CN108482505A - 适用于曲面的爬壁机器人运动机构 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供一种适用于曲面的爬壁机器人运动机构。本发明中的底盘通过螺栓与轮系中的轮轴固定，轴套套接在缓冲器外部，且轴套与缓冲器同时与所述底盘铰接；所述转向爪通过竖梁与轴套上侧固定；所述转向爪有两个，分别是前转动爪和后转动爪，其中前转动爪通过前转动连接件与推杆一端连接，推杆另一端与转向电机的输出端活动连接，转向电机的固定端通过后转动连接件与后转动爪连接；所述转向连杆的两端分别与前转动爪、后转动爪连接，协调前后转动的角度；所述的横管大梁的两端分别与前后两端的竖梁连接。本发明通过前轮系及底盘的前后旋转、左右旋转、上下浮沉三个自由度，实现了爬壁机器人在曲面上的灵活运动。

Description

适用于曲面的爬壁机器人运动机构

技术领域

本发明属于爬壁机器人领域，是一种运动机构设计方案，应用于在曲面上作业的爬壁机器人。

背景技术

现有的爬壁机器人，通常采用负压吸附或磁吸附原理吸附在垂直壁面上，一般通过减小机器人体积以通过曲率较大的作业面，但这样会使得爬壁机器人的作业效率较低。当机器人为提高作业效率而采用体积较大的结构时，为保证其吸附安全性，一般其运动机构自由度较少，只能在平整壁面上作业。为解决这一矛盾，研发大体积、可在大曲率面上高效作业的机器人十分重要。

发明内容

本发明依托于一种大型的爬壁机器人，提出了一种爬壁机器人运动机构，用以解决大型爬壁机器人难以通过大曲率曲面、吸附不稳定的技术问题。

为实现上述目的，该发明的技术方案具体内容如下：

本发明包括轮系、底盘、缓冲器、轴套、转动爪、横管大梁、转向连杆和转向电机。所述的底盘通过螺栓与轮系中的轮轴固定，所述的轴套套接在缓冲器外部，且轴套与缓冲器同时与所述底盘铰接，通过拉伸和收缩缓冲器改变运动机构高度，通过对轴套施加扭矩驱动底盘转动；所述转向爪通过竖梁与轴套上侧固定，通过对转向爪施加推力使得轴套受到扭矩作用；所述转向爪有两个，分别是前转动爪和后转动爪，其中前转动爪通过前转动连接件与推杆一端连接，推杆另一端与转向电机的输出端活动连接，转向电机的固定端通过后转动连接件与后转动爪连接；所述转向连杆的两端分别与前转动爪、后转动爪连接，协调前后转动的角度；所述的横管大梁的两端分别与前后两端的竖梁连接。

进一步说，所述转向爪与轴套上侧的固定方式为螺栓或销连接。

进一步说，所述推杆和转向电机通过螺纹连接。

进一步说，所述推杆与前转向爪或后转向爪使用销连接。

本发明的有益效果：

1.本发明使得前后轮及底盘始终与曲面表面贴合，方便在底盘下安装稳定的吸附装置。

2.本发明通过前轮系及底盘的前后旋转、左右旋转、上下浮沉三个自由度，实现了爬壁机器人在曲面上的灵活运动。

3.爬壁机器人在通过曲面时，其前后轮驱动的水平速度可能不一致，轴套与底盘铰接可以提供一定的缓冲。

附图说明

图1是本发明所依托的爬壁机器人整机等轴测图；

图2是本发明的运动机构等轴测图；

图3是隐藏于轴套内部的缓冲器主视图；

图中：1-轮系，2-底盘，3-固定垫，4-轴套，5-前轮转动爪，6-推杆，7-横管大梁，8-转向电机，9-转动连接件，10-后轮转动爪，11-竖梁，12-转向连杆，13-缓冲器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括：轮系、底盘、缓冲器、轴套、转动爪、转向连杆和转向电机。所述的底盘通过螺栓与轮系中的轮轴固定，轮系包括但不限于本发明中的设计样式。所述的轴套套接在缓冲器外部，且轴套与缓冲器同时与底盘铰接。通过拉伸和收缩缓冲器改变该机构高度，通过对轴套施加扭矩驱动底盘转动。所述转向爪与轴套上侧固定，优先选用螺栓或销连接，通过对转向爪施加推力使得轴套受到扭矩作用。所述转向电机通过推杆推动转向爪转动，推杆和转向电机通过螺纹连接，推杆和转向爪优先使用销连接。所述转向连杆通过销与前、后转动爪连接，协调前后转动的角度，连杆结构包括但不限于本发明的设计样式。

爬壁机器人运动机构的工作方法：

1.当机器人通过曲面时，由于底盘和轴套铰接，前轮轮系和底盘可跟随曲面转动，使前轮与曲面有效贴合；

2.随着曲面的上升或下降，轴套内的缓冲器可压缩或伸长，使前轮及底盘高度可调；

3.机器人需要变向时，由转向电机通过推杆推动前后转向爪，对轴套施加扭矩，驱动前后轮及底盘转动。

实施例：

图1是本实施例所依托的爬壁机器人整机结构等轴测图，该机器人具备体积大、作业效率高的特征。本实施为机器人设计的运动机构如图2和图3所示。以下为该运动机构的工作原理：底盘2通过螺栓与轮系1的轮轴固定，由于轮系1具有3个轮作为支点，底盘始终与工作面平行；底盘2与轴套4通过固定垫3铰接，轴套4可绕轮轴进行一定角度的旋转；缓冲器13安装在轴套4内部，当机器人在曲面上运动时，前轮轮系和底盘升高或降低，缓冲器13可相应压缩或伸长；前轮转动爪5和轴套4通过螺栓或销固定；转向电机8通过转动连接件9和推杆6连接前轮转动爪5和后轮转动爪10，当转向电机8推动推杆6时，推力使得前轮转动爪5和后轮转动爪10同时传递扭矩，使前轮系和后轮系进行转向；转向连杆12通过转动连接件连接前轮转动爪5和后轮转动爪10，使其转动角度相同。

Claims (4)

1.适用于曲面的爬壁机器人运动机构，包括轮系、底盘、缓冲器、轴套、转动爪、横管大梁、转向连杆和转向电机，其特征在于：

所述的底盘通过螺栓与轮系中的轮轴固定，所述的轴套套接在缓冲器外部，且轴套与缓冲器同时与所述底盘铰接，通过拉伸和收缩缓冲器改变运动机构高度，通过对轴套施加扭矩驱动底盘转动；所述转向爪通过竖梁与轴套上侧固定，通过对转向爪施加推力使得轴套受到扭矩作用；所述转向爪有两个，分别是前转动爪和后转动爪，其中前转动爪通过前转动连接件与推杆一端连接，推杆另一端与转向电机的输出端活动连接，转向电机的固定端通过后转动连接件与后转动爪连接；所述转向连杆的两端分别与前转动爪、后转动爪连接，协调前后转动的角度；所述的横管大梁的两端分别与前后两端的竖梁连接。

2.根据权利要求1所述的适用于曲面的爬壁机器人运动机构，其特征在于：所述转向爪与轴套上侧的固定方式为螺栓或销连接。

3.根据权利要求1所述的适用于曲面的爬壁机器人运动机构，其特征在于：所述推杆和转向电机通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的适用于曲面的爬壁机器人运动机构，其特征在于：所述推杆与前转向爪或后转向爪使用销连接。