CN107933728A - 清洁爬壁机器人的腿部结构 - Google Patents

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范淇元
蓝宇波
庞土荣
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces

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Abstract

本发明涉及机器人领域，具体涉及了一种清洁爬壁机器人的腿部结构，包括依次排布的大腿机架、小腿机架和足部结构，大腿机架和小腿机架通过抬腿转轴转动连接，足部结构上设有转弯转轴，转弯转轴转动连接于小腿机架，转弯转轴垂直于抬腿转轴；抬腿转轴上设有抬腿齿轮，转弯转轴上设有转弯齿轮，抬腿齿轮和转弯齿轮啮合；大腿机架和小腿机架之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置，小腿机架和转弯转轴之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置。本发明通过第一制动装置和第二制动装置可控地限制大腿机架和小腿机架以及小腿机架和足部结构的相对转动，在保证各运动关节的正常运作的同时还能消除机器人的安全隐患。

Description

清洁爬壁机器人的腿部结构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种清洁爬壁机器人的腿部结构。
背景技术
清洁爬壁机器人一般工作在高层建筑的玻璃建筑外墙上，由于此类机器人在高空作业，必须保证工作的安全性，然而现有的爬壁机器人，其运动关节处直接连接驱动装置，若驱动装置损坏失效，机器人的运动关节将失去控制，导致机器人姿态失控，甚至从高空坠落。
发明内容
本发明的目的是提供一种清洁爬壁机器人的腿部结构，通过第一制动装置和第二制动装置可控地限制大腿机架和小腿机架以及小腿机架和足部结构的相对转动，在保证各运动关节的正常运作的同时还能消除机器人的安全隐患。
为了解决上述问题，本发明提供了一种清洁爬壁机器人的腿部结构，包括依次排布的大腿机架、小腿机架和足部结构，所述大腿机架和小腿机架通过垂直于所述大腿机架长度方向的抬腿转轴转动连接，所述足部结构上设有与其固定连接的转弯转轴，所述转弯转轴转动连接于所述小腿机架，且所述转弯转轴垂直于所述抬腿转轴；所述抬腿转轴上设有与其同轴设置且转动连接的抬腿齿轮，所述转弯转轴上设有与其同轴设置且固定连接的转弯齿轮，所述抬腿齿轮和转弯齿轮啮合；所述大腿机架和小腿机架之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置，所述小腿机架和转弯转轴之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置。
作为优选的，所述大腿机架包括两个相对设置的大腿机架侧板，两个所述大腿机架侧板之间设有多根连接杆；所述小腿机架包括小腿机架底板及两个相互平行地连接于所述小腿机架底板两端的小腿机架侧板，使所述小腿机架的横截面大致呈U形；所述大腿机架侧板和小腿机架侧板平行设置，且二者通过所述抬腿转轴转动连接，所述转弯转轴转动连接于所述小腿机架底板。
作为优选的，所述第一制动装置为电磁制动器，所述第一制动装置包括转动连接的第一制动定子和第一制动转子；所述抬腿转轴固定连接于所述小腿机架侧板，所述抬腿转轴转动连接于所述大腿机架侧板；所述第一制动定子固设在所述大腿机架侧板上，所述第一制动转子固设于所述抬腿转轴。
作为优选的，所述第二制动装置为电磁制动器，所述第二制动装置包括转动连接的第二制动定子和第二制动转子；所述第二制动定子固设于所述小腿机架底板内侧，所述第二制动转子固设于所述转弯转轴。
作为优选的，所述大腿机架上设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动齿轮和抬腿齿轮啮合。
作为优选的，所述驱动装置的输出轴沿所述大腿机架的长度方向布置。
作为优选的，所述驱动装置为舵机，所述舵机通过联轴器连接于所述驱动齿轮。
本发明的清洁爬壁机器人的腿部结构，在大腿机架和小腿机架之间设有第一制动装置，在小腿机架和足部结构之间设有第二制动装置，以及设在大腿机架和小腿机架上的传动机构，使得机器人能够可控地限制大腿机架和小腿机架以及小腿机架和足部结构的相对转动，在实现各个运动关节的正常运动的情况下还能保证机器人安全地运作。
附图说明
图1是本发明实施例的清洁爬壁机器人的腿部结构的正视结构示意图。
其中，1、大腿机架；11、大腿机架侧板；12、连接杆；13、驱动装置；14、驱动齿轮；15、联轴器；2、小腿机架；21、小腿机架底板；22、小腿机架侧板；3、足部结构；4、抬腿转轴；41、抬腿齿轮；5、转弯转轴；51、转弯齿轮；6、第一制动装置；61、第一制动定子；62、第一制动转子；7、第二制动装置；71、第二制动定子；72、第二制动转子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1所示，示意性地显示了本发明的清洁爬壁机器人的腿部结构，包括依次排布的大腿机架1、小腿机架2和足部结构3。大腿机架1和小腿机架2通过垂直于大腿机架1长度方向的抬腿转轴4转动连接，足部结构3上设有与其固定连接的转弯转轴5，转弯转轴5转动连接于小腿机架2，且转弯转轴5垂直于抬腿转轴4。抬腿转轴4上设有与其同轴设置且转动连接的抬腿齿轮41，转弯转轴51上设有与其同轴设置且固定连接的转弯齿轮51，抬腿齿轮41和转弯齿轮51啮合。大腿机架1和小腿机架2之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置6，小腿机架2和转弯转轴5之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置7。当然若要驱动大腿机架1和小腿机架2之间以及小腿机架2和足部结构3之间的相对转动，可以添加一驱动装置，驱动装置只需带动抬腿齿轮41转动，再配合第一制动装置6和第二制动装置7的制动，即可实现大腿机架1和小腿机架2的转动以及小腿机架2和足部结构3的转动。在此基础上，第一制动装置6和第二制动装置7分别能够限制大腿机架1和小腿机架2的转动以及小腿机架2和足部结构3的转动，精准控制机器人的腿部结构的姿态，防止机器人在高空作业时失控，发生坠落。
在本实施例中，大腿机架1包括两个相对设置的大腿机架侧板11，两个大腿机架侧板11之间设有多根连接杆12，连接杆12用于支撑两个大腿机架侧板11。小腿机架2包括小腿机架底板21及两个相互平行地连接于小腿机架底板21两端的小腿机架侧板22，使小腿机架2的横截面大致呈U形。大腿机架侧板11和小腿机架侧板22平行设置，且二者通过抬腿转轴4转动连接，转弯转轴5转动连接于小腿机架底板21。两个大腿机架侧板11之间以及小腿机架2的U形结构内侧均可设置机器人腿部结构所需的零部件。其中，第一制动装置6为电磁制动器，第一制动装置6包括转动连接的第一制动定子61和第一制动转子62；抬腿转轴4固定连接于小腿机架侧板22，抬腿转轴4转动连接于大腿机架侧板11；第一制动定子61固设在大腿机架侧板11上，第一制动转子62固设于抬腿转轴4。第二制动装置7为电磁制动器，第二制动装置7包括转动连接的第二制动定子71和第二制动转子72；第二制动定子71固设于小腿机架底板21内侧，第二制动转子72固设于转弯转轴5。电磁制动器相较于传统的齿轮锁止机构在结构上更为紧凑。
大腿机架上设有驱动装置13，驱动装置13的输出轴上设有驱动齿轮14，驱动齿轮14和抬腿齿轮41啮合。其中，驱动装置13的输出轴沿大腿机架1的长度方向布置，并收纳于两个大腿机架侧板11之间，该腿部结构仅需一个驱动装置13即可完成抬腿和转弯的动作，即驱动装置13可驱动大腿机架1和小腿机架2的转动以及小腿机架2和足部结构的转动。具体的，当第一制动装置6锁止大腿机架1和小腿机架2的相对转动以及第二制动装置7未锁止足部结构3和小腿机架2的相对转动时，驱动装置13驱动驱动齿轮14转动，驱动齿轮14通过抬腿齿轮41将动力传输至转弯齿轮51，转弯齿轮51又通过转弯转轴5将动力传输至足部结构3，使足部结构3和小腿机架2发生相对转动；当第二制动装置7锁止足部结构3和小腿机架2的相对转动以及第一制动装置6未锁止大腿机架1和小腿机架2的相对转动时，由于足部结构3和小腿机架2之间无法相对转动，因此转弯转轴5和转弯齿轮51也无法相对小腿机架2转动，同理，与转弯齿轮51啮合的抬腿齿轮41也无法转动，此时驱动装置13驱动驱动齿轮14转动时，大腿机架1会和小腿机架2发生相对转动。优选的，驱动装置13为舵机，所述舵机通过联轴器15连接于所述驱动齿轮14，联轴器15能够降低舵机和驱动齿轮14之间的传动不稳定性，确保机器人运作稳定流畅。
综上所述，本发明的清洁爬壁机器人的腿部结构，在大腿机架和小腿机架之间设有第一制动装置，在小腿机架和足部结构之间设有第二制动装置，以及设在大腿机架和小腿机架上的传动机构，使得机器人能够可控地限制大腿机架和小腿机架以及小腿机架和足部结构的相对转动，在实现各个运动关节的正常运动的情况下还能保证机器人安全地运作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，包括依次排布的大腿机架、小腿机架和足部结构，所述大腿机架和小腿机架通过垂直于所述大腿机架长度方向的抬腿转轴转动连接，所述足部结构上设有与其固定连接的转弯转轴，所述转弯转轴转动连接于所述小腿机架，且所述转弯转轴垂直于所述抬腿转轴；所述抬腿转轴上设有与其同轴设置且转动连接的抬腿齿轮，所述转弯转轴上设有与其同轴设置且固定连接的转弯齿轮，所述抬腿齿轮和转弯齿轮啮合；所述大腿机架和小腿机架之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置，所述小腿机架和转弯转轴之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置。
2.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述大腿机架包括两个相对设置的大腿机架侧板，两个所述大腿机架侧板之间设有多根连接杆；所述小腿机架包括小腿机架底板及两个相互平行地连接于所述小腿机架底板两端的小腿机架侧板，使所述小腿机架的横截面大致呈U形；所述大腿机架侧板和小腿机架侧板平行设置，且二者通过所述抬腿转轴转动连接，所述转弯转轴转动连接于所述小腿机架底板。
3.根据权利要求2所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述第一制动装置为电磁制动器，所述第一制动装置包括转动连接的第一制动定子和第一制动转子；所述抬腿转轴固定连接于所述小腿机架侧板，所述抬腿转轴转动连接于所述大腿机架侧板；所述第一制动定子固设在所述大腿机架侧板上，所述第一制动转子固设于所述抬腿转轴。
4.根据权利要求2所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述第二制动装置为电磁制动器，所述第二制动装置包括转动连接的第二制动定子和第二制动转子；所述第二制动定子固设于所述小腿机架底板内侧，所述第二制动转子固设于所述转弯转轴。
5.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述大腿机架上设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动齿轮和抬腿齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述驱动装置的输出轴沿所述大腿机架的长度方向布置。
7.根据权利要求5所述的清洁爬壁机器人的腿部结构，其特征在于，所述驱动装置为舵机，所述舵机通过联轴器连接于所述驱动齿轮。
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