CN106394720A

CN106394720A - 攀爬机器人

Info

Publication number: CN106394720A
Application number: CN201611162246.4A
Authority: CN
Inventors: 孙振; 王胜正; 陆瑛
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-02-15

Abstract

一种攀爬机器人，包含肢体转动关节，以及分别连接肢体转动关节的第一翻越机体和第二翻越机体，肢体转动关节中的肢体转动舵机可以带动U型肢体转动关节舵机支架绕其旋转，第一翻越机体和第二翻越机体的结构相同，第一翻越机体和第二翻越机体都包含机械连接肢体转动关节的转动组件，机械连接转动组件的驱动组件，以及机械连接驱动组件的吸盘，转动组件可以带动驱动组件和吸盘绕其旋转。本发明采用翻越式攀爬结构，能够有效跨过玻璃及其他光滑墙体上的凸起或凹陷障碍，结构简单，易操控，节省了人力，提高了安全系数和经济效益，可攀爬各种光滑表面并能到达不同高度，适用范围广泛。

Description

攀爬机器人

技术领域

本发明涉及一种攀爬机器人。

背景技术

现今的高楼外墙工作方式较为繁多较矮楼层选择搭接脚手架，脚手架搭接分为竖架与横版，两个竖架之间可并排两个横版，一层一层堆叠，达到所需高度，人员可在搭好的脚手架上行走活动，进行各种外墙所需作业，若进行下一地点作业便要将脚手架全部拆除，搬运到下一地点重新拼装，然后进行作业。较高建筑采用吊车，或者楼顶安装绞锚机吊住安全缆绳，缆绳连着储物或人的框进行物品携带及支撑工作人员进行作业。

脚手架有标准的规格来方便不同厂家所产脚手架的互换性配合，但单套脚手架都比较笨重，多套脚手架则更为笨重，搭接过程比较繁琐，耗时耗力消耗人工较大。采用两层脚手架高度固定这种搭接方式，拼装一次后不易拆运，不灵活。另外缆绳提升的方式危险系数较大，而且受吊车及绞锚机的高度行程限制其结构非常复杂，且造价过于昂贵。

随着高楼的增多，如828米的迪拜塔，632米在建的上海中心大厦，及上海环球金茂中心这么多的高层建筑，其外围多为光滑的钢化玻璃或者光滑的瓷砖层，与此对应的高楼检修、维护、粉刷、再装修等很多必要工作都增加了难度与危险系数。

发明内容

本发明提供一种攀爬机器人，采用翻越式攀爬结构，能够有效跨过玻璃及其他光滑墙体上的凸起或凹陷障碍，结构简单，易操控，节省了人力，提高了安全系数和经济效益，可攀爬各种光滑表面并能到达不同高度，适用范围广泛。

为了达到上述目的，本发明提供一种攀爬机器人，包含：肢体转动关节，以及分别连接肢体转动关节的第一翻越机体和第二翻越机体；

所述的肢体转动关节包含：机械连接的肢体转动舵机和U型肢体转动关节舵机支架，肢体转动舵机机械连接第一翻越机体，U型肢体转动关节舵机支架机械连接第二翻越机体，肢体转动舵机可以带动U型肢体转动关节舵机支架绕其旋转；

所述的第一翻越机体和第二翻越机体的结构相同；

所述的第一翻越机体包含：机械连接肢体转动舵机的第一转动组件，机械连接第一转动组件的第一驱动组件，以及机械连接第一驱动组件的第一吸盘，第一转动组件可以带动第一驱动组件和第一吸盘绕其旋转；

所述的第二翻越机体包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架的第二转动组件，机械连接第二转动组件的第二驱动组件，以及机械连接第二驱动组件的第二吸盘，第二转动组件可以带动第二驱动组件和第二吸盘绕其旋转。

所述的第一转动组件包含：机械连接肢体转动舵机的第一竖直支架，机械连接第一竖直支架的第一腕部转动舵机，以及机械连接第一腕部转动舵机的第一U型舵机支架，第一腕部转动舵机可以带动第一U型舵机支架绕其旋转；

所述的第二转动组件包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架的第二竖直支架，机械连接第二竖直支架的第二腕部转动舵机，以及机械连接第二腕部转动舵机的第二U型舵机支架，第二腕部转动舵机可以带动第二U型舵机支架绕其旋转。

所述的肢体转动舵机安装在舵机支架上，通过舵机支架机械连接第一竖直支架，所述的肢体转动舵机上还包含舵盘，通过舵盘机械连接U型肢体转动关节舵机支架；

所述的第一腕部转动舵机安装在第一舵机支架上，通过第一舵机支架机械连接第一竖直支架，所述的第一腕部转动舵机上还包含第一舵盘，通过第一舵盘机械连接第一U型舵机支架；

所述的第二腕部转动舵机安装在第二舵机支架上，通过第二舵机支架机械连接第二竖直支架，所述的第二腕部转动舵机上还包含第二舵盘，通过第二舵盘机械连接第二U型舵机支架。

所述的第一驱动组件包含：机械连接第一U型舵机支架的第一L型固定支架，机械连接第一L型固定支架的第一直线电机，以及机械连接第一直线电机的第一传动装置；所述的第一传动装置包含：机械连接第一直线电机的第一丝杆，以及套设在第一丝杆上的第一丝杆螺母；

所述的第二驱动组件包含：机械连接第二U型舵机支架的第二L型固定支架，机械连接第二L型固定支架的第二直线电机，以及机械连接第二直线电机的第二传动装置；所述的第二传动装置包含：机械连接第二直线电机的第二丝杆，以及套设在第二丝杆上的第二丝杆螺母。

所述的第一驱动组件还包含：机械连接第一直线电机和第一吸盘的第一U型固定支架；所述的第二驱动组件还包含：机械连接第二直线电机和第二吸盘的第二U型固定支架。

所述的第一吸盘包含：机械连接第一丝杆的第一吸盘吸拉支座，第一吸盘座，以及机械连接第一吸盘吸拉支座且设置在第一吸盘座内的第一吸盘橡胶体；

所述的第二吸盘包含：机械连接第二丝杆的第二吸盘吸拉支座，第二吸盘座，以及机械连接第二吸盘吸拉支座且设置在第二吸盘座内的第二吸盘橡胶体。

所述的攀爬机器人还包含控制电路，所述的控制电路分别电性连接所有的转动舵机和直线电机，控制转动舵机和直线电机的运动。

所述的攀爬机器人还包含电源，所述的电源连接所有的转动舵机和直线电机，为其提供电力。

本发明采用翻越式攀爬结构，能够有效跨过玻璃及其他光滑墙体上的凸起或凹陷障碍，结构简单，易操控，节省了人力，提高了安全系数和经济效益，可攀爬各种光滑表面并能到达不同高度，适用范围广泛。

附图说明

图1和图2是本发明提供的攀爬机器人的结构示意图。

图3是本发明提供的攀爬机器人的爆炸图。

具体实施方式

以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1～图3所示，本发明提供一种攀爬机器人，包含：肢体转动关节2，以及分别连接肢体转动关节2的第一翻越机体1和第二翻越机体3。

所述的肢体转动关节2包含：机械连接的肢体转动舵机21和U型肢体转动关节舵机支架22，肢体转动舵机21机械连接第一翻越机体1，U型肢体转动关节舵机支架22机械连接第二翻越机体3，肢体转动舵机21可以带动U型肢体转动关节舵机支架22绕其旋转。

所述的肢体转动舵机21安装在舵机支架212上，通过舵机支架212机械连接第一竖直支架11，所述的肢体转动舵机21上还包含舵盘211，通过舵盘211机械连接U型肢体转动关节舵机支架22。

所述的第一翻越机体1和第二翻越机体3的结构相同。

所述的第一翻越机体1包含：机械连接肢体转动舵机21的第一转动组件，机械连接第一转动组件的第一驱动组件，以及机械连接第一驱动组件的第一吸盘18。

所述的第一转动组件包含：机械连接肢体转动舵机21的第一竖直支架11，机械连接第一竖直支架11的第一腕部转动舵机13，以及机械连接第一腕部转动舵机13的第一U型舵机支架14，第一腕部转动舵机13可以带动第一U型舵机支架14绕其旋转；所述的第一腕部转动舵机13安装在第一舵机支架12上，通过第一舵机支架12机械连接第一竖直支架11，所述的第一腕部转动舵机13上还包含第一舵盘131，通过第一舵盘131机械连接第一U型舵机支架14。

所述的第一驱动组件包含：机械连接第一U型舵机支架14的第一L型固定支架15，机械连接第一L型固定支架15的第一直线电机16，以及机械连接第一直线电机16的第一传动装置；所述的第一传动装置包含：机械连接第一直线电机16的第一丝杆161，以及套设在第一丝杆161上的第一丝杆螺母162；所述的第一驱动组件还包含：机械连接第一直线电机16和第一吸盘18的第一U型固定支架17。

所述的第一吸盘18包含：机械连接第一丝杆161的第一吸盘吸拉支座183，第一吸盘座182，以及机械连接第一吸盘吸拉支座183且设置在第一吸盘座182内的第一吸盘橡胶体181。

所述的第二翻越机体3包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架22的第二转动组件，机械连接第二转动组件的第二驱动组件，以及机械连接第二驱动组件的第二吸盘38。

所述的第二转动组件包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架22的第二竖直支架31，机械连接第二竖直支架31的第二腕部转动舵机33，以及机械连接第二腕部转动舵机33的第二U型舵机支架34，第二腕部转动舵机33可以带动第二U型舵机支架34绕其旋转；所述的第二腕部转动舵机33安装在第二舵机支架32上，通过第二舵机支架32机械连接第二竖直支架31，所述的第二腕部转动舵机33上还包含第二舵盘331，通过第二舵盘331机械连接第二U型舵机支架34。

所述的第二驱动组件包含：机械连接第二U型舵机支架34的第二L型固定支架35，机械连接第二L型固定支架35的第二直线电机36，以及机械连接第二直线电机36的第二传动装置；所述的第二传动装置包含：机械连接第二直线电机36的第二丝杆361，以及套设在第二丝杆361上的第二丝杆螺母362；所述的第二驱动组件还包含：机械连接第二直线电机36和第二吸盘38的第二U型固定支架37。

所述的第二吸盘38包含：机械连接第二丝杆361的第二吸盘吸拉支座383，第二吸盘座382，以及机械连接第二吸盘吸拉支座383且设置在第二吸盘座382内的第二吸盘橡胶体381。

所述的攀爬机器人还包含控制电路（图中未显示）和电源（图中未显示）；所述的控制电路分别电性连接所有的转动舵机和直线电机，控制转动舵机和直线电机的运动；本实施例中，所述的控制电路可采用单片机或者舵机控制板；所述的电源连接所有的转动舵机和直线电机，为其提供电力。

本发明的工作原理如下：

设初始状态攀爬机器人的第一吸盘18和第二吸盘38都已吸附于墙体之上；

第一步：第二翻越机体3上的第二直线电机36启动，第二丝杆361带动第二丝杆螺母362向前移动，第二丝杆螺母362推动第二吸盘橡胶体381，此时第二吸盘38内进入空气，第二吸盘38便离开墙体；

第二步：第二腕部转动舵机33带动第二舵盘331，第二U型舵机支架332，第二L型固定支架35带动第二直线电机36和整个第二吸盘38逆时针旋转90°，即第二腕部关节逆时针翻越旋转90°；

第三步：第一翻越机体1上的第一腕部转动舵机13带动第一翻越机体1逆时针旋转180°，即第一腕部关节逆时针旋转180°；

与此同时，肢体转动舵机21带动U型肢体转动关节舵机支架22顺时针翻越90-145°，即臂部关节顺时针翻越90-145°，所述臂部关节的转动需与第一腕部关节的翻越同时开始并同时结束；

第四步：第二翻越机体3上的第二腕部转动舵机33驱动第二U型舵机支架332与第二L形直线电机支架35带动第二直线电机36和第二吸盘38逆时针翻越90°；

第五步：第二直线电机36带动第二丝杆螺母362拉动第二吸盘橡胶体381紧贴墙壁，排除第二吸盘38内的空气并吸附墙壁。

至此，一次迈步即半个周期行走完成。

第六步：第一翻越机体1上的第一直线电机16驱动第一丝杆螺母162推动第一吸盘橡胶体181离开墙壁；第一肢体腕部转动舵机13带动带动第一翻越机体1逆时针旋转90°，即所述第一腕部关节逆时针翻越90°；

第七步：第二腕部转动舵机33带动第二翻越机体3逆时针转动180°，即所述第二腕部关节逆时针翻越180°；

与此同时，固定在第一翻越机体1上的肢体转动舵机21带动第一翻越机体1顺时针翻越90-145°，即所述臂部关节顺时针翻越90-145°，此臂部关节的翻越需与所述第二腕部关节的翻越同时开始并同时结束；

第八步：第一翻越机体1已处于朝上的状态，其上的第一腕部转动舵机13带动第一翻越机体1逆时针翻越90°；

第九步：第一直线电机16带动第一丝杆螺母162拉动第一吸盘橡胶体181紧贴墙体，排除第一吸盘18内的空气并吸附墙壁。

此时状态与初始状态相同至此二次迈步即一个周期行走完成。

第十步，重复步骤一至九，直至攀爬机器人到达指定位置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种攀爬机器人，其特征在于，包含：肢体转动关节（2），以及分别连接肢体转动关节（2）的第一翻越机体（1）和第二翻越机体（3）；

所述的肢体转动关节（2）包含：机械连接的肢体转动舵机（21）和U型肢体转动关节舵机支架（22），肢体转动舵机（21）机械连接第一翻越机体（1），U型肢体转动关节舵机支架（22）机械连接第二翻越机体（3），肢体转动舵机（21）可以带动U型肢体转动关节舵机支架（22）绕其旋转；

所述的第一翻越机体（1）和第二翻越机体（3）的结构相同；

所述的第一翻越机体（1）包含：机械连接肢体转动舵机（21）的第一转动组件，机械连接第一转动组件的第一驱动组件，以及机械连接第一驱动组件的第一吸盘（18），第一转动组件可以带动第一驱动组件和第一吸盘（18）绕其旋转；

所述的第二翻越机体（3）包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架（22）的第二转动组件，机械连接第二转动组件的第二驱动组件，以及机械连接第二驱动组件的第二吸盘（38），第二转动组件可以带动第二驱动组件和第二吸盘（38）绕其旋转。

2.如权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的第一转动组件包含：机械连接肢体转动舵机（21）的第一竖直支架（11），机械连接第一竖直支架（11）的第一腕部转动舵机（13），以及机械连接第一腕部转动舵机（13）的第一U型舵机支架（14），第一腕部转动舵机（13）可以带动第一U型舵机支架（14）绕其旋转；

所述的第二转动组件包含：机械连接U型肢体转动关节舵机支架（22）的第二竖直支架（31），机械连接第二竖直支架（31）的第二腕部转动舵机（33），以及机械连接第二腕部转动舵机（33）的第二U型舵机支架（34），第二腕部转动舵机（33）可以带动第二U型舵机支架（34）绕其旋转。

3.如权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的肢体转动舵机（21）安装在舵机支架（212）上，通过舵机支架（212）机械连接第一竖直支架（11），所述的肢体转动舵机（21）上还包含舵盘（211），通过舵盘（211）机械连接U型肢体转动关节舵机支架（22）；

所述的第一腕部转动舵机（13）安装在第一舵机支架（12）上，通过第一舵机支架（12）机械连接第一竖直支架（11），所述的第一腕部转动舵机（13）上还包含第一舵盘（131），通过第一舵盘（131）机械连接第一U型舵机支架（14）；

所述的第二腕部转动舵机（33）安装在第二舵机支架（32）上，通过第二舵机支架（32）机械连接第二竖直支架（31），所述的第二腕部转动舵机（33）上还包含第二舵盘（331），通过第二舵盘（331）机械连接第二U型舵机支架（34）。

4.如权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的第一驱动组件包含：机械连接第一U型舵机支架（14）的第一L型固定支架（15），机械连接第一L型固定支架（15）的第一直线电机（16），以及机械连接第一直线电机（16）的第一传动装置；所述的第一传动装置包含：机械连接第一直线电机（16）的第一丝杆（161），以及套设在第一丝杆（161）上的第一丝杆螺母（162）；

所述的第二驱动组件包含：机械连接第二U型舵机支架（34）的第二L型固定支架（35），机械连接第二L型固定支架（35）的第二直线电机（36），以及机械连接第二直线电机（36）的第二传动装置；所述的第二传动装置包含：机械连接第二直线电机（36）的第二丝杆（361），以及套设在第二丝杆（361）上的第二丝杆螺母（362）。

5.如权利要求4所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的第一驱动组件还包含：机械连接第一直线电机（16）和第一吸盘（18）的第一U型固定支架（17）；所述的第二驱动组件还包含：机械连接第二直线电机（36）和第二吸盘（38）的第二U型固定支架（37）。

6.如权利要求4所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的第一吸盘（18）包含：机械连接第一丝杆（161）的第一吸盘吸拉支座（183），第一吸盘座（182），以及机械连接第一吸盘吸拉支座（183）且设置在第一吸盘座（182）内的第一吸盘橡胶体（181）；

所述的第二吸盘（38）包含：机械连接第二丝杆（361）的第二吸盘吸拉支座（383），第二吸盘座（382），以及机械连接第二吸盘吸拉支座（383）且设置在第二吸盘座（382）内的第二吸盘橡胶体（381）。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的攀爬机器人还包含控制电路，所述的控制电路分别电性连接所有的转动舵机和直线电机，控制转动舵机和直线电机的运动。

8.如权利要求7所述的攀爬机器人，其特征在于，所述的攀爬机器人还包含电源，所述的电源连接所有的转动舵机和直线电机，为其提供电力。