CN105460100A - 一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，涉及到机器人、机械设计、机械传动和机械电子等领域。该吸盘装置分为三个部分，主要包括吸盘及其支撑、旋转电机、控制系统以及相应的传感器及连线等。第一电机与<b>胫节支撑</b>上盖板部分固定连接，上盖板与半球形外盖通过螺栓固定连接，第一电机输出轴与第二电机外包件通过键连接，第二电机外包件与第二空心轴电机固定连接，第二电机动力传出轴与吸盘通过键连接，传感器均匀的分布在吸盘的外边缘四周，控制系统利用线缆通过<b>胫节支撑</b>通道与电机和传感器相连，通过传感器探知吸盘是否碰触壁面，判断吸盘与吸附壁面的相对位置，控制系统对电机实时控制，防止吸盘裙边卷边等现象。本发明适用于多足机器人或爬壁机器人等。

Description

一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置
技术领域
本发明涉及到机器人、机械设计、机械传动和机械电子等技术领域，具体涉及到一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置。
背景技术
近年来，爬壁机器人领域已经涌现出一大批丰硕的成果,国内外在爬壁机器人领域中的发展尤为迅速。目前,爬壁机器人主要应用于核工业、石化工业、造船业、消防部门及侦查活动等,如对高楼外壁面进行清洗,对石化企业中的储料罐外壁进行检测和维护,对大面积钢板进行喷漆,以及在高楼事故中进行抢险救灾等。爬壁机器人现在爬壁机器人主要分为三大类，一种是利用吸盘方式吸附壁面或者利用爪抓壁面，一种是利用建筑壁面的轨道或者通过绳索掉拉，还有一种是利用磁力等贴附在墙面。其中利用吸盘方式吸附壁面应用较为广泛，但是，由于吸盘的自身限制，使爬壁机器人不能在复杂的表面行走、吸附。增加吸盘的自由度和控制将有效的解决吸附爬壁机器人在复杂墙面的行走能力，扩大吸附爬壁机器人的应用。
发明内容
本发明内容实质在于提供一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置。旨在通过对吸盘的结构设计，增加吸盘旋转自由度和控制系统，使其能自动与平面贴紧。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，包括控制装置、胫节支撑、半球形外盖、电机外包件、传感器、吸盘、电机和电机动力传出轴；其中：
第一电机与胫节支撑底部固定连接，胫节支撑顶部设置控制装置，胫节支撑底部与半球形外盖通过螺栓固定连接，第一电机输出轴一端插入第二电机外包件内，其与第二电机外包件接触处通过键连接，第二电机放置于第二电机外包件内，且第二电机外包件与第二电机固定连接，第二电机动力传出轴与吸盘通过键连接，传感器均匀的分布在吸盘的外边缘四周，控制装置分别通过线缆与第一电机、第二电机和传感器相连；所述第二电机是空心轴电机，通过第二电机使吸盘可根据需要360度旋转；利用传感器实时监测吸盘是否碰触到爬壁表面以及碰触表面的方向，控制装置通过控制第一电机和第二电机使吸盘可以以平行于爬壁表面的方式下放吸气，防止吸盘裙边卷边等现象。
本发明中，吸盘上放置的传感器为圆周阵列传感器，通过控制装置的控制，可以实时感知吸盘和吸附壁面的相对位置和角度。
本发明中，胫节支撑上设有通道，用于布置线缆。
本发明中，利用传感器实时监测吸盘是否碰触到爬壁表面以及碰触表面的方向，控制系统通过控制电机使吸盘可以以平行于爬壁表面的方式下放吸气，防止吸盘裙边卷边等现象。
本发明中，胫节支撑和半球形外盖采用碳纤维材料。
控制装置可根据吸盘裙边圆周阵列传感器的信号，实时计算出吸盘与附着表面的角度，并根据角度，对第一电机和第二电机发送控制信号。
本发明一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，采用两个电机驱动，可以使吸盘360度旋转，保证吸盘平行的吸附具有一定角度的壁面。三个关节，具有多自由度，可以保证机器人跨越各种障碍。本吸盘装置结构简单，装配简便，便于维修，适用于各种多足机器人。
附图说明
图1是吸盘装置剖视结构示意图；
图2是吸盘装置立体结构示意图；
图3是第一电机连接结构示意图；
图4是第二电机连接结构示意图；
图中标号：1为控制装置，2为胫节支撑，3为螺栓，4为半球形外盖，5为第二电机外包件，6为传感器，7为吸盘，8为第二电机，9为第二电机动力传出轴，10为第一电机轴，11为第一电机，12为键。
具体实施方式
结合附图和实施案例对本发明作以下说明。
如图1-4所示，本发明一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置主要包括控制装置1，胫节支撑2，螺栓3，半球形外盖4，第二电机外包件5，传感器6，吸盘7，第二电机8，第二电机动力传出轴9，第一电机轴10，第一电机11，键12。其中：
如图1和图2、图3所示，第一电机11与胫节支撑2固定连接，胫节支撑2与半球形外盖4通过螺栓3固定连接，第一电机轴10与第二电机外包件5通过键连接。
如图1和图2、图4所示，第二电机外包件5与第二电机8固定连接，第二电机动力传出轴9与吸盘7通过键12连接，传感器6均匀的分布在吸盘7的外边缘四周。
本发明的工作过程如下：多足吸盘式爬壁机器人行走在复杂表面时，吸盘裙边首先碰触到表面，根据吸盘裙边圆周阵列传感器信息，经控制装置判断吸盘与表面角度，并根据角度信息对第一电机和第二电机发送控制信号，经使吸盘可以以平行于附着表面的姿态吸附上去，从而不会产生吸盘卷边和漏气等情况出现。
本发明一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，可以自动判断吸盘与吸附壁面的相对位置，并通过控制电机，实时改变吸盘方向，使吸盘与吸附壁面平行放置，防止吸盘裙边卷边等现象，本装置简单轻便，适用于多足爬壁机器人，可以使其吸附复杂壁面。

Claims (5)

1.一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，包括控制装置、胫节支撑、半球形外盖、电机外包件、传感器、吸盘、电机和电机动力传出轴；其特征在于：
第一电机与胫节支撑底部固定连接，胫节支撑顶部设置控制装置，胫节支撑底部与半球形外盖通过螺栓固定连接，第一电机输出轴一端插入第二电机外包件内，其与第二电机外包件接触处通过键连接，第二电机放置于第二电机外包件内，且第二电机外包件与第二电机固定连接，第二电机动力传出轴与吸盘通过键连接，传感器均匀的分布在吸盘的外边缘四周，控制装置分别通过线缆与第一电机、第二电机和传感器相连；所述第二电机是空心轴电机，通过第二电机使吸盘可根据需要360度旋转；利用传感器实时监测吸盘是否碰触到爬壁表面以及碰触表面的方向，控制装置通过控制第一电机和第二电机使吸盘可以以平行于爬壁表面的方式下放吸气，防止吸盘裙边卷边现象。
2.根据权利要求1所述的一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，其特征在于：吸盘上放置的传感器为圆周阵列传感器，通过控制装置的控制，可实时感知吸盘和吸附壁面的相对位置和角度。
3.根据权利要求1所述的一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，其特征在于：胫节支撑上设有通道，用于布置线缆。
4.根据权利要求1所述的一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，其特征在于：胫节支撑和半球形外盖采用碳纤维材料。
5.根据权利要求1所述的一种适应于复杂表面的爬壁机器人吸盘装置，其特征在于：控制装置可根据吸盘裙边圆周阵列传感器的信号，实时计算出吸盘与附着表面的角度，并根据角度，对第一电机和第二电机发送控制信号。
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