CN103523105A - 一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，属于爬壁机器人技术领域。本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，包括后轮、履带、辅助轮、扭杆悬挂机构和前轮，所述的履带设置在后轮和前轮之间，所述的履带的外侧表面布设有多个吸盘，所述的扭杆悬挂机构设置在履带的内侧，扭杆悬挂机构的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与辅助轮铰接，所述的辅助轮与履带内侧相啮合，且履带内侧表面与辅助轮对应的区域设为磁力作用区。本发明提供了一种不需要独立真空源和控制器，即能将吸盘可靠地吸附在墙面上，且能在运动时，有效减小运动冲击和驱动损耗的履带吸盘组合式行走装置，结构简单，成本较低。

Description

一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置

技术领域

本发明涉及一种爬壁机器人的行走装置，更具体地说，涉及一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置。

背景技术

我们在制作玻璃幕墙清洗机器人时，需要一种真空吸盘使清洗机器人附着在玻璃幕墙上自由行动，现有的真空吸盘都需要外接一个真空发生器和多个电磁控制阀，控制真空吸盘与大气或真空源的连通，结构复杂。一般，为了使清洗机器人也能在复杂的外墙行走，大多采用多个真空吸盘形成吸盘阵列，这个时候就暴露出公用真空源的弱点，例如在贴有瓷砖的墙面行走时，由于存在瓷砖粘结缝隙，吸盘阵列中就有吸盘密封不严，造成公共真空源真空度下降，影响使用。为了克服以上缺点，需要为每个吸盘准备独立的真空源或加装压力检测装置进行实时控制，这都带来系统复杂性和成本的上升，并且这种机器人若采用独立电源的话，真空源必须时刻工作，所以需要依靠大量的电量来维持真空，所以若采用独立电源的话，该机器人无法长时间持续工作，若采用外接电源的话，又给吊装带来不便。

中国专利申请号：201210114808.3，申请公布日为2012年8月15日，发明创造名称为：履带吸盘式壁面清洁机器人，该申请案为一种可以实现在玻璃幕墙、瓷砖外墙等垂直表面上行进并进行清洗工作的小型机器人。该机器人依靠装有吸盘的履带行进，履带吸盘与真空泵联接，经过抽气形成局部真空以产生负压；吸盘采用经特殊设计的自带气阀式结构，可通过杠杆作用放气；机器人底盘中部设有转向吸盘，通过电机控制滚珠丝杠的运转，能够使机器人车体围绕转向吸盘轴线旋转以实现转向；机器人车体前端设有超声探测与反馈装置，保证机器人在行进中能适时测障与避障；机器人车体上装有雾状喷淋装置、滚筒刷洗装置和刮板刮洗装置，能够在机器人行进时进行墙面的清洗工作。该申请案通过机器人系统功能、机械结构、运动机构、电子电路、传感探测和程序控制等多技术和多学科的融合，使该机器人能实现在玻璃幕墙、瓷砖外墙等垂直表面上的可靠行进和高效清洗功能，但该申请案中的履带吸盘与真空泵联接，并通过真空泵的吸气形成吸盘内部的局部负压，保证吸盘的吸附，结构复杂，耗电量大，有待作出进一步地改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中履带吸盘的结构复杂，吸附效果不佳，能源消耗大的不足，提供了一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，采用本发明的技术方案，不需要独立真空源和控制器，即能将吸盘可靠地吸附在墙面上，且能在运动时，有效减小该装置的运动冲击和驱动损耗，结构简单，可靠耐用，成本低廉。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，包括后轮、履带、辅助轮、扭杆悬挂机构和前轮，所述的履带设置在后轮和前轮之间，所述的履带的外侧表面布设有多个吸盘，所述的扭杆悬挂机构设置在履带的内侧，扭杆悬挂机构的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与辅助轮铰接，所述的辅助轮与履带内侧相啮合，且履带内侧表面与辅助轮对应的区域设为磁力作用区。

作为本发明的进一步改进，所述的扭杆悬挂机构包括弹簧、扭杆一和扭杆二，所述的扭杆一的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与扭杆二的一端铰接，所述的扭杆二的另一端与辅助轮的轴心铰接，所述的弹簧的一端连接于扭杆一和扭杆二的铰接点上，另一端连接于爬壁机器人的底盘上。

作为本发明的进一步改进，所述的履带的前后两端均设有清洁辊。

作为本发明的进一步改进，所述的扭杆悬挂机构和辅助轮的数量相同，均为两个或两个以上。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其履带外侧表面均匀排布有若干个个吸盘，单个吸盘的尺寸较小，吸附效率高，可靠性强，且单个吸盘作用在墙上的附着力小，使得吸盘更容易在履带滚动过程中脱开，减小驱动能的损耗；

（2）本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其履带内侧表面与辅助轮对应的区域为磁力作用区，可增加履带上的吸盘与底盘间的拉力，并且使吸盘在墙面上吸附的更加牢固；

（3）本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其扭杆悬挂机构设置在履带内侧，扭杆悬挂机构一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与辅助轮铰接，扭杆悬挂机构采用弹簧装置，大大增强了履带跨越障碍的能力；

（4）本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其结构简单，成本低廉，能够长期、稳定的运行，应用范围广。

附图说明

图1为本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置的结构示意图；

图2为本发明的履带外侧表面的吸盘结构示意图；

图3为本发明的履带外侧表面的吸盘分布结构示意图；

图4为本发明的履带内侧表面磁力作用区域分布示意图。

示意图中的标号说明：

1、后轮；2、履带；3、辅助轮；4、扭杆悬挂机构；41、弹簧；42、扭杆一；43、扭杆二；5、前轮；6、吸盘；7、磁力作用区。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

如图1和图2所示，本实施例的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，包括后轮1、履带2、辅助轮3、扭杆悬挂机构4和前轮5，履带2设置在后轮1和前轮5之间，履带2的外侧表面布设有多个吸盘6，本实施例中的多个吸盘6呈蜂窝状排列，其分布如图3所示，吸盘6的尺寸较小，吸附效率高，可靠性强，且单个吸盘6作用在墙上的附着力小，使得吸盘6更容易在履带2滚动过程中脱开。

本实施例的扭杆悬挂机构4设置在履带2的内侧，扭杆悬挂机构4的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与辅助轮3铰接，本实施例的扭杆悬挂机构4包括弹簧41、扭杆一42和扭杆二43，扭杆一42的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与扭杆二43的一端铰接，扭杆二43的另一端与辅助轮3的轴心铰接，弹簧41的一端连接于扭杆一42和扭杆二43的铰接点上，另一端连接于爬壁机器人的底盘上。扭杆悬挂机构4和辅助轮3的数量相同，均为两个或两个以上。具体在本实施例中，扭杆悬挂机构4和辅助轮3均设为五个，且平行等距的分布在履带2内侧。辅助轮3与履带2内侧相啮合，且履带2内侧表面与辅助轮3对应的区域为磁力作用区7（如图4所示），用于增加履带2上的吸盘6与底盘间的拉力，并且使吸盘6在墙面上吸附的更加牢固。为了实现履带2在铺满灰尘的墙面上正常行走，在履带2的前后两端设置清洁辊，保证墙面的清洁。

前进时，前轮5向前滚动对履带2上的吸盘6产生挤压力，使其排出内部空气而形成负压，牢牢吸附住墙面。同时，后轮1收起履带2，带动吸盘6从墙面上脱离；后退时，与上述过程相反，后轮1向前滚动而前轮5收起履带2。此外，由于大气压是作用在多个吸盘6上，所以单个吸盘6的吸附力不大，而且履带2作用在吸盘6上的力不是在中间，而是在吸盘6的边缘，类似“掀开”吸盘6的动作，使得吸盘6更容易在履带2滚动过程中脱开。当行走过程中遇到障碍物时，辅助轮3通过扭杆悬挂机构4中弹簧41的弹性形变产生向上的运动，实现行走装置中的减震和缓冲功能，由于各扭杆悬挂机构4与辅助轮3的连接运动又是相互独立的，所以该装置跨越障碍的能力非常好。

本发明的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，既能够将自身可靠地吸附在墙面上，又能在运动时，克服强大吸附力所造成的运动阻力，减小爬壁机器人行走过程中的运动冲击和驱动损耗，结构简单，成本低廉，能够长期、稳定的运行。利用本装置制造而成的机器人不仅可以用于清洗高楼外墙的瓷砖或清洗玻璃幕墙，还可以用来运送消防设备等。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其特征在于：包括后轮（1）、履带（2）、辅助轮（3）、扭杆悬挂机构（4）和前轮（5），所述的履带（2）设置在后轮（1）和前轮（5）之间，所述的履带（2）的外侧表面布设有多个吸盘（6），所述的扭杆悬挂机构（4）设置在履带（2）的内侧，扭杆悬挂机构（4）的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与辅助轮（3）铰接，所述的辅助轮（3）与履带（2）内侧相啮合，且履带（2）内侧表面与辅助轮（3）对应的区域设为磁力作用区（7）。

2.根据权利要求1所述的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其特征在于：所述的扭杆悬挂机构（4）包括弹簧（41）、扭杆一（42）和扭杆二（43），所述的扭杆一（42）的一端与爬壁机器人的底盘铰接，另一端与扭杆二（43）的一端铰接，所述的扭杆二（43）的另一端与辅助轮（3）的轴心铰接，所述的弹簧（41）的一端连接于扭杆一（42）和扭杆二（43）的铰接点上，另一端连接于爬壁机器人的底盘上。

3.根据权利要求2所述的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其特征在于：所述的履带（2）的前后两端均设有清洁辊。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置，其特征在于：所述的扭杆悬挂机构（4）和辅助轮（3）的数量相同，均为两个或两个以上。

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