CN108516026B - 一种伸展式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伸展式机器人，包括控制系统、支撑板，与所述支撑板固定安装的下壳体，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，还包括液压连接杆，与所述液压连接杆相连的中央连接件以及连接板，通过所述液压连接杆带动所述支撑板运动，从而实现伸展。通过设置在支撑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，或者自身伸展，或者与其他机器人进行连接，从而扩大工作平面。

Description

一种伸展式机器人

技术领域

本发明属于机械人技术领域，具体涉及一种伸展式机器人。

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，其工作平面不能进行扩大，受到较大的限制，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、不同工作环境对自身工作平面进行调整的伸展式机器人。

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伸展式机器人，通过设置感应器采集周围机器人的信息，利用液压连接杆对支撑板进行伸展，从而使得机器人适应更多的工作环境。

为实现上述目的，本发明提供一种伸展式机器人，包括控制系统、支撑板，与所述支撑板固定安装的下壳体，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，还包括液压连接杆，与所述液压连接杆相连的中央连接件以及连接板，通过所述液压连接杆带动所述支撑板运动，从而实现伸展。

进一步地，在所述支撑板上设置机械拼接口一、机械拼接口二，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，在所述下壳体上设置连接件公座和连接件母座，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，所述控制机构包括安装在所述支撑板上的感应器，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，所述控制板、支撑板与下壳体均为4个，所述感应器为8个。

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，在所述支撑板上还设置有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，在所述支撑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支撑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。

如上所述，本发明涉及的一种伸展式机器人，具有以下有益效果：

机器人可以根据工作壁面的要求进行伸展，提供更大的工作平台，更好的适应工作所在的磁性壁面，大大提高了对工作环境的适应性，同时采用液压杆连接，更加稳定，确保机器人伸展之后所形成的工作平台的稳定。机器人之间还可以互相连接，从而形成更大的工作平面。

附图说明

图1为本申请中伸展式机器人的立体结构示意图。

图2为本申请中伸展式机器人伸展时的示意图。

图3为本申请中伸展式机器人内部结构示意图。

图4为本申请中伸展式机器人的正视结构示意图。

图5为本申请中伸缩机构的结构示意图。

图6为本申请中驱动机构的立体结构示意图。

图7为本申请中驱动机构的正视结构示意图。

元件标号说明

1 支撑板

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 伸缩机构

51 伸缩液压杆

511 第一级伸缩液压杆

512 第二级伸缩液压杆

513 第三极伸缩液压杆

52 连接杆

521 连接杆一

522 连接杆二

523 连接杆三

53 连接块

54 支撑盘

55 滑槽

6 液压连接杆

7 中央连接件

8 连接板

9 机械拼接口一

10 机械拼接口二

11 连接件公座

12 连接件母座

13 感应器

14 控制板

15 Pogo pin公座

16 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。

本申请提供一种伸展式机器人，特别是一种能够适应不同工作环境、不同工作壁面的伸展式机器人。如图1、图2、图3所示，本发明的伸展式机器人包括支撑板1，与所述支撑板1固定安装的下壳体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，所述支撑板1、下壳体2均为四个，在所述下壳体2中套设有液压连接杆6，各个下壳体2之间通过液压连接杆6进行连接，与此同时，还设置了中央连接件7，各下壳体2通过液压连接杆6与中央连接件7相连，所述中央连接件7外表面固定安装连接板8，起到支撑作用，在这里，中央连接件7可以是圆柱形，相应的，连接板8也为圆柱形，所述下壳体2、支撑板1与磁性底板3靠近中央连接件7一侧呈90度圆弧状。当机器人面对工作环境，需要增大工作平面时，液压连接杆6进行伸展，带动与其相连的下壳体2运动，从而带动与下壳体2固定安装的支撑板1运动，提供更大的工作平台。

另外为了扩大工作平面，除了机器人本身可以伸展外，还可以与其他相同机器人进行连接，因此在所述支撑板1上还设置了机械拼接口一9、机械拼接口二10以及设置在所述下壳体2上的连接件公座11、连接件母座12，从而实现机器人之间的连接，扩大工作平面。

所述机械拼接口一9与机械拼接口二10为卡扣结构，更具体的，所述机械拼接口一9呈大致三角形突起，并在机械拼接口一9上设置有两个圆形突起，机械拼接口二10呈大致三角形凹陷，并在机械拼接口二10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11可以设计成圆形尖刺的形状，相应的连接件母座12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11和母座12固定在下壳体2的上半部。在所述支撑板1上还设置pogo pin公座15和pogo pin母座16，具体的在所述支撑板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4、图5所示，在所述支撑板1与所述驱动机构4之间还设置伸缩机构5，所述伸缩机构5包括伸缩液压杆51，连接杆52，连接块53以及支撑盘54，在所述支撑盘54上开设有滑槽55，滑槽55为沿着支撑盘54按照90度一个均匀分布，共4个滑槽55，在所述滑槽55内开设有滑轨，所述连接块53与滑轨卡接，并沿着滑轨滑动，在这里，所述伸缩机构5为三级液压伸缩结构，第一级伸缩液压杆511两端固定安装在连接杆一521的中部和承重液压伸缩杆42的端部，第二级伸缩液压杆512两端固定安装在连接杆一521和连接杆二522的中部，第三极伸缩液压杆513两端固定安装在连接杆二522和连接杆三523的中部，所述连接杆二522和连接杆三523的一端铰接安装在连接块53上。当连接时，由于轮胎41与所处平面的角度和支撑板1之间角度不同，需要进行微调，此时伸缩液压杆51进行伸缩，带动连接杆52围绕铰接点动作，进一步带动连接块53在滑槽55内进行滑动，实现连接杆52整体高度的调整，从而保证机器人连接平面的平整和稳定。由于需要对支撑板1进行微调，因此连接杆52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5还可以设计复位控制，当机器人之间断开连接时，伸缩机构5在伸缩液压杆51的作用下复位到默认位置。

当然所述伸缩机构5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6、图7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，顺利完成连接。

如图1、图3、图4所示，所述控制机构包括设置在支撑板1上的感应器13，云系统以及设置在下壳体2中的控制板14，当机器人需要进行伸展时，感应器13采集到磁性壁面的数据，并发送给控制板14，控制板14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14，控制板14再控制液压连接杆6，此时液压连接杆6进行伸展，带动下壳体2运动，从而带动支撑板1运动，形成更大的工作平台，当然在这里，液压连接杆6因为与下壳体2、中央连接件7相连，所以还起到限位的作用。

当机器人需要与其他机器人进行连接时，此时感应器13采集周围机器人的信息，如距离，并发送给控制板14，控制板14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14，控制板14再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，通过连接机构实现连接。

当轮胎41与所处平面的角度和支撑板1之间的角度不同需要微调时，感应器13采集机器人与磁性壁面之间的距离信息，并发送给控制板14，控制板14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14，控制板14发送指令给伸缩液压杆51，此时伸缩液压杆51进行伸缩，带动连接块53在滑槽55内滑动，实现连接杆52整体高度的调整，从而实现平台的微调，确保连接的稳定。

当然感应器13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14，控制板14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14，控制板14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。

在这里，支撑板1的每一条边都装有两个感应器13，共八个感应器13，从而可以实现全方位的信号采集，而控制板14也设置四个，不会因为一个控制板14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。

本申请涉及的一种伸展式机器人的工作原理如下：通过设置在支撑板上的感应器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，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，或者自身伸展，或者与其他机器人进行连接，从而扩大工作平台，适应不同的工作环境。

综上所述，本申请涉及的一种伸展式机器人，可以根据工作壁面的要求进行伸展，提供更大的工作平台，更好的适应工作所在的磁性壁面，大大提高了对工作环境的适应性，同时采用液压杆连接，更加稳定，确保机器人伸展之后所形成的工作平台的稳定。机器人之间还可以互相连接，从而形成更大的工作平面。在确保连接稳定的同时保证工作平台不会因为连接而有所损失，采用伸缩结构，解决了连接时支撑板之间角度不对应的问题，使得连接更加高效，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 (8)

1.一种伸展式机器人，包括控制系统、支撑板(1)，与所述支撑板(1)固定安装的下壳体(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：还包括液压连接杆(6)，与所述液压连接杆(6)相连的中央连接件(7)，在所述中央连接件外固定安装连接板(8)，通过所述液压连接杆(6)带动所述支撑板(1)运动，从而实现伸展；在所述支撑板(1)与所述驱动机构(4)之间设置伸缩机构(5)，所述伸缩机构(5)包括伸缩液压杆(51)，连接杆(52)，连接块(53)以及支撑盘(54)，在所述支撑盘(54)上开设滑槽(55)，所述连接块(53)在所述滑槽(55)内滑动；所述伸缩机构(5)为三级液压伸缩结构，所述伸缩液压杆(51)包括第一级伸缩液压杆511、第二级伸缩液压杆512和第三极伸缩液压杆513，所述连接杆(52)包括连接杆一521、连接杆二522和连接杆三523，第一级伸缩液压杆511两端固定安装在连接杆一521的中部和承重液压伸缩杆42的端部，第二级伸缩液压杆512两端固定安装在连接杆一521和连接杆二522的中部，第三极伸缩液压杆513两端固定安装在连接杆二522和连接杆三523的中部，所述连接杆二522和连接杆三523的一端铰接安装在连接块53上。

2.根据权利要求1所述的伸展式机器人，其特征在于：在所述支撑板(1)上设置机械拼接口一(9)、机械拼接口二(10)，所述机械拼接口一(9)与所述机械拼接口二(10)为卡扣连接。

3.根据权利要求2所述的伸展式机器人，其特征在于：在所述下壳体(2)上设置连接件公座(11)和连接件母座(12)，所述连接件公座(11)呈圆形尖刺状。

4.根据权利要求1所述的伸展式机器人，其特征在于：所述控制系统包括安装在所述支撑板(1)上的感应器(13)，安装在下壳体(2)上的控制板(14)以及云系统。

5.根据权利要求4所述的伸展式机器人，其特征在于：所述控制板(14)、支撑板(1)与下壳体(2)均为4个，所述感应器(13)为8个。

6.根据权利要求1所述的伸展式机器人，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)。

7.根据权利要求6所述的伸展式机器人，其特征在于：所述胎面(412)上铺设有磁性材料。

8.根据权利要求1所述的伸展式机器人，其特征在于：在所述支撑板(1)上还设置pogopin公座(15)以及pogo pin母座(16)。