CN108515509A - 一种可拼接攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可拼接攀爬机器人，包括承重板，控制机构，下壳体，安装在所述下壳体下表面的磁性底板以及与所述磁性底板固定安装的驱动机构，还包括刚性连接机构，所述刚性连接机构包括设置在所述承重板上的机械拼接口一、机械拼接口二以及设置在所述下壳体上的连接件公座、连接件母座，通过所述刚性连接机构实现机器人之间的拼接。通过设置在承重板上的感应器采集机器人之间，磁性壁面及机器人与磁性壁面之间的信息，并将该信息发送给控制板，控制板进行简单处理后，发送给云系统，云系统处理后再发送给控制板，控制板控制机器人进行运动，最终或者通过伸缩机构实现微调，最后通过多个刚性连接机构实现拼接，或者实现吸附力调整。

Description

一种可拼接攀爬机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种可拼接攀爬机器人。

背景技术

在现代的生产生活中存在着很多的壁面，特别是磁性壁面，比如在化工、船舶、风力发电等领域，这些壁面由于包括环境在内的各种因素的影响下，会遭受不同程度的侵蚀，此时需要对其进行不同程度的除锈、焊接、喷漆等维护工作，然而如果通过人工进行作业维护，那么由于苛刻的工作环境会导致费时费力，效率低下，而且对于维护人员来说，还存在着一定的安全隐患问题，所以就需要一种可以适应不同壁面并且可以根据工作需要搭载不同机械臂的攀爬机器人。

而传统的攀爬机器人其工作状态是固定的，很多时候都是为了特定的工作环境而设计存在，无法适应更加广泛的工作环境。因此需要一种可以根据不同壁面进行工作，适应更广泛工作环境的攀爬机器人。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可拼接攀爬机器人，通过设置感应器采集周围机器人的信息，并通过刚性连接机构进行互相拼接，从而使得机器人大大增强了对不同工作环境的适应性。

为实现上述目的，本发明提供一种可拼接攀爬机器人，包括承重板，控制机构，下壳体，安装在所述下壳体下表面的磁性底板以及与所述磁性底板固定安装的驱动机构，还包括刚性连接机构，所述刚性连接机构包括设置在所述承重板上的机械拼接口一、机械拼接口二以及设置在所述下壳体上的连接件公座、连接件母座，通过所述刚性连接机构实现机器人之间的拼接，保证拼接的稳定。

进一步地，所述机械拼接口一与所述机械拼接口二为卡扣连接。

进一步地，所述机械拼接口一上设置有两个圆形突起，所述连接件公座为圆形尖刺形，设置成圆形尖刺形可以增加连接时的容错率，且连接更加简单实用。

进一步地，在所述承重板上还设置有pogo pin公座以及pogo pin母座，从而机器人之间可实现电源共享。

进一步地，在所述承重板与所述驱动机构之间设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括伸缩液压杆，连接杆，连接块以及支撑盘，在所述支撑盘上开设有滑槽，所述连接块在所述滑槽内滑动，从而解决拼接时驱动机构与所处平面的角度和承重板之间角度不同的问题。

进一步地，所述伸缩机构为三级液压伸缩结构。

进一步地，所述驱动机构包括轮胎和固定在所述轮胎上的承重液压伸缩杆，所述承重液压伸缩杆的设置，使得磁性底板与磁性壁面之间的距离可以调整，从而为机器人提供不同程度的吸附力，所述轮胎包括胎面和轮胎结构架，在所述轮胎结构架中安装有液压马达，通过所述液压马达的转速和转向，从而保证机器人完成任意角度的转向。

进一步地，所述胎面上铺设有永磁体，从而保证机器人在垂直或者负角度的壁面上时拥有足够的吸附力，能够稳定的吸附在壁面上。

进一步地，所述控制机构包括安装在所述承重板上的感应器，安装在下壳体上的控制板以及云系统，所述感应器的作用是采集机器人与机器人之间的距离、机器人与磁性壁面之间的距离以及磁性壁面的基本情况，并将这些数据发送到控制板，控制板简单处理后，再将处理后的数据发送给云系统，所述云系统处理之后发送给控制板，从而控制机器人运动。

进一步地，所述感应器为8个，所述控制板为4个。

如上所述，本发明涉及的一种可拼接攀爬机器人，具有以下有益效果：

1、采用机械刚性拼接，且同时使用多种连接方式，在确保拼接稳定的同时保证工作平台不会因为拼接而有所损失；

2、设置多个磁力来源，确保足够的吸附力，保证机器人在垂直或者负角度的壁面时可以稳定的吸附在壁面上。

3、采用pogo pin技术，保证机器人之间可以实现电源共享。

4、采用云系统处理技术，更加高效，保证机器人的轻便化。

5、采用伸缩结构，解决了拼接时承重板之间角度不对应的问题，使得拼接更加高效。

附图说明

图1为本申请中可拼接攀爬机器人的立体结构示意图。

图2为本申请中可拼接攀爬机器人的正视结构示意图。

图3为本申请中伸缩机构的结构示意图。

图4为本申请中驱动机构的立体结构示意图。

图5为本申请中驱动机构的正视结构示意图。

图6为本申请中控制机构的机构示意图。

图7为本申请中可拼接攀爬机器人拼接示意图。

元件标号说明

1 承重板

2 下壳体

3 磁性底板

4 驱动机构

41 轮胎

411 中轴

412 胎面

413 轮胎结构架

42 承重液压伸缩杆

43 液压马达

5 机械拼接口一

6 机械拼接口二

7 连接件公座

8 连接件母座

9 伸缩机构

91 伸缩液压杆

911 第一伸缩液压杆

912 第二伸缩液压杆

913 第三伸缩液压杆

92 连接杆

921 连接杆一

922 连接杆二

923 连接杆三

93 连接块

94 支撑盘

95 滑槽

10 感应器

11 控制板

12 Pogo pin公座

13 Pogo pin母座

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请提供一种可拼接攀爬机器人，特别是一种能够适应不同工作环境、不同工作壁面的可拼接攀爬机器人。如图1所示，本发明的可拼接攀爬机器人包括承重板1，下壳体2，为了保证机器人对磁性壁面的吸附力，因此在所述下壳体2的下表面还固定安装了磁性底板3，其形状可以与下壳体2下表面相同，从而保证更加贴合的同时，最大程度的提供磁性吸附力，同时为了实现可拼接，设置了刚性连接机构，所述刚性连接机构包括设置在所述承重板1上的机械拼接口一5、机械拼接口二6以及设置在所述下壳体2上的连接件公座7、连接件母座8，从而通过所述刚性连接机构实现机器人之间的拼接。

所述机械拼接口一5与机械拼接口二6为卡扣结构，更具体的，所述机械拼接口一5呈大致三角形突起，并在机械拼接口一5上设置有两个圆形突起，机械拼接口二6呈大致三角形凹陷，并在机械拼接口二6上设置两个卡口，从而实现连接，当然不限于两个突起和卡口，可以是三个并排分布，当然也可以是弹簧片形式的卡扣结构，同时连接件公座7可以设计成圆形尖刺的形状，相应的连接件母座8为圆孔状，从而增加连接的容错率，确保连接的稳定性，且更加简单实用，在此处，连接件公座7和母座8固定在下壳体2的上半部。在所述承重板1上还设置pogo pin公座12和pogo pin母座13，具体的在所述承重板1的每一条边上均有设置，采用pogo pin技术实现了机器人之间的电源共享，即使在高处作业时机器人电源耗尽，也可通过和另一机器人的电源共享，从而恢复工作，确保了持续性。

如图2、图3所示，在所述承重板1与所述驱动机构4之间还设置伸缩机构9，所述伸缩机构9包括伸缩液压杆91，连接杆92，连接块93以及支撑盘94，在所述支撑盘93上开设有滑槽95，滑槽95为沿着支撑盘94按照90度一个均匀分布，共4个滑槽95，在所述滑槽95内开设有滑轨，所述连接块93与滑轨卡接，并沿着滑轨滑动，在这里，所述伸缩机构9为三级液压伸缩结构，第一级伸缩液压杆911两端固定安装在连接杆一921的中部和承重液压伸缩杆42的端部，第二级伸缩液压杆912两端固定安装在连接杆一921和连接杆二922的中部，第三极伸缩液压杆913两端固定安装在连接杆二922和连接杆三923的中部，所述连接杆二922和连接杆三923的一端铰接安装在连接块93上。当拼接时，由于轮胎41与所处平面的角度和承重板1之间角度不同，需要进行微调，此时伸缩液压杆91进行伸缩，带动连接杆92围绕铰接点动作，进一步带动连接块93在滑槽内95进行滑动，实现连接杆92整体高度的调整，从而保证拼接平面的平整和稳定。由于需要对承重板1进行微调，因此连接杆92需要可采用高强度合金制成，当然更进一步的，所述伸缩机构9还可以设计复位控制，当机器人之间断开拼接时，伸缩机构9在伸缩液压杆91的作用下复位到默认位置。

当然所述伸缩机构9还可以是两头固定的弹簧，根据平面的高低自动进行调整。

如图4、图5所示，所述驱动机构4包括轮胎41以及固定在轮胎41上的承重液压伸缩杆42，通过所述承重液压伸缩杆42，使得磁性底板3与磁性壁面之间的距离可以调整，从而为机器人提供不同程度的吸附力。所述轮胎41还包括中轴411、胎面412和轮胎结构架413，所述胎面412固定安装在所述轮胎结构架413外，具体的可以是套设在轮胎结构架413外，所述中轴411两端分别固定在所述轮胎结构架413的中央，所述承重液压伸缩杆42固定安装在所述中轴411上，在所述胎面412外套设磁性材料，为轮胎41提供足够的吸附力，保证机器人在垂直或者负角度的壁面时可以稳定的吸附在壁面上，当然胎面412也可以直接采用磁性材料制作。在所述轮胎结构架413中安装液压马达43，通过对液压马达43的转速和转向进行调整，从而使得机器人能完成任意角度的转向，顺利完成拼接。

如图1、图6、图7所示，所述控制机构包括设置在承重板1上的感应器10，设置在下壳体2中的控制板11以及云系统，当机器人需要进行拼接操作时，此时感应器10采集周围机器人的信息，如距离，并发送给控制板11，控制板11对数据进行简单处理后，将处理后的数据发送给云系统，云系统处理后再发送给控制板11，控制板11在发送指令控制液压马达43工作，从而对机器人完成转向，并驱动机器人运动，通过刚性连接机构实现拼接。

当轮胎41与所处平面的角度和承重板1之间的角度不同需要微调时，感应器10采集机器人与磁性壁面之间的距离信息，并发送给控制板11，控制板11对数据进行简单处理后，将处理后的数据发送给云系统，云系统处理后再发送给控制板11，控制板11发送指令给伸缩液压杆91，此时伸缩液压杆91进行伸缩，带动连接块93在滑槽95内滑动，实现连接杆92整体高度的调整，从而实现平台的微调，确保拼接的稳定。

当然感应器10还可以采集磁性壁面的情况，如需要增加机器人与磁性壁面的吸附力时，将采集到的信息发送给控制板11，控制板11对数据进行简单处理后，发送给云系统，云系统处理后再发送给控制板11，控制板11控制承重液压伸缩杆42进行伸缩，从而改变磁性底板3与磁性壁面之间的距离，为机器人提供不同程度的吸附力。

当然在这里，承重板1的每一条边都装有两个感应器10，共八个感应器10，从而可以实现全方位的信号采集，而控制板11也设置四个，不会因为一个控制板11故障而失去工作能力，从而大大延长了工作时间，提高了稳定性。

两个机器人通过刚性连接结构完成拼接后，工作平面进一步加大，可适应不同的工作环境。

本申请涉及的一种可拼接攀爬机器人的工作原理如下：通过设置在承重板1上的感应器10采集机器人与机器人之间，磁性壁面以及机器人与磁性壁面之间的信息，并将该信息发送给控制板11，控制板11进行简单处理后，发送给云系统，云系统处理后再发送给控制板11，控制板11控制机器人进行运动，最终通过伸缩机构9实现微调，最后通过多个刚性连接机构实现拼接，或者实现吸附力调整。

综上所述，本申请涉及的一种可拼接攀爬机器人，采用机械刚性拼接，且同时使用多种连接方式，在确保拼接稳定的同时保证工作平台不会因为拼接而有所损失，采用伸缩结构，解决了拼接时承重板之间角度不对应的问题，使得拼接更加高效，设置多个磁力来源，确保足够的吸附力，保证机器人在垂直或者负角度的壁面时可以稳定的吸附在壁面上，采用pogo pin技术，保证机器人之间可以实现电源共享，采用云系统处理技术，更加高效，保证机器人的轻便化，最终大大提高了不同工作环境的适应性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种可拼接攀爬机器人，包括承重板(1)，控制机构，下壳体(2)，安装在所述下壳体(2)下表面的磁性底板(3)以及与所述磁性底板(3)固定安装的驱动机构(4)，其特征在于：还包括刚性连接机构，所述刚性连接机构包括设置在所述承重板(1)上的机械拼接口一(5)、机械拼接口二(6)以及设置在所述下壳体(2)上的连接件公座(7)、连接件母座(8)，通过所述刚性连接机构实现机器人之间的拼接。

2.根据权利要求1所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述机械拼接口一(5)与所述机械拼接口二(6)为卡扣连接。

3.根据权利要求2所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述机械拼接口一(5)上设置两个圆形突起，所述机械拼接口二(6)上设置两个卡口，所述连接件公座(7)为圆形尖刺形。

4.根据权利要求1所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：在所述承重板(1)上还设置pogo pin公座(12)以及pogo pin母座(13)。

5.根据权利要求1所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：在所述承重板(1)与所述驱动机构(4)之间设置伸缩机构(9)，所述伸缩机构(9)包括伸缩液压杆(91)，连接杆(92)，连接块(93)以及支撑盘(94)，在所述支撑盘(94)上开设滑槽(95)，所述连接块(93)在所述滑槽(95)内滑动。

6.根据权利要求5所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述伸缩机构(9)为三级液压伸缩结构。

7.根据权利要求1所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述驱动机构(4)包括轮胎(41)和固定在所述轮胎(41)上的承重液压伸缩杆(42)，所述轮胎(41)包括中轴(411)、胎面(412)和轮胎结构架(413)，在所述轮胎结构架(413)中安装有液压马达(43)。

8.根据权利要求7所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述胎面(412)上铺设有磁性材料。

9.根据权利要求1所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述控制机构包括安装在所述承重板(1)上的感应器(10)，安装在下壳体(2)上的控制板(11)以及云系统。

10.根据权利要求9所述的可拼接攀爬机器人，其特征在于：所述感应器(10)为8个，所述控制板(11)为4个。