CN106904224A - 一种履带多足混合式爬壁机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其提供一个底盘支架、对称地设置于该底盘支架的两侧的履带单元以及分别设置于该底盘支架的两端侧部的各个机械足单元，当该履带多足混合式爬壁机器人装置在爬壁时，其各个该履带单元和各个该机械足单元之间能够自由切换，以在降低能耗耗损的前提下，提高该履带多足混合式爬壁机器人装置的行进速度和保证其可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁机器人，尤其是涉及一种履带多足混合式爬壁机器人装置。
背景技术
爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支,它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来,可在垂直壁面上附着爬行,并能携带工具完成一定的作业任务,实现自动化作业，大大扩展了机器人的应用范围。现有的爬壁机器人吸附形式较为多样，有磁力吸附机器人，静电吸附机器人，吸盘吸附机器人等，运动方式多为多足式和履带式两种。然而，现有的磁力吸附和静电吸附方式很大程度地限制了机器人的工作区域，而现存的吸盘吸附方式需要外部提供较高的动力，存在能耗问题。同时，单一的多足式或履带式运动方式难以实现较快行进速度和一定越障能力的统一。
发明内容
本发明旨在提供一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其能够降低能源消耗，并有效地解决履带运动方式和多足运动方式的切换问题，以克服现有的爬壁机器人单一履带运动模式较差的越障性能和单一多足运动模式较低的行进速度等问题。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其中该履带多足混合式爬壁机器人装置包括：
一个底盘支架，该底盘支架具有两个相互对称的侧部和两个相互对称的端部；
两个履带单元，各个该履带单元分别相互对称地设置于该底盘支架的各个该侧部，各个该履带单元分别包括一个履带支架、一个履带、一组履带吸盘以及一个负压解除机构，该履带支架设置于该底盘支架的该侧部，该履带可转动地设置于该履带支架，各个该履带吸盘分别相互间隔地设置于该履带的外壁，并且该履带支架具有一组通孔，各个该履带吸盘能够分别对应于该履带支架的各个该通孔，该负压解除机构包括至少一个凸轮、一个挡板以及一组活塞组件，各个该凸轮被可驱动地设置于该履带支架，该挡板被可驱动地设置于该凸轮，各个该活塞组件的一个端部相互间隔地设置于该挡板，各个该活塞组件的另一个端部相互间隔地设置于该履带支架的该通孔，其中当该凸轮通过该挡板带动各个该活塞组件向上运动时，对应于各个该活塞组件的各个该履带吸盘和一个墙壁之间形成负压环境，从而使得该履带多足混合式爬壁机器人装置吸附于该墙壁上，当该凸轮通过该挡板带动各个该活塞组件向下运动时，在对应于各个该活塞组件的各个该履带吸盘和该墙壁之间的负压环境消失；以及
四个机械足单元，各个该机械足单元分别包括一个机械臂机构以及一个足吸盘机构，该机械臂机构的一个端部设置于该底盘支架的该端部的侧部，该足吸盘机构设置于该机械臂机构的另一个端部。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，各个该机械足单元分别包括一个连接组件，该连接组件包括一个足支架以及一个足转盘，该足支架设置于该底盘支架的该端部的侧部，该足转盘被可转动地设置于该足支架，该机械臂机构设置于该足转盘。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该机械臂机构包括一个第一臂以及一个第二臂，该第一臂的两个端部分别被可活动地连接于该底盘支架的该端部的侧部和该第二臂的一个端部，该足吸盘机构设置于该第二臂的另一个端部。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该机械臂机构包括一个第一臂以及一个第二臂，该第一臂的两个端部分别被可活动地连接于该足转盘和该第二臂的一个端部，该足吸盘机构设置于该第二臂的另一个端部。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该机械足单元包括多个足关节舵机，一个该足关节舵机设置于该第一臂和该足转盘的连接位置，以藉由该足关节舵机驱动该第一臂做相对于该足转盘的旋转运动，另一个该足关节舵机设置于该第一臂和该第二鼻的连接位置，以藉由该足关节舵机驱动该第二臂做相对于该第一臂的旋转运动。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该足吸盘机构包括一个安装主体以及至少一个足吸盘，该安装主体可活动地设置于该机械臂机构，各个该足吸盘分别设置于该安装主体。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该足吸盘的数量是三个。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该履带包括两个链条链以及一组链条主体，该履带支架的两个端部分别具有两个相互对称的齿轮，各个该链条链分别可活动地连接于该履带支架的各个该齿轮，各个该链条主体的两个分别连接于各个该链条链，并且各个该履带吸盘分别相互间隔地设置于各个该链条主体。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，各个该活塞组件分别包括一个活塞以及一个气缸，该活塞被可驱动地设置于该挡板，该气缸被设置于该履带支架的该通孔，并且该活塞与该气缸相互配合以进行活塞运动。
作为对本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置的进一步优选的实施例，该凸轮的数量是两个，各个该凸轮对称地设置于该履带支架的两个端部，并且该挡板的两个端部分别设置于各个该凸轮。
与现有技术相比，本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置提供一个底盘支架、对称地设置于该底盘支架的两侧的履带单元以及分别设置于该底盘支架的两端侧部的各个机械足单元，当该履带多足混合式爬壁机器人装置在爬壁时，其各个该履带单元和各个该机械足单元之间能够自由切换，以在降低能耗耗损的前提下，提高该履带多足混合式爬壁机器人装置的行进速度和保证其可靠性。另外，该履带多足混合式爬壁机器人装置无源的该履带单元，使得该履带多足混合式爬壁机器人装置在爬壁是该履带单元的各个履带吸盘的吸附不需要外部功能，较大程度低降低了该履带多足混合式爬壁机器人装置的耗能，同时通过该履带单元的负压解除结构能够实现履带运动模式到多足运动模式的切换，使得该履带多足混合式爬壁机器人装置可以同时拥有履带运动的较高行进速度和多足运动的越障能力。该履带多足混合式爬壁机器人装置的结构简单、设计新颖，并且该履带多足混合式爬壁机器人装置采用模块化设计，使得该履带多足混合式爬壁机器人装置的制造成本、使用成本和维护成本都很低。
附图说明
为了获得本发明的上述和其他优点和特点，以下将参照附图中所示的本发明的具体实施例对以上概述的本发明进行更具体的说明。应理解的是，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被视为对本发明的范围的限制，通过使用附图，将对本发明进行更具体和更详细的说明和阐述。在附图中：
图1为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的立体示意图。
图2为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的履带单元的侧视示意图。
图3为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的履带单元的立体示意图。
图4为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的履带单元的一个状态下的局部剖视示意图。
图5为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的履带单元的另一个状态下的局部剖视示意图。
图6A至图6D为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的负压解除机构的各个视角的示意图。
图7为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的履带单元和底盘支架的关系示意图。
图8为本发明的履带多足混合式爬壁机器人装置的机械足单元的立体示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
如图1至图8所示，根据本发明的发明精神提供一个底盘支架1、两个履带单元2以及四个机械足单元3，该底盘支架1具有两个侧部11以及两个端部12，其中该底盘支架1的各个该侧部11相互对称地形成于该底盘支架1的两个侧部，该底盘支架1的各个该端部12相互对称地形成于该底盘支架1的两个端部，各个该履带单元2相互对称地设置于该底盘支架1的各个该侧部11，各个该机械足单元3相互对称地设置于该底盘支架1的各个该端部12，并且各个该机械足单元3分别位于该底盘支架1的各个该端部12的侧部。在使用时，该履带多足混合式爬壁机器人装置能够在各个该履带单元2提供的履带运动和各个该机械足单元3提供的多足运动之间来回切换，当该履带多足混合式爬壁机器人装置在各个该履带单元2提供的履带运动的状态下工作时，该履带多足混合式爬壁机器人装置能够快速地爬行，以具有较高的行进速度，当该履带多足混合式爬壁机器人装置在各个该机械足单元3提供的多足运动的状态下工作是，该履带多足混合式爬壁机器人装置能够较高良好的越障能力。本发明的该履带多足混合式爬壁机器人装置通过将各个该履带单元2和各个该机械足单元3有效地整合在一起，不仅能够降低能源耗损，而且还能够有效地解决履带运动方式和多足运动方式的切换问题，以克服现有的爬壁机器人单一履带运动模式较差的越障能力和单一多足运动模式较低的行进速度的问题。
如图2至图6D，各个该履带单元2分别包括一个履带支架21、一个履带22、一组履带吸盘23以及一个负压解除机构24。该履带支架21设置于该底盘支架1的该侧部11，该履带22可转动地设置于该履带支架21，各个该履带吸盘23分别相互间隔地设置于该履带22的外壁。该履带支架21具有一组通孔210，各个该履带吸盘23分别对应于该履带支架21的各个该通孔210。该负压解除机构24包括至少一个凸轮241、一个挡板242以及一组活塞组件243，各个该凸轮241被可驱动地设置于该履带支架21，该挡板242被可驱动地设置于各个该凸轮242，各个该活塞组件243的一个端部相互间隔地设置于该挡板242，各个该活塞组件243的另一个端部相互间隔地设置于该履带支架21的该通孔210。在该履带多足混合式爬壁机器人装置在通过各个该履带单元1提供的履带运动模式状态时运动时，当各个该凸轮241通过该挡板242贷通各个该活塞组件243向上运动时，对应于各个该活塞组件243的各个该履带吸盘23和一个墙壁之间能够形成负压环境，从而使得该履带多足混合式爬壁机器人装置能够吸附于该墙壁上，而不会从该墙壁上掉下来，当各个该凸轮241通过该挡板242带动各个该活塞组件243向下运动时，对应于各个该活塞组件243的各个该履带吸盘241和该墙壁之间形成的负压环境消失，从而使得该履带多足混合式爬壁机器人装置能够爬行。优选地，该凸轮241的数量是两个，各个该凸轮241对称地设置于该履带支架21的两个端部，并且该挡板242的两个端部分别设置于各个该凸轮241。
进一步地，该履带22包括两个链条链221以及一组链条主体222，该履带支架21的两个端部分别具有两个相互对称的齿轮211，各个该链条链221分别可活动地连接于该履带支架21的各个该齿轮211，各个该链条主体222的两个分别连接于各个该链条链221，并且各个该履带吸盘23分别相互间隔地设置于各个该链条主体222。
进一步地，各个该活塞组件243分别包括一个活塞2431以及一个气缸2432，该活塞2431被可驱动地设置于该挡板242，该气缸2432被设置于该履带支架21的该通孔210，并且该活塞2431与该气缸2432相互配合以进行活塞运动，从而实现该负压解除机构的功能。
如图1和图8，各个该机械足单元3分别包括一个机械臂机构31以及一个足吸盘机构32，该机械臂机构31的一个端部设置于该底盘支架1的该端部12的侧部，该足吸盘机构32设置于该机械臂机构31的另一个端部，其中该机械足单元3能够提供多足运动模式。
具体地说，该机械足单元3还包括一个连接组件33，其中该连接组件33包括一个足支架331以及一个足转盘332，该足支架331设置于该底盘支架1的该端部12的侧部，该足转盘332可转动地设置于该足支架331，该机械臂机构31设置于该足转盘332，通过该足转盘332，该机械臂机构31能够带动该足吸盘机构32做相对于该底盘支架1的转动。优选地，该机械足单元3包括多个足关节舵机，一个该足关节舵机设置于该足转盘332，并且该机械臂机构31被可驱动地设置于该足关节舵机，以使该足关节舵机能够驱动该机械臂机构31做相对于该底盘支架1的转动。
进一步地，该机械臂机构31包括一个第一臂311以及一个第二臂312，该第一臂311的两个端部分别被可活动地设置于该足转盘332和该第二臂312的一个端部，该足吸盘机构32设置于该第二臂312的另一个端部，一个该足关节舵机能够驱动该第一臂311做相对于该底盘支架1的转动，另一个该足关节舵机设置于该第一臂311和该第二臂312的连接位置，以驱动该第二臂312做相对于该第一臂311的旋转运动。
该足吸盘机构32包括一个安装主体321以及至少一个足吸盘322，该安装主体321可活动地设置于该机械臂机构31，例如该安装主体321可活动地设置于该第二臂312的端部，各个该足吸盘322分别设置于该安装主体321。优选地，该足吸盘322的数量可以是三个。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该履带多足混合式爬壁机器人装置包括：
一个底盘支架，该底盘支架具有两个相互对称的侧部和两个相互对称的端部；
两个履带单元，各个该履带单元分别相互对称地设置于该底盘支架的各个该侧部，各个该履带单元分别包括一个履带支架、一个履带、一组履带吸盘以及一个负压解除机构，该履带支架设置于该底盘支架的该侧部，该履带可转动地设置于该履带支架，各个该履带吸盘分别相互间隔地设置于该履带的外壁，并且该履带支架具有一组通孔，各个该履带吸盘能够分别对应于该履带支架的各个该通孔，该负压解除机构包括至少一个凸轮、一个挡板以及一组活塞组件，各个该凸轮被可驱动地设置于该履带支架，该挡板被可驱动地设置于该凸轮，各个该活塞组件的一个端部相互间隔地设置于该挡板，各个该活塞组件的另一个端部相互间隔地设置于该履带支架的该通孔，其中当该凸轮通过该挡板带动各个该活塞组件向上运动时，对应于各个该活塞组件的各个该履带吸盘和一个墙壁之间形成负压环境，从而使得该履带多足混合式爬壁机器人装置吸附于该墙壁上，当该凸轮通过该挡板带动各个该活塞组件向下运动时，在对应于各个该活塞组件的各个该履带吸盘和该墙壁之间的负压环境消失；以及
四个机械足单元，各个该机械足单元分别包括一个机械臂机构以及一个足吸盘机构，该机械臂机构的一个端部设置于该底盘支架的该端部的侧部，该足吸盘机构设置于该机械臂机构的另一个端部。
2.如权利要求1所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，各个该机械足单元分别包括一个连接组件，该连接组件包括一个足支架以及一个足转盘，该足支架设置于该底盘支架的该端部的侧部，该足转盘被可转动地设置于该足支架，该机械臂机构设置于该足转盘。
3.如权利要求1所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该机械臂机构包括一个第一臂以及一个第二臂，该第一臂的两个端部分别被可活动地连接于该底盘支架的该端部的侧部和该第二臂的一个端部，该足吸盘机构设置于该第二臂的另一个端部。
4.如权利要求2所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该机械臂机构包括一个第一臂以及一个第二臂，该第一臂的两个端部分别被可活动地连接于该足转盘和该第二臂的一个端部，该足吸盘机构设置于该第二臂的另一个端部。
5.如权利要求4所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该机械足单元包括多个足关节舵机，一个该足关节舵机设置于该第一臂和该足转盘的连接位置，以藉由该足关节舵机驱动该第一臂做相对于该足转盘的旋转运动，另一个该足关节舵机设置于该第一臂和该第二鼻的连接位置，以藉由该足关节舵机驱动该第二臂做相对于该第一臂的旋转运动。
6.如权利要求1所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该足吸盘机构包括一个安装主体以及至少一个足吸盘，该安装主体可活动地设置于该机械臂机构，各个该足吸盘分别设置于该安装主体。
7.如权利要求6所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该足吸盘的数量是三个。
8.如权利要求1-7中的任意一个所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该履带包括两个链条链以及一组链条主体，该履带支架的两个端部分别具有两个相互对称的齿轮，各个该链条链分别可活动地连接于该履带支架的各个该齿轮，各个该链条主体的两个分别连接于各个该链条链，并且各个该履带吸盘分别相互间隔地设置于各个该链条主体。
9.如权利要求8所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，各个该活塞组件分别包括一个活塞以及一个气缸，该活塞被可驱动地设置于该挡板，该气缸被设置于该履带支架的该通孔，并且该活塞与该气缸相互配合以进行活塞运动。
10.如权利要求9所述的一种履带多足混合式爬壁机器人装置，其特征在于，该凸轮的数量是两个，各个该凸轮对称地设置于该履带支架的两个端部，并且该挡板的两个端部分别设置于各个该凸轮。
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