CN108263506A

CN108263506A - 攀爬机器人

Info

Publication number: CN108263506A
Application number: CN201711373345.1A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Chengdu Zhengguangheng Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Zhengguangheng Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-07-10

Abstract

本发明提供一种行走稳定、可在墙壁上行走的攀爬机器人，包括主体框架、设置于主体框架四个角处的行走机构，每个行走机构包括固定于主体框架上的行走驱动电机、与该行走驱动电机上的驱动齿轮啮合的从动齿轮、铰接于主体框架上的从动杆和主动力杆，还包括动力传输杆，所述动力传输杆的一端固定于从动齿轮的中心，其另一端与所述主动力杆固定连接；还包括支撑杆，所述主动力杆和从动杆的外端部均与支撑杆铰接，在所述支撑杆的前端部还设置有吸盘，所述吸盘与主体框架上的负压泵对应连通。

Description

攀爬机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种可实现在墙壁上行走的攀爬机器人。

背景技术

机器人是近代电子技术与传统机械结构学相结合的产物，是计算机科学、控制论、结构学、信息科学和传感技术等多学科综合性的高科技产物，也是一种仿人操作、高速运行、重复操作及精度较高的自动化设备。随着现有科技的发展，攀爬机器人已逐渐应用于建筑、消防、石化等行业，同时，现有城市的发展出现了越来越多的高层建筑，高层建筑的室外清洗和维护工作如果紧靠人工作业，其工作效率很低，而且其工作人员稍有不慎将可能造成伤亡事故的发生，同时，高层建筑自身也存在着很多安全隐患，一旦发生火灾火情将难以掌控，因此，攀爬机器人的研制是符合当代实际和现实需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种行走稳定、可在墙壁上行走的攀爬机器人。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种攀爬机器人，包括主体框架、设置于主体框架四个角处的行走机构，每个行走机构包括固定于主体框架上的行走驱动电机、与该行走驱动电机上的驱动齿轮啮合的从动齿轮、铰接于主体框架上的从动杆和主动力杆，还包括动力传输杆，所述动力传输杆的一端固定于从动齿轮的中心，其另一端与所述主动力杆固定连接；还包括支撑杆，所述主动力杆和从动杆的外端部均与支撑杆铰接，在所述支撑杆的前端部还设置有吸盘，所述吸盘与主体框架上的负压泵对应连通。

优选的，在所述主动力杆的内部还设置有通道，所述通道的开口设置于所述主动力杆前端部，每个行走机构还包括转弯单元，所述转弯单元包括内嵌于通道内部、且可在通道内往复运动的伸缩杆，所述主动力杆经由伸缩杆的前端与支撑杆铰接；在所述主动力杆前端部的外壁上还设置有两个平行设置的支撑板，并在两个支撑板上均开设有安装口，在两个支撑板之间还设置有第一驱动齿轮，并在该第一驱动齿轮的安装口内壁上设置有内螺纹，所述转弯单元还包括螺杆，所述螺杆贯穿所述支撑板上的安装口和第一驱动齿轮的安装口，且所述第一驱动齿轮经由所述螺杆设置于两个安装口之间；所述转弯单元还包括用于驱动所述第一驱动齿轮转动的转弯电机，所述转弯电机固定于所述主动力杆上；所述转弯电机经由该转弯电机输出轴上的动力输出齿轮与所述第一驱动齿轮啮合，位于支撑杆一侧的螺杆的端部与所述支撑杆铰接；

优选的，在所述支撑杆的前端部设置有吸盘安装口，在所述吸盘的上端设置有与吸盘的吸气口对应连通的刚性导气管，在所述刚性导气管上还设置有轴承，所述刚性导气管经由所述轴承设置于所述吸盘安装口内。

优选的，每个行走机构还包括连接件，所述主动力杆、从动杆均与所述连接件铰接，所述行走驱动电机、从动齿轮均对应设置于所述连接件上；在所述连接件的端部还设置有用于带动所述连接件转动的传动轴，所述连接件经由其两端的传动轴铰接于所述主体框架上；并在所述传动轴的端部设置有转动齿轮，还包括用于驱动所述转动齿轮转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机上的第二驱动齿轮与所述转动齿轮啮合。

优选的，所述负压泵为两个，位于对角线上的两个吸盘与其中一个负压泵对应连接，剩余两个吸盘与另一个负压泵对应连接。

优选的，所述通道的截面为矩形结构。

优选的，所述主体框架呈板状“王”字形结构。

优选的，所述负压泵设置于所述主体框架的底部。

优选的，所述动力传输杆的对应端部固定于所述主动力杆的中间位置处。

本发明的有益效果在于：

1.本发明结构简单、紧凑，工作可靠，适应性强，可应用于高层墙面工作，代替人类进行高空工作。

2.本发明可根据需要在其上安装相应的机械手臂等辅助装置，以适应不同环境的需求，应用前景广泛。

3.本发明还具有其他优点，将在实施例中同所对应的结构一并提出。

附图说明

图1为本发明立体状态主要结构示意图；

图2为本发明仰视状态主要结构示意图；

图3为本发明中的行走机构主要结构示意图之一；

图4为本发明中的行走机构主要结构示意图之二；

图5为本发明中的主动力杆主要结构示意图之二；

图6为本发明中的主动力杆、吸盘相互设置关节、及主要结构示意图；

图中：

100.主体框架；102、103.负压泵；

201.连接件；202.行走驱动电机；203.从动齿轮；204.从动杆；205.主动力杆；206.动力传输杆；207.伸缩杆；208.支撑杆；209.伸缩杆与支撑杆铰接处；210.从动杆与支撑杆铰接处；211.吸盘；212.传动轴；213.驱动齿轮；214.吸盘安装口；215.转弯电机；216.动力输出齿轮；217.第一驱动齿轮；218.螺杆；219、220.支撑板；221.刚性导气管；222.轴承；223.通道；

301.转动齿轮；302.第二驱动电机；303.第二驱动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种攀爬机器人，可参见图1至图4；作为本发明的基础模型，本攀爬机器人它主要包括主体框架100、设置于主体框架100四个角处的行走机构；具体的，每个行走机构包括固定于主体框架100上的行走驱动电机202、与该行走驱动电机上的驱动齿轮213啮合的从动齿轮203、铰接于主体框架100上的从动杆204和主动力杆205，还包括动力传输杆206，所述动力传输杆206的一端固定于从动齿轮203的中心，其另一端与所述主动力杆205固定连接；优选的，所述动力传输杆的对应端部固定于所述主动力杆的中间位置处；还包括支撑杆208，所述主动力杆205和从动杆204的外端部均与支撑杆208铰接，在所述支撑杆208的前端部还设置有吸盘211，所述吸盘211与主体框架100上的负压泵103对应连通；本实施例中，所述的负压泵102、103为两个，且位于对角线上的两个吸盘211与其中一个负压泵103对应连接，剩余两个吸盘与另一个负压泵对应连接。本实施例中，所述的负压泵设置于所述主体框架的底部。

在实际应用中，本机器人可以实现在墙壁上爬行行走，具体的，本机器人上的四个吸盘可以吸附在墙壁上，如需行走时，处于对角线上的两个吸盘接触吸附，而后两个吸盘均通过行走驱动电机202的转动、实现将主动力杆205和从动杆204向前推动，最终实现两个吸盘向前移动，而后两个吸盘再次吸附于墙壁上，之后剩余两个吸盘接触吸附动作，重复上述动作向前伸，吸附在墙壁上，以此重复上述动作可以实现本机器人的攀爬动作。

在实际应用中，本机器人的主体框架100上还可以安装相应的机械手臂，同时还可以安装摄像头和相应的传感器，以增加本机器人的功能和应用范围，帮助人们完成高难度的工作，而在机器人上安装相应的机械手臂和摄像头、传感器均为成熟技术，本实施例不再过多赘述。

实施例2，参见图1至图6，与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于，在所述主动力杆205的内部还设置有通道223，所述通道223的开口设置于所述主动力杆205前端部，优选的，如图所示，所述通道的截面为矩形结构；同时，每个行走机构还包括一个转弯单元，以实现本机器人的转弯动作，具体的，参见图3，所述的转弯单元包括内嵌于通道内部、且可在通道内往复运动的伸缩杆207，所述主动力杆205经由伸缩杆207的前端与支撑,208铰接；参见图3、图4、图5，在所述主动力杆205前端部的外壁上还设置有两个平行设置的支撑板219、220，并在两个支撑板219、220上均开设有安装口，在两个支撑板219、220之间还设置有第一驱动齿轮217，并在该第一驱动齿轮217的安装口内壁上设置有内螺纹，所述转弯单元还包括螺杆218，所述螺杆218贯穿所述支撑板上的安装口和第一驱动齿轮217的安装口，且所述第一驱动齿轮217经由所述螺杆218设置于两个安装口之间；所述转弯单元还包括用于驱动所述第一驱动齿轮转动的转弯电机215(转弯电机为伺服电机)，所述转弯电机215固定于所述主动力杆205上；所述转弯电机215经由该转弯电机输出轴上的动力输出齿轮216与所述第一驱动齿轮啮合217，同时，位于支撑杆一侧的螺杆218的端部与所述支撑杆209铰接。进一步的，在所述支撑杆208的前端部还设置有吸盘安装口214，在所述吸盘211的上端设置有与吸盘的吸气口对应连通的刚性导气管221，在所述刚性导气管221上还设置有轴承222，所述刚性导气管经由所述轴承设置于所述吸盘安装口内。

在实施中，如需改变本机器人的行进方向，此时，处于对角线上的两个吸盘211或者四个吸盘均吸附于墙壁上固定不动，至少一个行走机构上的转弯单元动作，即至少一个行走机构上的转弯单元通过转弯电机215的驱动进一步的带动第一驱动齿轮217的转动，进而带动第一驱动齿轮217内的螺杆的左右往复运动，以实现支撑杆的下半部以吸盘安装口214处作为支点进行左右的移动，以实现主体框架整体或前部向一侧移动，实现方向的调整。在此过程中伸缩杆可在通道内移动，起到引导和定位的作用。

实施例3，参见图1至图6，与实施例2相同之处不再赘述，不同之处在于，由于墙壁的表面并不是平面，有时会有凹坑或凸起，如果吸盘按照实施例1的方式向前推进的情况，吸盘很有可能与墙壁上的凸起相碰，造成吸盘的损坏、及阻碍本机器人的行进，或者遇到凹坑，其吸盘与凹坑的底部存在间隙，不能实现吸盘吸附于墙壁上，影响本机器人的正常使用，为此，本设计的主体框架呈板状“王”字形结构，同时，每个行走机构还包括一个连接件201，所述的主动力杆205、从动杆204均与所述连接件铰接，同时，所述的行走驱动电机202、从动齿轮203均对应设置于所述连接件上；在所述连接件201的端部还设置有用于带动所述连接件转动的传动轴212，而所述的连接件201的两端经由其上的传动轴212铰接于所述主体框架100上(如图2所示)；并在连接件上的其中一个传动轴212的端部设置有转动齿轮301，还包括用于驱动所述转动齿轮301转动的第二驱动电机302，所述第二驱动电机302上的第二驱动齿轮303与所述转动齿轮301啮合，以此设计可以实现经由第二驱动电机30带动连接件的转动，最终实现吸盘与墙壁面之间距离的调整，以解决上述问题，使本机器人的使用范围更加广泛。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种攀爬机器人，其特征在于：包括主体框架、设置于主体框架四个角处的行走机构，每个行走机构包括固定于主体框架上的行走驱动电机、与该行走驱动电机上的驱动齿轮啮合的从动齿轮、铰接于主体框架上的从动杆和主动力杆，还包括动力传输杆，所述动力传输杆的一端固定于从动齿轮的中心，其另一端与所述主动力杆固定连接；还包括支撑杆，所述主动力杆和从动杆的外端部均与支撑杆铰接，在所述支撑杆的前端部还设置有吸盘，所述吸盘与主体框架上的负压泵对应连通。

2.如权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于：在所述主动力杆的内部还设置有通道，所述通道的开口设置于所述主动力杆前端部，每个行走机构还包括转弯单元，所述转弯单元包括内嵌于通道内部、且可在通道内往复运动的伸缩杆，所述主动力杆经由伸缩杆的前端与支撑杆铰接；在所述主动力杆前端部的外壁上还设置有两个平行设置的支撑板，并在两个支撑板上均开设有安装口，在两个支撑板之间还设置有第一驱动齿轮，并在该第一驱动齿轮的安装口内壁上设置有内螺纹，所述转弯单元还包括螺杆，所述螺杆贯穿所述支撑板上的安装口和第一驱动齿轮的安装口，且所述第一驱动齿轮经由所述螺杆设置于两个安装口之间；所述转弯单元还包括用于驱动所述第一驱动齿轮转动的转弯电机，所述转弯电机固定于所述主动力杆上；所述转弯电机经由该转弯电机输出轴上的动力输出齿轮与所述第一驱动齿轮啮合，位于支撑杆一侧的螺杆的端部与所述支撑杆铰接；在所述支撑杆的前端部设置有吸盘安装口，在所述吸盘的上端设置有与吸盘的吸气口对应连通的刚性导气管，在所述刚性导气管上还设置有轴承，所述刚性导气管经由所述轴承设置于所述吸盘安装口内。

3.如权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于：每个行走机构还包括连接件，所述主动力杆、从动杆均与所述连接件铰接，所述行走驱动电机、从动齿轮均对应设置于所述连接件上；在所述连接件的端部还设置有用于带动所述连接件转动的传动轴，所述连接件经由其两端的传动轴铰接于所述主体框架上；并在所述传动轴的端部设置有转动齿轮，还包括用于驱动所述转动齿轮转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机上的第二驱动齿轮与所述转动齿轮啮合。

4.如权利要求3所述的攀爬机器人，其特征在于：所述负压泵为两个，位于对角线上的两个吸盘与其中一个负压泵对应连接，剩余两个吸盘与另一个负压泵对应连接。

5.如权利要求4所述的攀爬机器人，其特征在于：所述通道的截面为矩形结构。

6.如权利要求5所述的攀爬机器人，其特征在于：所述主体框架呈板状“王”字形结构。