CN110001811A - 一种爬墙机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种爬墙机器人，利用机身上方的离心风机对空腔内进行抽吸，空腔内形成负压，令开有吸附空洞的底盘形成吸盘，使得机体可牢固地吸附着在各种形状的幕墙面上；且设有滑动机构，滑块可沿机身侧面的长度方向移动，使得两节机体之间的距离实现可调节，整个设备具有伸缩性，同时将滑块与设有转向电机的减速箱相连，再通过滑杆将两节机体进行连接，使得遇到曲面、拐角等时，利用转向电机翻转进而通过滑杆将前端机体抬起，可实现顺利翻越并通过障碍，具有灵活性，此发明用于机器人领域。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种爬墙机器人。
背景技术
随着现代的发展，高层建筑在不断增加的同时也越建越高，而这些高楼幕墙的清洁、维护和检测、喷漆以及物资传递等工作在现在大多数是由人工来进行完成的，其工作效率低下，耗时长，且由于高空作业存在很多不安全因素，存在极大的安全隐患。
而爬壁机器人作为智能机器人的一种，是可以自动完成高空作业的机器人，该设可备应用于，人无法触及到的工作环境进行工作、高空清洁工作、高空维护和检测工作以及高空喷漆工作等高强度、高危险的工作环境。但是现有的高空爬壁机器人的应对环境性能较差，要求幕墙面的平整度较高，如幕墙面上装有凸起、弧面、棱骨、凹面，它就没办法依依的跨越此类障碍，有着使用范围非常极限，越障能力差、灵活性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动且能够灵活翻越各种障碍的爬墙机器人。
本发明所采取的技术方案是：
一种爬墙机器人，包括两节间隔设置的机体，各所述机体的机身内部为空腔，所述机身上方固定有离心风机，所述机身下方设有底盘，所述底盘上开有若干矩阵排列的吸附空洞，各所述机体的机身两侧面分别设有一滑动机构，各所述滑动机构包括沿机身侧面的长度方向移动的滑块，各所述滑块的朝外一面分别与一减速箱固定连接，所述减速箱的输入端连接有转向电机，位于两所述机体同一侧的减速箱通过滑杆相连，所述滑杆的两端分别与减速箱的输出轴端部相连。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述滑动机构设有底座，所述底座的底面与机身侧面贴合固定，各所述底座的一端固定有滑台轴片，各所述底座的另一端固定有电机法兰，所述电机法兰的外侧连接一电机，所述电机法兰与滑台轴片之间接有一光轴，各所述滑块分别穿接在光轴上。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述转向电机通过输入轴与减速箱连接，所述减速箱的输出轴端部穿接在一固定法兰内，各所述固定法兰的另一面贴合固定在滑杆的端部。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述转向电机与固定法兰分别位于减速箱的正面与背面，所述减速箱的正面的另一侧与滑块固定连接。
进一步作为本发明技术方案的改进，各所述机体的前端边的两侧分别设有两个距离传感器，各所述机体的后端边中部设有一个距离传感器。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述底盘上分布有四个轮毂，四个所述轮毂分别位于吸附空洞的矩阵的四个角位，各所述轮毂连通一减速电机。
进一步作为本发明技术方案的改进，各所述轮毂均采用麦克纳姆轮。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述底盘的其中两个斜对称角上分别设有一压力传感器。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述底盘的四周贴有胶条。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述机身上方的中间位置安装有支撑架，所述离心风机固定在支撑架上。
本发明的有益效果：此爬墙机器人，利用机身上方的离心风机对空腔内进行抽吸，空腔内形成负压，令开有吸附空洞的底盘形成吸盘，使得机体可牢固地吸附着在各种形状的幕墙面上；且设有滑动机构，滑块可沿机身侧面的长度方向移动，使得两节机体之间的距离实现可调节，整个设备具有伸缩性，同时将滑块与设有转向电机的减速箱相连，再通过滑杆将两节机体进行连接，使得遇到曲面、拐角等时，利用转向电机翻转进而通过滑杆将前端机体抬起，可实现顺利翻越并通过障碍，具有灵活性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的滑块机构的具体结构构示意图；
图3是本发明实施例的转向模块的具体结构示意图；
图4是本发明实施例的底盘的具体结构示意图；
图5是本发明另一实施例的整体结构示意图；
图6是本发明另一实施例的电机模块的示意图；
图7是本发明另一实施例的电机模块的正视图。
具体实施方式
参照图1至图7，本发明为一种爬墙机器人，包括两节间隔设置的机体1，各机体1的机身内部为空腔，机身上方固定有离心风机11，机身下方设有底盘12，底盘12上开有若干矩阵排列的吸附空洞121，各机体1的机身两侧面分别设有一滑动机构2，各滑动机构2包括沿机身侧面的长度方向移动的滑块22，各滑块22的朝外一面分别与一减速箱3固定连接，减速箱3的输入端连接有转向电机31，位于两机体1同一侧的减速箱3通过滑杆4相连，滑杆4的两端分别与减速箱3的输出轴32端部相连。
此爬墙机器人，利用机身上方的离心风机11对空腔内进行抽吸，从而使空腔内形成负压，由于底盘12开有吸附空洞121，故而形成吸盘，使得机体1可牢固地吸附着在平面或曲面的多种形状的幕墙面上；又在各机体1两侧设置滑动机构2，滑块22可沿机身侧面的长度方向移动，使得两节机体1之间的距离实现可调节，整个设备具有伸缩性，同时将滑块22与设有转向电机31的减速箱3相连，再通过滑杆4将两节机体1进行连接，使得遇到曲面、拐角等时，利用转向电机31翻转进而通过滑杆4将前端机体1抬起，可实现顺利翻越并通过障碍，具有灵活性。
作为本发明优选的实施方式，滑动机构2设有底座21，底座21的底面与机身侧面贴合固定，各底座21的一端固定有滑台轴片23，各底座21的另一端固定有电机法兰24，电机法兰24的外侧连接一电机25，电机法兰24与滑台轴片23之间接有一光轴26，各滑块22分别穿接在光轴26上。滑台轴片23与电机法兰24的相对而设，保证了滑块22在一定的范围内进行滑动，滑台轴片23也确保了滑块22的运动过程中不能从底座21中脱离，保证往复运动的进行；且将滑块22穿接在光轴26上，确保了滑块22运动时不偏离直线轨道，使爬墙机器人整体的直线伸缩功能得到保障。
作为本发明优选的实施方式，转向电机31通过输入轴与减速箱3连接，输出轴32端部穿接在一固定法兰内，各固定法兰的另一面贴合固定在滑杆4的端部。进一步地，转向电机31与固定法兰分别位于减速箱3的正面与背面，减速箱3的正面的另一侧与滑块22固定连接。
滑块22通过转向电机31与滑杆4相联接，使得整个机体1具有了四个自由度的运动，在实施翻越障碍时，滑块22将其两节机体1之间的距离拉伸为最长状态，以确保在翻越时滑杆4不会阻挠翻越。同时，转向电机31与滑块22的之间的连接，可实现机体1具有0°至360°的翻转功能，实现了机体1之间的抬起及翻转功能，使该爬墙机器人得以在多种障碍物的工作环境下工作，整体的灵活性增强。当遇到连续阶梯形障碍或连续低凸起障碍物时，由前端机体的转向电机31带动后端机体绕前端机体翻转180°，使后端机体翻过障碍前进至前端机体的正前方，再通过后端机体的转向电机31使其底盘12翻转至面向下方，最后重新吸附。
作为本发明优选的实施方式，各机体1的前端边的两侧分别设有两个距离传感器13，各机体1的后端边中部设有一个距离传感器13。位于机体1前端边的距离传感器13用以检测行走前方的障碍物体，并在前端机体1抬高后判断是否可以翻越，反馈信息使前端机继续抬升至可翻越高度为止，；后端边的距离传感器13则用于检测伸缩时两机体1间的距离，确保贴近时两机体1不会产生碰撞而导致整体结构的损坏。
作为本发明优选的实施方式，底盘12上分布有四个轮毂14，四个轮毂14分别位于吸附空洞121的矩阵的四个角位，各轮毂14连通一减速电机15。进一步地，各轮毂14均采用麦克纳姆轮。麦克纳姆轮不仅能够直线滚动，还能横向滑移。使用麦克纳姆轮，增加了爬墙机器人的行走方式及对障碍的应对方法，使其面对平面上出现的障碍时可选择进行翻越或者绕路避开。
作为本发明优选的实施方式，底盘12的其中两个斜对称角上分别设有一压力传感器16。设置压力传感器16，便于判断底盘12与工作面之间的贴合度，也对底盘12与工作面之间的吸附力大小进行判断，确保底盘12吸附牢固后再反馈信息指示此爬墙机器人进行下一步动作，避免整体结构等在行进或翻爬过程中受损。
作为本发明优选的实施方式，底盘12的四周贴有胶条17。胶条17的设置使底盘12与工作面之间隔开一定距离，使得机体1的移动更加顺滑，且能够减少底盘12在工作面上可能产生的磨损。
作为本发明优选的实施方式，机身上方的中间位置安装有支撑架18，离心风机11固定在支撑架18上。
作为本发明优选的实施方式，机体1上还设有通信模块及系统控制模块。
根据图5至图7，作为优化地，将位于机体1的机身两侧的滑动机构2用一单道滑轨5替代，并在各机体1四周加设围挡，将单道滑轨5固定在围挡的上方，各围挡的两侧分别开有与单道滑轨5等长的长条形通孔。进一步地，该单道滑轨5包括基底座51、设置在基底座51上的螺纹杆53、穿接在螺纹杆53上的滑台52，滑台52上固定一电机模块，该电机模块包括电机连接件6，以及分别固定在电机连接件6两侧下方的减速箱3，各减速箱3的输入端连接转向电机31，位于两机体1同一侧的减速箱3通过滑杆4相连，滑杆4的两端分别穿过长条形通孔后与减速箱3的输出轴32相连。利用单道滑轨5取代机身两侧的滑动机构2，且利用电机连接件6将滑台52与滑杆4间接连接，利于伸缩时两侧滑杆4实现同步滑动，减少滑动错位的情况发生，同时提高了整体装置的美观度。
进一步地，滑台52位于电机连接件6的中间凹槽处，各减速箱3的输出轴32端部设有联轴器34，各滑杆4的端部连接在联轴器上。联轴器的设置，使得安装或工作过程中可能发生的滑杆4端部与输出轴32之间的中心偏移能得到补偿，，也更有效地保证了两侧滑杆4位移的一致。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种爬墙机器人，其特征在于：包括两节间隔设置的机体(1)，各所述机体(1)的机身内部为空腔，所述机身上方固定有离心风机(11)，所述机身下方设有底盘(12)，所述底盘(12)上开有若干矩阵排列的吸附空洞(121)，各所述机体(1)的机身两侧面分别设有一滑动机构(2)，各所述滑动机构(2)包括沿机身侧面的长度方向移动的滑块(22)，各所述滑块(22)的朝外一面分别与一减速箱(3)固定连接，所述减速箱(3)的输入端连接有转向电机(31)，位于两所述机体(1)同一侧的减速箱(3)通过滑杆(4)相连，所述滑杆(4)的两端分别与减速箱(3)的输出轴(32)端部相连。
2.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述滑动机构(2)设有底座(21)，所述底座(21)的底面与机身侧面贴合固定，各所述底座(21)的一端固定有滑台轴片(23)，各所述底座(21)的另一端固定有电机法兰(24)，所述电机法兰(24)的外侧连接一电机(25)，所述电机法兰(24)与滑台轴片(23)之间接有一光轴(26)，各所述滑块(22)分别穿接在光轴(26)上。
3.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述转向电机(31)通过输入轴与减速箱(3)连接，所述输出轴(32)端部穿接在一固定法兰(33)内，各所述固定法兰(33)的另一面贴合固定在滑杆(4)的端部。
4.根据权利要求3所述的爬墙机器人，其特征在于：所述转向电机(31)与固定法兰(33)分别位于减速箱(3)的正面与背面，所述减速箱(3)的正面的另一侧与滑块(22)固定连接。
5.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：各所述机体(1)的前端边的两侧分别设有两个距离传感器(13)，各所述机体(1)的后端边中部设有一个距离传感器(13)。
6.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述底盘(12)上分布有四个轮毂(14)，四个所述轮毂(14)分别位于吸附空洞(121)的矩阵的四个角位，各所述轮毂(14)连通一减速电机(15)。
7.根据权利要求6所述的爬墙机器人，其特征在于：各所述轮毂(14)均采用麦克纳姆轮。
8.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述底盘(12)的其中两个斜对称角上分别设有一压力传感器(16)。
9.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述底盘(12)的四周贴有胶条(17)。
10.根据权利要求1所述的爬墙机器人，其特征在于：所述机身上方的中间位置安装有支撑架(18)，所述离心风机(11)固定在支撑架(18)上。
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