CN101393040A - 一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的平台 - Google Patents
一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，该测试平台由底座组件(1)、吸附组件(2)和振动组件(3)组成；吸附组件(2)安装在A支撑(11)与B支撑(12)之间，振动组件(3)安装在底座组件(1)上。采用丝杠(34)、A滚珠轴承(34a)、凹形连接件(37)、A滑轨(101)、A滑块(103)的配合，一方面用于方便的调节支点位置，同时能够方便读取作用力的振幅。由交流伺服电机(31)带动偏心轮(31a)作匀速转动或脉冲方式转动，该转动通过杠杆(35)、销钉(110e)以及U形支座(110)传递给吸盘支撑(25)，使吸盘(23)上下运动；吸盘(23)的上下运动将在支撑板(22)的下底面产生负压。通过对本发明测试平台测得参数的分析，可同时测得以下7个参数对气压和作用力的影响。7个参数包括：振幅、频率、波形、壁面粗糙度、吸盘半径、吸盘真实容积、吸盘平衡高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测试被动吸附方式的爬壁机器人吸附能力的测试平台。
背景技术
爬壁机器人在普通壁面上最常见的吸附方式是真空吸附方式，一般分为吸盘真空吸附和风机负压吸附。
吸盘真空吸附是通过在橡胶吸盘中产生高真空状态而使其附着在壁面上的方法。最常用的吸盘抽真空装置是气动真空发生器，它应用文丘里效应产生真空，因此采用这种方式的机器人通常需要拖带很长的气管从地面接入压缩空气。用真空发生器使吸盘产生真空的优点是真空度高、吸附力大，但缺点是真空吸盘对吸附表面的质量要求较高，壁面上的杂质和缺陷容易造成吸盘真空破坏；另外气动管路和器件复杂，不利于机器人小型化和轻量化。另一种使吸盘产生高真空的方法是用真空泵，但一般工业真空泵由于体积、重量等原因很少在爬壁机器人上使用。
风机负压吸附一般采用高速的吸气电风机在一个面积较大的吸附腔内产生真空度较低的负压。采用这种方式的爬壁机器人优点是其吸附结构比较简单，而且由于风机抽吸气流量大、能连续工作，即使吸附腔与壁面之间存在少量空气泄漏也能保证可靠的吸附，因此可用于表面较粗糙的壁面吸附，如带沟缝的瓷砖或普通砖墙面。但这种吸附方式一般要求吸附腔的面积较大，对机器人小型化不利，而且还存在风机功耗大、噪音大的缺点。
发明内容
为了验证吸附方式机器人的吸附能力的合理性、可靠性，以及为吸盘吸附能力提供有效参数来源，本发明人设计出了一种具有振动吸附的测试平台，该平台是由电机带动偏心轮转动，并将该转动通过杠杆转化为吸盘的上下振动。
本发明是一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，该测试平台由底座组件1、吸附组件2和振动组件3组成；吸附组件2安装在A支撑11与B支撑12之间，振动组件3安装在底座组件1上。由交流伺服电机31带动偏心轮31a作匀速转动或脉冲方式转动，该转动通过杠杆35、销钉110e以及U形支座110传递给吸盘支撑25，使吸盘23上下运动；吸盘23的上下运动将在支撑板22的下底面产生负压。
本发明振动吸附测试平台的优点：
(1)采用交流伺服电机31作为驱动，可实现位置和速度的精确控制。
(2)通过调节杠杆35上支点的位置即可调节振幅，调节范围可从0.5mm～10mm，足以满足实际应用的需求。
(3)通过对测试平台测得参数的分析，可同时测得以下7个参数对气压和作用力的影响。7个参数包括：振幅、频率、波形、壁面粗糙度、吸盘半径、吸盘真实容积、吸盘平衡高度。
附图说明
图1是本发明振动吸附实验平台的结构图。
图2是本发明底座组件的结构图。
图2A是图2的A向视图。
图3是本发明吸附组件的结构图。
图4是本发明振动组件的结构图。
图中： 1.底座组件 11.A支撑 111.C滑轨 112.C滑块
12.B支撑 121.D滑轨 122.D滑块 13.底座 101.A滑轨
102.B滑轨 103.A滑块 104.B滑块 105.刻度线 106.A减重孔
107.B减重孔 108.L形支座 109.拱形支座 110.U形支座 110a.C螺纹孔
110b.卡槽 110c.E导轨 110d.E滑块 110e.销钉
2.吸附组件 21.气压传感器 22.支撑板 22a.A连接头 22b.B连接头
22c.A螺纹孔 22d.凸台 22e.A通孔 23.吸盘 23a.B通孔
24.力传感器 24a.螺钉 24b.B螺纹孔 25.吸盘支撑
3.振动组件 31.交流伺服电机 31a.偏心轮 32.电机座
33.轴承座 33a.B滚珠轴承 34.丝杠 34a.A滚珠轴承 35.杠杆
35a.A长形槽 35b.B长形槽 35c.中心通孔
36.U形连接件 36a.长螺栓 37.凹形连接件
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，是由电机31带动偏心轮31a转动，并将该转动通过杠杆35转化为吸盘23的上下振动。通过气压传感器21测量吸盘23在运动过程中的吸附力。通过力传感器24测量杠杆35上下运动带动吸盘支撑25上下运动过程中的作用力。通过滑块、滑轨与刻度线105的配合来读取杠杆35产生的作用力。通过对测试平台测得参数的分析，可同时测得以下7个参数对气压和作用力的影响。7个参数包括：振幅、频率、波形、壁面粗糙度、吸盘半径、吸盘真实容积、吸盘平衡高度。为了分析两个传感器测得的参数，本发明的测试平台可以连接一PC机(PC机内存储有平台采集参数的解析模块，该模块应用Labview 8.0和Matlab 7.0软件对采集各数据进行仿真和分析)，应用PC机的强大计算能力来解析本发明测试平台的7个参数。
参见图1所示，本发明是一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，该测试平台由底座组件1、吸附组件2和振动组件3组成；吸附组件2安装在A支撑11与B支撑12之间，振动组件3安装在底座组件1上。
参见图2、图2A所示，底座组件1包括有A支撑11、B支撑12、底座13、L形支座108、拱形支座109、U形支座110、A滑轨101、B滑轨102、A滑块103、B滑块104；
A支撑11、B支撑12安装在底座13的右端，且A支撑11与B支撑12保持平行；A支撑11的内侧板面上安装有D滑轨121，且D滑轨121上安装有D滑块122，D滑块122与支撑板22的B连接头22b连接；B支撑12的内侧板面上安装有C滑轨111，且C滑轨111上安装有C滑块112，C滑块112与支撑板22的A连接头22a连接；A支撑11、B支撑12不但用于支撑起支撑板22，同时也实现支撑板22在C滑轨111、D滑轨121上的上下滑动。
底座13上从左至右设置有电机座32、轴承座33、A滑轨101、B滑轨102、L形支座108、拱形支座109、U形支座110(不与底座13固定安装)，且A滑轨101与B滑轨102保持平行，A滑轨101上安装有A滑块103，B滑轨102上安装有B滑块104，A滑块103的一侧面板上设有用于读取刻度线105(刻度线105是刻划在底座13上的，并且刻度线之间的间距是不等的，调节振幅的范围可从0.5mm～10mm，足以满足实际应用的需求。)上所标识的刻度值的指示前头；U形支座110设置在L形支座108、拱形支座109之间；L形支座108的外侧为A支撑11，拱形支座109的外侧为B支撑12；A滑块102、B滑块104分别连接在凹形连接件37的两翼上，凹形连接件37的槽内放置有A滚珠轴承34a，A滚珠轴承34a安装在丝杠34上，凹形连接件37与U形连接件36连接，且杠杆35放置在U形连接件36的槽内，在长螺栓36a将杠杆35、U形连接件36固定在一起的条件下，实现杠杆35支点的调节，杠杆支点通过A滚珠轴承34a在丝杠34上滑动，同时由A滑块103上的指示前头来读取的刻度线105所示的参数值。
底座13上开有A减重孔106、B减重孔107，这两个减重孔可以减轻底座13的重量。
电机座32用于安装交流伺服电机31。
轴承座33上设置有B滚珠轴承33a，丝杠34的左端部与B滚珠轴承33a连接；丝杠34上套接A滚珠轴承34a，A滚珠轴承34a置于凹形连接件37的槽内，因此，可以通过凹形连接件37支撑起丝杠34。本发明采用丝杠34、A滚珠轴承34a、凹形连接件37、A滑轨101、A滑块103的配合，一方面可以用于很方便的调节支点位置，同时能够方便读取作用力的振幅。
参见图3所示，吸附组件2包括有气压传感器21、力传感器24、吸盘23、支撑板22；气压传感器21安装在支撑板22的凸台22d上，吸盘23安装在支撑板22的下板面，且底部与吸盘支撑25连接，力传感器24置于支撑板22的下板面；通过气压传感器21测量吸盘23在运动过程中的吸附力。通过力传感器24测量杠杆35上下运动带动吸盘支撑25上下运动过程中的作用力。
支撑板22的中心位置设有凸台22d，凸台22d的中心开有A通孔22e，支撑板22的两侧分别设有A连接头22a、B连接头22b，靠近A连接头22a边的支撑板22上开有A螺纹孔22c；凸台22d上安装有气压传感器21；螺钉24a穿过顺次A螺纹孔22c、B螺纹孔后实现力传感器24安装在支撑板22的下板面；A连接头22a与D滑块122连接，B连接头22b与C滑块112连接；支撑板22与D滑块122、C滑块112的连接，在吸盘23以支撑板22的下板面为基准上下振动时，D滑块122、C滑块112沿各自的导轨进行上下滑动。
吸盘23上设有B通孔23a，B通孔23a内用于放置吸盘支撑25的一端，吸盘支撑25的另一端与U形支座110的C螺纹孔110a连接。U形支座110通过销钉110e与杠杆35的一端连接，在杠杆35上下运动时带动U形支座110在E滑块110d(安装在L形支座108上)上滑动，从而使吸盘支撑25带着吸盘23与支撑板22的底部吸合/分离。
参见图4所示，振动组件3包括有交流伺服电机31、偏心轮31a、杠杆35、丝杠34、滚珠轴承34a；
交流伺服电机31的输出轴连接有偏心轮31a，偏心轮31a置于杠杆35的A长形槽35a内；
杠杆35的横向中心处设有中心通孔35c(该中心通孔35c为杠杆35的支点，用于通过一螺钉穿过使杠杆35与U形连接件36连接)，杠杆35的左端上开有A长形槽35a，杠杆35的右端上开有B长形槽35b；杠杆35的横向中心处安装在U形连接件36的卡槽内，杠杆35的右端置于U形支座110的卡槽110b内；A长形槽35a内放置有偏心轮31a，偏心轮31a在交流伺服电机31的驱动下进行转动，从而带动杠杆35上下摆动；杠杆35的上下摆动带动着U形支座110也上下运动，从而使吸盘23以支撑板22的下板面为基准上下振动。B长形槽35b内用于销钉110e穿过，该销钉110e使杠杆35的右端与U形支座110实现连接。
A滚珠轴承34a套接在丝杠34上，且A滚珠轴承34a置于凹形连接件37的凹槽内；丝杠34的左端上连接有一B滚珠轴承，该B滚珠轴承安装在轴承座33上。通过A滚珠轴承34a、丝杠34与A滑块103、刻度线105来调节振幅，使得测试平台读取的参数更加准确。
本发明的振动吸附实验平台，由交流伺服电机31带动偏心轮31a作匀速转动或脉冲方式转动，该转动通过杠杆35、销钉110e以及U形支座110传递给吸盘支撑25，使吸盘23上下运动。吸盘23的上下运动将在支撑板22的下底面产生负压，该负压值由气压传感器21采集到PC机中。由吸盘23与支撑板22的下底面的吸附产生的力，该力由力传感器24采集到PC机中。在PC机中，应用Labview 8.0和Matlab 7.0软件对采集各数据进行仿真和分析，通过结果表明利用振动吸盘来产生负压的机器人具有更高的可靠性和安全性。
Claims (5)
1、一种用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，其特征在于：该测试平台由底座组件(1)、吸附组件(2)和振动组件(3)组成；吸附组件(2)安装在A支撑(11)与B支撑(12)之间，振动组件(3)安装在底座组件(1)上；
底座组件(1)包括有A支撑(11)、B支撑(12)、底座(13)、L形支座(108)、拱形支座(109)、U形支座(110)、A滑轨(101)、B滑轨(102)、A滑块(103)、B滑块(104)；A支撑(11)、B支撑(12)安装在底座(13)的右端，且A支撑(11)与B支撑(12)保持平行；A支撑(11)的内侧板面上安装有D滑轨(121)，且D滑轨(121)上安装有D滑块(122)，D滑块(122)与支撑板(22)的B连接头(22b)连接；B支撑(12)的内侧板面上安装有C滑轨(111)，且C滑轨(111)上安装有C滑块(112)，C滑块(112)与支撑板(22)的A连接头(22a)连接；底座(13)上从左至右设置有电机座(32)、轴承座(33)、A滑轨(101)、B滑轨(102)、L形支座(108)、拱形支座(109)、U形支座(110)，且A滑轨(101)与B滑轨(102)保持平行，A滑轨(101)上安装有A滑块(103)，B滑轨(102)上安装有B滑块(104)，A滑块(103)的一侧面板上设有用于读取刻度线(105)上所标识的刻度值的指示前头；U形支座(110)设置在L形支座(108)、拱形支座(109)之间；L形支座(108)的外侧为A支撑(11)，拱形支座(109)的外侧为B支撑(12)；A滑块(102)、B滑块(104)分别连接在凹形连接件(37)的两翼上，凹形连接件(37)的槽内放置有A滚珠轴承(34a)，A滚珠轴承(34a)安装在丝杠(34)上；轴承座(33)上设置有B滚珠轴承(33a)，丝杠(34)的左端部与B滚珠轴承(33a)连接；
吸附组件(2)包括有气压传感器(21)、力传感器(24)、吸盘(23)、支撑板(22)；气压传感器(21)安装在支撑板(22)的凸台(22d)上，吸盘(23)安装在支撑板(22)的下板面，且底部与吸盘支撑(25)连接，力传感器(24)置于支撑板(22)的下板面；通过气压传感器(21)测量吸盘(23)在运动过程中的吸附力；通过力传感器(24)测量杠杆(35)上下运动带动吸盘支撑(25)上下运动过程中的作用力；支撑板(22)的中心位置设有凸台(22d)，凸台(22d)的中心开有A通孔(22e)，支撑板(22)的两侧分别设有A连接头(22a)、B连接头(22b)，靠近A连接头(22a)边的支撑板(22)上开有A螺纹孔(22c)；凸台(22d)上安装有气压传感器(21)；螺钉(24a)穿过顺次A螺纹孔(22c)、B螺纹孔后实现力传感器(24)安装在支撑板(22)的下板面；A连接头(22a)与D滑块(122)连接，B连接头(22b)与C滑块(112)连接；吸盘(23)上设有B通孔(23a)，B通孔(23a)内用于放置吸盘支撑(25)的一端，吸盘支撑(25)的另一端与U形支座(110)的C螺纹孔(110a)连接；
振动组件(3)包括有交流伺服电机(31)、偏心轮(31a)、杠杆(35)、丝杠(34)、滚珠轴承(34a)；交流伺服电机(31)的输出轴连接有偏心轮(31a)，偏心轮(31a)置于杠杆(35)的A长形槽(35a)内；杠杆(35)的横向中心处设有中心通孔(35c)，杠杆(35)的左端上开有A长形槽(35a)，杠杆(35)的右端上开有B长形槽(35b)；杠杆(35)的横向中心处安装在U形连接件(36)的卡槽内，杠杆(35)的右端置于U形支座(110)的卡槽(110b)内；A长形槽(35a)内放置有偏心轮(31a)，偏心轮(31a)在交流伺服电机(31)的驱动下进行转动，从而带动杠杆(35)上下摆动；杠杆(35)的上下摆动带动着U形支座(110)也上下运动，从而使吸盘(23)以支撑板(22)的下板面为基准上下振动。
2、根据权利要求1所述的用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，其特征在于：刻度线(105)是刻划在底座(13)上的，并且刻度线之间的间距是不等的。
3、根据权利要求1所述的用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，其特征在于：凹形连接件(37)与U形连接件(36)连接，且杠杆(35)放置在U形连接件(36)的槽内，在长螺栓(36a)将杠杆(35)、U形连接件(36)固定在一起的条件下，实现杠杆(35)支点的调节，杠杆支点通过A滚珠轴承(34a)在丝杠(34)上滑动，同时由A滑块(103)上的指示前头来读取的刻度线(105)所示的参数值。
4、根据权利要求1所述的用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，其特征在于：采用丝杠(34)、A滚珠轴承(34a)、凹形连接件(37)、A滑轨(101)、A滑块(103)的配合，一方面用于方便的调节支点位置，同时能够方便读取作用力的振幅。
5、根据权利要求1所述的用于测试爬壁机器人振动吸附能力的测试平台，其特征在于：由交流伺服电机(31)带动偏心轮(31a)作匀速转动或脉冲方式转动，该转动通过杠杆(35)、销钉(110e)以及U形支座(110)传递给吸盘支撑(25)，使吸盘(23)上下运动；吸盘(23)的上下运动将在支撑板(22)的下底面产生负压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100616 Termination date: 20101020 |