CN105108753B - 一种吸盘式墙面作业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸盘式墙面作业机器人，用于在建筑物外墙进行作业，包括工作平台、行走机构、机器人本体、气动系统和电控系统；行走机构包括四个行走吸盘、工作吸盘、行走电机、四个摇杆、两个连杆、摆动电机，行走吸盘与气动系统动力连接，行走吸盘与行走电机驱动连接，四个行走吸盘之间通过连杆连接，上述每个连杆两端通过两个摇杆分别与摆动电机驱动连接，工作吸盘安装在工作平台上并与气动系统动力连接；机器人本体包括机器人底盘和机械臂，机械臂安装在机器人底盘上，机器人底盘安装在工作平台上；气动系统、机械臂、行走电机、摆动电机均与电控系统通讯连接。本发明所公开的吸盘式墙面作业机器人，能够在建筑物外墙进行作业。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，特别地涉及一种吸盘式墙面作业机器人。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市高大型建筑、标志性建筑、酒店、高层住宅、机关及企事业单位办公大厦等建筑物的增多增高，建筑物外墙清洗、广告安装、火警救援、安全求助、反恐等常规工作及突发事件越来越多，且越来越难以操作和实施。比如，为保持城市清洁卫生和良好的市容市貌，高大型建筑、标志性建筑、机关及企事业单位办公大厦、酒店等建筑物墙面必须定期清洗。目前，清洗作业均为人工操作，由一专业人员攀沿吊索清洗二人看护、协作完成。操作十分危险，容易酿成人身伤亡事故，且清洗效率低，成本高，作业人员工作环境恶劣、精神压力大、劳动强度大，国内外尚无能够攀沿墙面的机械手、机器人替代人工实施该类作业及处理火警救援、安全求助、反恐等突发事件。
因此，提高一种可以在建筑物外墙作业的吸盘式墙面作业机器人是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸盘式墙面作业机器人。
为了实现上述目的，本发明提供一种吸盘式墙面作业机器人，用于在建筑物外墙进行作业，包括工作平台、行走机构、机器人本体、气动系统和电控系统；
行走机构包括四个行走吸盘、工作吸盘、行走电机、四个摇杆、连杆、摆动电机，行走吸盘与气动系统动力连接，行走吸盘与行走电机驱动连接，四个行走吸盘之间通过连杆连接，上述每个连杆两端通过四个摇杆分别与摆动电机驱动连接，工作吸盘安装在工作平台上并与气动系统动力连接；
机器人本体包括机器人底盘和机械臂，机械臂安装在机器人底盘上，机器人底盘安装在工作平台上；
气动系统、机械臂、行走电机、摆动电机均与电控系统通讯连接。
优选地，机械臂包括依次连接的机械手末端、腕关节、小臂、小臂关节、中臂、中臂旋转关节、中臂摆动关节、大臂和大臂关节，大臂关节安装在机器人底座上。
优选地，电控系统包括微型高能电源、控制单元、摄像头、图像分析处理器、遥控接收器，摄像头与图像分析处理器通讯连接，图像分析处理器和遥控接收器均与控制单元通讯连接，气动系统、机械臂、行走电机、摆动电机均与控制单元通讯连接。
优选地，气动系统包括高压系统和真空系统，其中，高压系统包括高压气泵和高压储气罐，真空系统包括真空泵和真空罐，高压气泵与高压储气罐管路连通，真空泵和真空罐管路连通。
与现有技术相比，本发明所提供的吸盘式墙面作业机器人，以工作吸盘、行走吸盘、摇杆等构成的行走机构和由以机器人底座、机械臂构成的机器人本体通过工作平台连接而成，由气动系统和电控系统驱动；电控系统包括微型高能电源、机器人控制系统、摄像头、图像分析处理器、遥控接收器，通过控制行走机构和机器人本体实现机器人全方位作业；气动系统包括由高压气泵、高压储气罐构成的高压系统以及由真空泵、真空罐构成的真空系统，气动系统适时为工作吸盘和行走吸盘提供高压能、真空能；摇杆、连杆、摆动电机、行走电机构成平行四边形摇杆机构，四根摇杆的一端以平面圆柱铰连接在机器人底座上，另一端分别与四个行走吸盘以球铰连接，工作吸盘与工作平台以球面万向节连接，球铰及球面万向节确保行走吸盘、工作盘适应墙面高低不平的变化而紧密吸附在墙面；机器人底座与工作平台通过平面圆柱铰连接，机器人底座在电控系统的控制下可在与墙面平行的平面内360°旋转，并可沿与墙面垂直方向移动一定距离，机器人大臂、中臂、小臂、机械手在电控系统的控制下绕各个关节转动而完成各种作业；行走吸盘、工作吸盘、摆动电机、行走电机等可在电控系统、气动系统的控制下遵循一定的程序和步骤带动整个机器人朝各个方向行走。
综上所述，本发明所提供的吸盘式墙面作业机器人，能够在建筑物外墙进行作业。
附图说明
图1为本发明所公开的吸盘式墙面作业机器人的一种实施例的结构示意图；
图2为机器人准备状态示意图；
图3为工作盘吸附机器人工作状态示意图；
图4为机器人整体抬高状态示意图；
图5为摇杆上摆状态示意图；
图6为机器人铅垂面旋转状态示意图；
图7为机器人复位状态示意图；
图8为行走盘吸附工作盘松开状态示意图；
图9为机器人行走状态示意图；
图10为行走盘松开工作盘吸附状态示意图；
图11为工作盘吸附机器人工作状态示意图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种能吸附在粗糙铅垂面的吸盘式墙面作业机器人。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参考图1，在一种实施例中，本发明所提供的一种吸盘式墙面作业机器人，用于在建筑物外墙1进行作业，包括工作平台8、行走机构、机器人本体、气动系统10和电控系统20；
行走机构包括四个行走吸盘5、工作吸盘7、行走电机4、四个摇杆2、两根连杆6、摆动电机3，行走吸盘5与气动系统10动力连接，行走吸盘5与行走电机4驱动连接，四个行走吸盘5之间通过连杆6连接，上述每个连杆6两端通过两个摇杆2分别与摆动电机3驱动连接，工作吸盘7安装在工作平台8上并与气动系统10动力连接；
机器人本体包括机器人底盘9和机械臂，机械臂包括依次连接的机械手末端11、腕关节12、小臂13、小臂关节14、中臂15、中臂15旋转关节16、中臂15摆动关节17、大臂18和大臂关节19，大臂关节19安装在机器人底座上，机器人底盘9安装在工作平台8上；
电控系统20包括微型高能电源、控制单元、摄像头、图像分析处理器、遥控接收器，摄像头与图像分析处理器通讯连接，图像分析处理器和遥控接收器均与控制单元通讯连接，气动系统10、机械臂、行走电机4、摆动电机3均与控制单元通讯连接；
气动系统10包括高压系统和真空系统，其中，高压系统包括高压气泵和高压储气罐，真空系统包括真空泵和真空罐，高压气泵与高压储气罐管路连通，真空泵和真空罐管路连通。
上述吸盘式墙面作业机器人工作顺序和步骤如下：
当通过辅助手段使机器人处于图2所示位置并启动电源时，气动系统10、电控系统20处于准备工作状态，高压系统、真空系统启动，工作吸盘7、行走盘处于释放状态，机器人底座相对于工作平台8位置以及机器人各关节均处于初始状态，通过电控系统20的控制，摆动电机3驱动摇杆2、行走吸盘5摆动到图示最低位置；如图3所示，启动工作开关后，工作吸盘7紧密吸附在墙面，机器人处于工作状态，操作者根据机器人发送的视频，通过遥控装置发送指令，操作机器人完成各种作业，或由操作者根据环境和任务编制固定的循环指令，让机器人在一定区域、一定时间内完成规定的任务和作业；如图4所示，当机器人完成固定区域内完成作业后，电控系统20控制工作平台8，让机器人底座沿与墙面垂直的方向抬高一定距离；如图5所示，电控系统20驱动摆动电机3运动，使摇杆2、行走吸盘5摆动到图示最高位置；如图6所示，当机器人根据操作者的指令或自身判断，决定下一个操作点时，机器人在电控系统20的控制下，驱动机器人底座旋转到正确的方向；如图7所示，当机器人调整方向后，机器人底座在电控系统20的控制下复位到图示位置；如图8所示，在电控系统20、气动系统10控制下，行走吸盘5吸附在墙面，待行走吸盘5紧密吸附在墙面后，工作吸盘7松开；如图9所示，电控系统20控制行走电机4摆动，带动工作吸盘7、工作平台8及整个机器人向前移动一个步伐；如图10所示，当机器人移动完毕后，电控系统20、气动系统10控制工作吸盘7吸附在墙上，待工作吸盘7紧密吸附在墙面后，行走吸盘5松开；如图11所示，机器人进入作业状态完成预定的作业和操作，待任务完成后又进入下一个工作循环。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种吸盘式墙面作业机器人，用于在建筑物外墙(1)进行作业，其特征在于，包括工作平台(8)、行走机构、机器人本体、气动系统(10)和电控系统(20)；
行走机构包括四个行走吸盘(5)、工作吸盘(7)、行走电机(4)、四个摇杆(2)、两个连杆(6)、摆动电机(3)，行走吸盘(5)与气动系统(10)动力连接，行走吸盘(5)与行走电机(4)驱动连接，四个行走吸盘(5)之间通过连杆(6)连接，上述每个连杆(6)两端通过两个摇杆(2)分别与摆动电机(3)驱动连接，工作吸盘(7)安装在工作平台(8)上并与气动系统(10)动力连接；
机器人本体包括机器人底盘(9)和机械臂，机械臂安装在机器人底盘(9)上，机器人底盘(9)安装在工作平台(8)上；
气动系统(10)、机械臂、行走电机(4)、摆动电机(3)均与电控系统(20)通讯连接；
机械臂包括依次连接的机械手末端(11)、腕关节(12)、小臂(13)、小臂关节(14)、中臂(15)、中臂(15)旋转关节(16)、中臂(15)摆动关节(17)、大臂(18)和大臂关节(19)，大臂关节(19)安装在机器人底座上；
电控系统(20)包括微型高能电源、控制单元、摄像头、图像分析处理器、遥控接收器，摄像头与图像分析处理器通讯连接，图像分析处理器和遥控接收器均与控制单元通讯连接，气动系统(10)、机械臂、行走电机(4)、摆动电机(3)均与控制单元通讯连接；
气动系统(10)包括高压系统和真空系统，其中，高压系统包括高压气泵和高压储气罐，真空系统包括真空泵和真空罐，高压气泵与高压储气罐管路连通，真空泵和真空罐管路连通。
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