CN107444512A - 一种爬壁机器人的行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种爬壁机器人的行走机构，其特征在于，包括：多个吸附足模块；行走传动装置，包括两个关于中心点对称设置的闭环弧形导轨，矩形螺纹丝杠，导向滑块，前端具有传动滚子，与矩形螺纹丝杠上面的螺纹相匹配；每个吸附足模块与一个导向滑块固定连接，两个相邻的导向滑块之间相互铰接，均匀分布在闭环弧形导轨上，每个导向滑块均与闭环弧形导轨滑动连接。本发明的爬壁机器人行走机构与现有技术相比，除了能在光滑工作面行走作业，还能适应有凸起障碍和较大缝隙的工作面，具有良好的越障能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种爬壁机器人的行走机构，属于机器人领域。
背景技术
爬壁机器人在竖直和倾斜壁面上作业可以完成许多人类不方便完成的任务，实际的工作壁面往往不平整，作业的爬壁机器人需要有越障能力，如玻璃幕墙和太阳能光伏板的清洗，现有技术的爬壁机器人结构复杂、成本高、稳定性和越障能力满足不了该类清洗作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种爬壁机器人的行走机构，以解决上述问题。
本发明采用了如下技术方案：
一种爬壁机器人的行走机构，其特征在于，包括：多个吸附足模块；行走传动装置，包括两个关于中心点对称设置的闭环弧形导轨，矩形螺纹丝杠，导向滑块，前端具有传动滚子，与矩形螺纹丝杠上面的螺纹相匹配；每个吸附足模块与一个导向滑块固定连接，两个相邻的导向滑块之间相互铰接，均匀分布在闭环弧形导轨上，每个导向滑块均与闭环弧形导轨滑动连接。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征，还包括：偏心连杆机构，设置在两个导向滑块之间，分别与两个导向滑块铰接。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征：其中，导向滑块上具有一对滚轮，在闭环弧形导轨上滚动。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征：其中，闭环弧形导轨具有直线段和圆弧段，圆弧段用于转向。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征：其中，闭环弧形导轨的两个直线段相互平行。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征：其中，闭环弧形导轨的两个圆弧段同心。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征，还包括：升降机构导轨，垂直设置在导向滑块上，吸附足模块沿升降机构导轨上下滑动。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征，还包括：机架板和支撑架，机架板的数量为两个，分别支撑两个闭环弧形导轨，支撑架将两个机架板固定在一起。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征，还包括：气电旋转传送机构，气电旋转传送机构包括伸缩机构和气电混合滑环，气电混合滑环设置在机架板上，伸缩机构一端与气电混合滑环转动连接，另一端与吸附足模块连接。
进一步，本发明的爬壁机器人的行走机构，还可以具有这样的特征：其中，行走传动装置还包括驱动减速电机和同步带轮，同步带轮一端套在驱动减速电机的输出端，另一端套在矩形螺纹丝杠上。
发明的有益效果
本发明的爬壁机器人的行走机构，
1.该爬壁机器人行走机构与现有技术相比，除了能在光滑工作面行走作业，还能适应有凸起障碍和较大缝隙的工作面，具有良好的越障能力。
2.该爬壁机器人行走机构使用中心点对称的两瓣式结构与镜像对称式结构相比，可以使实际生产工件种类减少，降低成本。
3.该爬壁机器人行走机构采用丝杠滚子传动方案与链条、同步带传动方案相比，结构简单、无需张紧和润滑、噪声小，同时传动直接作用在吸附足模块，减少驱动源至末端执行的尺寸链；该传动中的偏心连杆机构和导向滑块可以很好的适应变半径弧形导轨，使得运动顺畅，减少冲击载荷对机器人行走机构的破坏。
附图说明
图1是爬壁机器人行走机构的仰视图；
图2是爬壁机器人行走机构的整体结构示意图；
图3是爬壁机器人行走机构的单边结构示意图；
图4是吸附足模块的结构示意图；
图5是单边结构的内部结构图；
图6是直线行走时吸附足工作区域；
图7是转向行走时吸附足工作区域。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，爬壁机器人行走机构包括：承载机架1、行走传动装置2、吸附足模块3以及气电旋转传送机构4。
如图2所示，承载机架1包括机架板11和支撑架12。机架板11有两个，关于中心点对称布置；支撑架12用螺栓或焊接等方式将两个机架板11固连为一个整体。
如图3所示，行走传动装置2包括驱动减速电机21、同步带轮机构22、矩形螺纹丝杠23、传动滚子24、导向滑块25、闭环弧形导轨26和偏心连杆机构27。
驱动减速电机21通过法兰安装在机架板11上。
同步带轮机构22的输入带轮与驱动减速电机21的输出轴相连并一起转动。
矩形螺纹丝杠23与传动滚子24啮合，进行传动。当矩形螺纹丝杠23在驱动减速电机21的带动下转动时，传动滚子24被矩形螺纹丝杠23向前带动。
闭环弧形导轨26通过螺栓分别固定在两个机架板11上。
导向滑块25具有多个，沿闭环弧形导轨26进行曲线阵列分布。导向滑块25与闭环弧形导轨26配合并相对滑动，导向滑块25与传动滚子24固连，因此当矩形螺纹丝杠23转动时，通过传动滚子24带动导向滑块25一起沿闭环弧形导轨26运动。
为了使导向滑块25在变半径的弧形轨道上运行时每个点都能自由旋转，每个导向滑块25均配备两对滚轮；偏心连杆机构27分别与两个相邻的导向滑块25铰接。
如图4和图5所示，吸附足模块3包括升降机构31、气缸32、防尘封装支架33、吸盘34、气路接口35和通讯电缆接口36。升降机构31的导轨在垂直方向上固接在导向滑块25上。气缸32固接在导向滑块25上，防尘封装支架33与升降机构31的升降滑块相连，可以相对机架板11上升和下降。防尘封装支架33套在气缸32外面。吸盘34安装在防尘封装支架33下部，吸盘34底部正对运动时的工作面，在工作时可以吸附在工作面上。气路接口35和通讯电缆接口36安装在防尘封装支架33外侧，便于气路管、电缆的接插。气动控制元件也封装在防尘封装支架33中，包括气路分支接头、气路管、电磁阀、真空发生器、节流阀、真空检测元件、通讯电路模块等，用于实现吸附足模块的上升、下降、吸附、脱离的动作。
如图5所示，气电旋转传送机构4包括气电混合滑环41、伸缩机构42、气路管43和电缆44等。气电混合滑环41固连在机架板11上。伸缩机构42的基体固连在气电混合滑环41的旋转体上，伸缩机构42的可滑动末端通过柔性装置连接在一个沿闭环弧形导轨运动的吸附足模块上。气路管43和电缆44的两端分别安装在伸缩机构42的基体和可滑动末端，给转动的吸附足模块3提供气源和电路通讯。气路管43和电缆44沿伸缩机构42与相应的吸附足模块连接后，绕线至相邻的吸附足模块进行连接，依次进行，直到所有的吸附足模块均有电缆和气路连接。气电旋转传送结构4的作用是防止电缆和气路管发生缠绕。
该爬壁机器人行走机构的工作过程是：
两个闭环弧形导轨26的安装布置方式为：两个闭环弧形导轨26中用于实现机器人转向运动的圆弧段是同心的，用于实现机器人直线运动的直线段是相互平行的。
如图6所示，当爬壁机器人行走机构需要直线运动时，位于机架板11上的两个驱动减速电机21等速反向转动，通过行走传动装置2中的丝杠滚子传动使得吸附足模块3与闭环弧形导轨产生相对滑动，进入前述直线段导轨的吸附足模块3通过气动控制元件的控制，使得升降机构下降，吸盘34贴在工作面上并吸附，离开该直线段导轨的吸附足模块3的吸盘34脱离工作面、抬起；同时改变两个驱动减速电机21的转向就可以实现机器人前进或后退。图6中的两个平行的箭头显示的是在直线运动时的吸附区域。
如图7所示，当爬壁机器人行走机构需要转向运动时，位于机架板11上的两个驱动减速电机21等速同向转动，通过行走传动装置2中丝杠滚子传动使得吸附足模块3与闭环弧形导轨产生相对滑动，进入前述圆弧段导轨的吸附足模块3通过气动控制元件的控制，升降机构下降，吸盘34贴在所行走的工作面上并吸附，离开该圆弧段导轨的吸附足模块3的吸盘34脱离工作面、抬起；同时改变两个驱动减速电机21的转向就可以实现机器人顺时针转或逆时针转。图7中的两个平行的箭头显示的是在直线运动时的吸附区域。
本发明的爬壁机器人行走机构，由于吸附足模块3有升降功能，爬壁机器人行走机构可以越过垂直工作面上的障碍；由于相邻吸附足模块3的吸盘34有较大距离，在满足同一时间失效吸盘34数不超过两个的情况下，爬壁机器人行走机构可以越过工作面间连接处的大缝隙。因此该爬壁机器人行走机构可以较好地跨越高低错位的工作面，如太阳能光伏板与板之间的衔接处。
本发明的爬壁机器人行走机构能在有凸起障碍和较大缝隙的工作面上行走作业，具有良好的越障效果，且运动稳定性高，可根据任务需求装载如清洗、清扫、检测、观察等一种或多种作业装置，该机器人行走机构可通过遥控控制和操作。
Claims (10)
1.一种爬壁机器人的行走机构，其特征在于，包括：
多个吸附足模块；
行走传动装置，包括两个关于中心点对称设置的闭环弧形导轨，矩形螺纹丝杠，导向滑块，前端具有传动滚子，与所述矩形螺纹丝杠上面的螺纹相匹配；
每个吸附足模块与一个导向滑块固定连接，两个相邻的导向滑块之间相互铰接，均匀分布在所述闭环弧形导轨上，每个导向滑块均与所述闭环弧形导轨滑动连接。
2.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于，还包括：
偏心连杆机构，设置在两个导向滑块之间，分别与两个导向滑块铰接。
3.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于：
其中，所述导向滑块上具有一对滚轮，在所述闭环弧形导轨上滚动。
4.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于：
其中，所述闭环弧形导轨具有直线段和圆弧段，所述圆弧段用于转向。
5.如权利要求4所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于：
其中，所述闭环弧形导轨的两个所述直线段相互平行。
6.如权利要求5所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于：
其中，所述闭环弧形导轨的两个所述圆弧段同心。
7.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于，还包括：
升降机构导轨，垂直设置在所述导向滑块上，所述吸附足模块沿所述升降机构导轨上下滑动。
8.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于，还包括：
机架板和支撑架，机架板的数量为两个，分别支撑两个所述闭环弧形导轨，支撑架将两个所述机架板固定在一起。
9.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于，还包括：
气电旋转传送机构，所述气电旋转传送机构包括伸缩机构和气电混合滑环，所述气电混合滑环设置在所述机架板上，所述伸缩机构一端与所述气电混合滑环转动连接，另一端与所述吸附足模块连接。
10.如权利要求1所述的爬壁机器人的行走机构，其特征在于：
其中，所述行走传动装置还包括驱动减速电机和同步带轮，所述同步带轮一端套在所述驱动减速电机的输出端，另一端套在所述矩形螺纹丝杠上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171208 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |