：它包括机体板，在机体板上安装有直流电机、控制电路板和摆动连杆，摆动连杆的两端安装有导轨，滑杆安装在导轨内，滑杆未部装有转轴销，转轴销顶部套在摆动连杆两端的槽内，摆动连杆中间安装在直流电机的输出轴上，滑杆前端与支撑板连接，支撑板上设置有至少一对爪子，爪子的组成包括安装在支撑板上的舵机，舵机输出端连有连杆，两侧连杆通过转轴将爪框、爪片连接起来，控制电路板与直流电机和舵机相连。
本发明还可以包括这样一些结构特征：
1、每个爪子上安装有1个爪框及一组爪片，各个爪片相互独立，每个爪片由爪片基体、钩子和弹性钢针组成。
2、所述的爪子有两对，即包括4只爪子，分布在支撑板的两端。
本发明利用爪片端部安装的钩子，钩附在粗糙墙壁的凹凸坑里，然后直流电机驱动摆动杆，左右两侧滑杆、支撑架、爪子运动，配合舵机的转停，实现在粗糙墙壁上攀爬的目的。
本发明结构简单，运行平稳快速，工作过程中噪音小、耗能少，且能够实现在壁面上紧急悬停，悬停过程中可实现主电路停止工作，节省能量、无噪音。本发明的这些优点是现有传统爬壁机器人所无法比拟的。
(四)附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的爪子的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，钩爪式爬壁机器人的组成包括机体板2，在机体板上安装有直流电机1、控制电路板16和摆动连杆3，摆动连杆的两端安装有导轨5，滑杆6安装在导轨内，滑杆未部装有转轴销4，转轴销顶部套在摆动连杆两端的槽内，摆动连杆中间安装在直流电机的输出轴上，滑杆前端与支撑板7连接，支撑板上设置有至少一对爪子8，同时结合图2，爪子的组成包括安装在支撑板上的舵机9，舵机输出端连有连杆10，两侧连杆通过转轴11将爪框12、爪片连接起来，控制电路板与直流电机和舵机相连，每个爪子上安装有一组抓片，一组爪片的片数可以是9片，当然也可以根据需要选择相近似数量的爪片，各个爪片相互独立，每个爪片由爪片基体13、钩子14和弹性钢针15组成。各个爪片之间相互独立，可绕转轴独立转动，其上安装的钩子起钩附作用，弹性钢针起弹性复位作用。爪片基体13尾部开有转轴孔，穿转轴11，顶部开有小槽，将钩子14固定于其内，中间钻一小孔，将弹性钢针15固定，弹性钢针15另一端抵在爪框上，起限位作用。所述的爪子有两对，即包括4只爪子，分布在支撑板的两端。
由直流电机带动摆动连杆在预定角度范围内往复摆动，直流电机输出扭矩：0.5Nm，驱动电压：12V；摆动连杆由硬质板材制成，中间抠有电机连轴孔，通过顶丝与电机输出轴紧密连接；转轴销顶端为光滑圆柱体，套在摆动连杆左右两侧的槽内，转轴销顶部圆柱体与摆动杆槽可以相对转动和滑动；转轴销底部插在滑杆的尾部，两者紧密连接，无相对运动；滑杆安装在导轨内，滑杆前段与支撑架相连；支撑架上安装爪子的驱动舵机；舵机输出转动舵角片上连有连杆，连杆另一端穿转轴，将爪框、爪片基体、钩子、弹性钢针连在一起；机器人的控制电路电源部分独立安装在机体板上侧。
Claims (3)
1、一种钩爪式爬壁机器人，它包括机体板，在机体板上安装有直流电机、控制电路板、摆动连杆和导轨，其特征是：摆动连杆的两端通过转轴销与滑杆相连，滑杆安装在导轨内，滑杆未部装有转轴销，转轴销顶部套在摆动连杆两端的槽内，摆动连杆中间安装在直流电机的输出轴上，滑杆前端与支撑板连接，支撑板上设置有至少一对爪子，爪子的组成包括安装在支撑板上的舵机，舵机输出端连有连杆，两侧连杆通过转轴将爪框、爪片连接起来，控制电路板与直流电机和舵机相连。
2、根据权利要求1所述的钩爪式爬壁机器人，其特征是：每个爪子上安装有1个爪框及一组爪片，各个爪片相互独立，每个爪片由爪片基体、钩子和弹性钢针组成。
3、根据权利要求1或2所述的钩爪式爬壁机器人，其特征是：所述的爪子有两对，即包括4只爪子，分布在2块支撑板的两端。
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