CN108639176A - 一种悬浮推压式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬浮推压式爬壁机器人，包含箱体；所述箱体内的左右两侧分别装配第一、第二变速传动机构；箱体外的左侧安装有第一带轮和第四带轮，第一、第四带轮上安装第一履带，第一变速传动机构同时驱动第一带轮和第四带轮同相同速转动；箱体外的右侧安装有第二带轮和第三带轮，第二、第三带轮上安装第二履带，第一变速传动机构同时驱动第二带轮和第三带轮同相同速转动；箱体外的上端安装有第一旋浆驱动电机，第一旋浆驱动电机的转轴上安装第一旋浆；箱体的底板上安装四个旋翼轴，每个旋翼轴上安装一个第二旋浆驱动电机，第二旋浆驱动电机的转轴上安装第二旋浆。本发明的优势在于悬浮方式对作业环境(墙壁)的要求更低，故而实用性更强。
Description
技术领域
本发明属于机器人领域，尤其涉及一种悬浮推压式爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支，它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来，可在垂直壁面上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务，大大扩展了机器人的应用范围。
爬壁机器人可以吸附在不同材质的垂直或者倾斜面上，进行各种极限条件下的作业任务，气压吸附和磁吸附方式是爬壁机器人技术领域最成熟应用最广泛的吸附方式。攀爬机器人的设计需要针对工作任务、环境，选择合适的吸附方式。目前，吸附方式主要有气压吸附、磁吸附、仿生吸附以及静电吸附，这些吸附方式有各自的优势，也有各自的局限性，所研制的爬壁机器人往往针对性较强，例如在玻璃或光滑壁面上工作时，主要采用真空吸附或者仿生吸附，在钢制壁面上主要采用磁力吸附，在金属等材料相互混杂的壁面上主要采用静电吸附，在复杂壁面上或者是弯曲壁面上大多采用混合吸附方式。
虽然国内气压吸附与磁吸附爬壁机器人专利申请相对于国外起步略晚，但之后的发展速度很快，在2005年之后国内申请量已经远远超过了国外，也从侧面显示出我国在气压吸附及磁吸附爬壁机器人领域的取得了一定的成绩。
发明内容
背景技术中所提及的爬壁及其人吸附方式各有适用性与局限性。为了克服环境差异所产生的局限性，使得爬壁机器人对作业环境的要求更低，本发明提供一种悬浮推压式爬壁机器人，采用四旋翼推压式使得爬壁机器人能够贴合几乎任意墙面。为了克服爬壁机器人本身的重力因素，在竖直方向使用单旋翼来产生浮力。相比于其他吸附方式的爬壁机器人，本发明所采用的悬浮推压式爬壁机器人更具有通用性。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种悬浮推压式爬壁机器人，包含箱体；所述箱体内的左右两侧分别装配第一变速传动机构和第二变速传动机构；
箱体外的左侧安装有第一带轮和第四带轮，第一带轮和第四带轮上安装第一履带，第一变速传动机构同时驱动第一带轮和第四带轮同相同速转动；
箱体外的右侧安装有第二带轮和第三带轮，第二带轮和第三带轮上安装第二履带，第一变速传动机构同时驱动第二带轮和第三带轮同相同速转动；
箱体外的上端安装有第一旋浆驱动电机，第一旋浆驱动电机的转轴上安装第一旋浆；
箱体的底板上安装四个旋翼轴，每个旋翼轴上安装一个第二旋浆驱动电机，第二旋浆驱动电机的转轴上安装第二旋浆。
进一步的，所述的第一变速传动机构和第二变速传动机构的结构相同，均包括一变速齿轮组和一驱动电机，变速齿轮组由第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮，这十一个齿轮均支承在箱体的侧壁上，所述第一齿轮由驱动电机驱动转动，第一齿轮与第二齿轮相啮合，第二齿轮和第三齿轮同轴固连，第三齿轮分别与第四齿轮和第五齿轮相啮合，第六齿轮与第四齿轮同轴固连，第六齿轮与第七齿轮相啮合，第七齿轮作为第一输出轮；第五齿轮和第八齿轮相啮合，第八齿轮和第九齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮同轴固连，第十齿轮和第十一齿轮相啮合，第十一齿轮作为第二输出轮；
所述第五齿轮和第八齿轮的齿数和模数均相同，第四齿轮和第九齿轮的齿数和模数均相同，第六齿轮和第十齿轮的齿数和模数均相同，第七齿轮和第十一齿轮的齿数和模数均相同。
进一步的，所述的第一带轮、第二带轮、第三带轮和第四带轮的轴向分布在同一平面上。
进一步的，所述的箱体的前方放置有底板，底板用于将所述箱体进行密封。
进一步的，所述的底板上设置有六个高细柱子与四个矮粗柱子，所有柱子都开了螺纹孔；所述底板靠近下方的四个高细柱子各自通过轴孔啮合方式与开了相应大小孔洞的四个旋翼轴相连接；所述底板的四个矮粗柱子用于将上述四个旋翼轴进行固定；所述底板上连接有顶板，所述顶板上开了十个通孔，用于与所述底板上的六个高细柱子与四个矮粗柱子的螺纹孔，通过相应大小的螺丝进行螺纹啮合。
进一步的，所述的顶板上还开了四个圆弧槽，当旋翼轴被收纳时，第二旋浆驱动电机的转轴嵌在圆弧槽中。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：爬壁机器人一般以气吸、磁吸等方式为主，而本发明结合四旋翼提供的气压压力以及带轮履带结构所提供的摩擦力，使得爬壁机器人可以紧密贴合于墙壁之上。对爬壁机器人的吸附方式进行了创新，有效解决了不同吸附方式爬壁机器人对环境适应的局限性；悬浮推压式爬壁机器人能够普遍地适应现有的应用场景以及作业环境。本发明的优势在于悬浮方式对作业环境(墙壁)的要求更低，故而实用性更强。
附图说明
图1为本发明悬浮推压式爬壁机器人的三维结构示意图；
图2为本发明悬浮推压式爬壁机器人移除底板后的三维结构示意图；
图3为本发明悬浮推压式爬壁机器人的零件爆炸图；
图4为本发明悬浮推压式爬壁机器人的变速齿轮组示意图；
图中：箱体1、第一变速传动机构2、第二变速传动机构3、第一带轮4、第四带轮5、第一履带6、第二带轮7、第三带轮8、第一旋浆驱动电机9、第一旋浆10、旋翼轴11、第二旋浆驱动电机12、第二旋浆13、变速齿轮组14、驱动电机15、第一齿轮16、第二齿轮17、第三齿轮18、第四齿轮19、第五齿轮20、第六齿轮21、第七齿轮22、第八齿轮23、第九齿轮24、第十齿轮25、第十一齿轮26、底板27、高细柱子28、矮粗柱子29、顶板30、圆弧槽31、第二履带32。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种悬浮推压式爬壁机器人，包含箱体1；所述箱体1的功能是用于容纳物体；所述箱体1内的左右两侧分别装配第一变速传动机构2和第二变速传动机构3；
箱体1外的左侧安装有第一带轮4和第四带轮5，第一带轮4和第四带轮5上安装第一履带6，第一变速传动机构2同时驱动第一带轮4和第四带轮5同相同速转动；
箱体1外的右侧安装有第二带轮7和第三带轮8，第二带轮7和第三带轮8上安装第二履带32，第一变速传动机构2同时驱动第二带轮7和第三带轮8同相同速转动；
箱体1外的上端设置有电机孔洞，用于安装第一旋浆驱动电机9，第一旋浆驱动电机9的转轴上安装第一旋浆10；所述悬浮推压式爬壁机器人以单旋翼方式提供竖直方向浮力(由第一旋浆驱动电机9驱动第一旋浆10转动提供)，能够抵消一部分重力，避免机器人坠落。
箱体1的底板上安装四个旋翼轴11，每个旋翼轴11上开有电机孔洞，用于安装一个第二旋浆驱动电机12，第二旋浆驱动电机12的转轴上安装第二旋浆13，该四旋翼结构提供了爬壁机器人对墙壁的压力，从而使得履带与墙壁之间形成一定程度的摩擦力，同样用于抵消重力，避免机器人坠落。
进一步的，所述的第一变速传动机构2和第二变速传动机构3的结构相同，均包括一变速齿轮组14和一驱动电机15，驱动电机15固定在箱体1内，变速齿轮组14由第一齿轮16、第二齿轮17、第三齿轮18、第四齿轮19、第五齿轮20、第六齿轮21、第七齿轮22、第八齿轮23、第九齿轮24、第十齿轮25、第十一齿轮26，这十一个齿轮均支承在箱体1的侧壁上，所述第一齿轮16由驱动电机15驱动转动，第一齿轮16与第二齿轮17相啮合，第二齿轮17和第三齿轮18同轴固连，第三齿轮18分别与第四齿轮19和第五齿轮20相啮合，第六齿轮21与第四齿轮19同轴固连，第六齿轮21与第七齿轮22相啮合，第七齿轮22作为第一输出轮；第五齿轮20和第八齿轮23相啮合，第八齿轮23和第九齿轮24啮合，第九齿轮24和第十齿轮25同轴固连，第十齿轮25和第十一齿轮26相啮合，第十一齿轮26作为第二输出轮；
所述第五齿轮20和第八齿轮23的齿数和模数均相同，第四齿轮19和第九齿轮24的齿数和模数均相同，第六齿轮21和第十齿轮25的齿数和模数均相同，第七齿轮22和第十一齿轮26的齿数和模数均相同。
进一步的，所述箱体1两侧各设计有两个轴孔，四个轴孔孔径一致，排列在同一竖直平面上，第一带轮4、第二带轮7、第三带轮8和第四带轮5的轴分别穿过上述四个轴孔，第一带轮4与第一变速传动机构2的第七齿轮22同轴固连，第三带轮8与第一变速传动机构2的第十一齿轮26轴固连，第二带轮7与第二变速传动机构3的第七齿轮22同轴固连，第四带轮5与第二变速传动机构3的第十一齿轮26轴固连。本实施例给出：第一齿轮16、第五齿轮20、第七齿轮22、第八齿轮23和第十一齿轮26的分度圆直径均为100mm，第三齿轮18、第六齿轮21和第十齿轮25的分度圆直径均为50mm，第二齿轮17、第四齿轮19和第九齿轮24的分度圆直径均为200mm，根据传动比计算，可以得出驱动电机15转速按16：1的比例，分别反向减速传递至箱体1外的第一带轮4和第四带轮5、第二带轮7和第三带轮8上。
进一步的，所述的箱体1的前方放置有底板27，底板27用于将所述箱体1进行密封，二者通过螺纹啮合方式密封连接。
进一步的，所述的底板27上设置有六个高细柱子28与四个矮粗柱子29，所有柱子都开了螺纹孔；所述底板27靠近下方的四个高细柱子28各自通过轴孔啮合方式与开了相应大小孔洞的四个旋翼轴11相连接；所述底板27的四个矮粗柱子29用于将上述四个旋翼轴11进行固定；所述底板27上连接有顶板30，所述顶板30上开了十个通孔，用于与所述底板27上的六个高细柱子28与四个矮粗柱子29的螺纹孔，通过相应大小的螺丝进行螺纹啮合。
进一步的，所述的顶板30上还开了四个圆弧槽31，便于旋翼轴11的收纳，对于爬壁机器人的停放空间要求低。当旋翼轴11被收纳时，第二旋浆驱动电机12的转轴嵌在圆弧槽31中。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：包含箱体等；所述箱体内的左右两侧分别装配第一变速传动机构和第二变速传动机构；
箱体外的左侧安装有第一带轮和第四带轮，第一带轮和第四带轮上安装第一履带，第一变速传动机构同时驱动第一带轮和第四带轮同相同速转动；
箱体外的右侧安装有第二带轮和第三带轮，第二带轮和第三带轮上安装第二履带，第一变速传动机构同时驱动第二带轮和第三带轮同相同速转动；
箱体外的上端安装有第一旋浆驱动电机，第一旋浆驱动电机的转轴上安装第一旋浆；
箱体的底板上安装四个旋翼轴，每个旋翼轴上安装一个第二旋浆驱动电机，第二旋浆驱动电机的转轴上安装第二旋浆。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：所述的第一变速传动机构和第二变速传动机构的结构相同，均包括一变速齿轮组和一驱动电机，变速齿轮组由第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮，这十一个齿轮均支承在箱体的侧壁上，所述第一齿轮由驱动电机驱动转动，第一齿轮与第二齿轮相啮合，第二齿轮和第三齿轮同轴固连，第三齿轮分别与第四齿轮和第五齿轮相啮合，第六齿轮与第四齿轮同轴固连，第六齿轮与第七齿轮相啮合，第七齿轮作为第一输出轮；第五齿轮和第八齿轮相啮合，第八齿轮和第九齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮同轴固连，第十齿轮和第十一齿轮相啮合，第十一齿轮作为第二输出轮；
所述第五齿轮和第八齿轮的齿数和模数均相同，第四齿轮和第九齿轮的齿数和模数均相同，第六齿轮和第十齿轮的齿数和模数均相同，第七齿轮和第十一齿轮的齿数和模数均相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：所述的第一带轮、第二带轮、第三带轮和第四带轮的轴向分布在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：所述的箱体的前方放置有底板，底板用于将所述箱体进行密封。
5.根据权利要求1所述的一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：所述的底板上设置有六个高细柱子与四个矮粗柱子，所有柱子都开了螺纹孔；所述底板靠近下方的四个高细柱子各自通过轴孔啮合方式与开了相应大小孔洞的四个旋翼轴相连接；所述底板的四个矮粗柱子用于将上述四个旋翼轴进行固定；所述底板上连接有顶板，所述顶板上开了十个通孔，用于与所述底板上的六个高细柱子与四个矮粗柱子的螺纹孔，通过相应大小的螺丝进行螺纹啮合。
6.根据权利要求5所述的一种悬浮推压式爬壁机器人，其特征在于：所述的顶板上还开了四个圆弧槽，当旋翼轴被收纳时，第二旋浆驱动电机的转轴嵌在圆弧槽中。
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