CN110926842A - 一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，属于爬壁机器人技术领域，包括支撑机构、转动机构、测试机构，支撑机构用于支撑转动机构和测试机构，测试机构固定于支撑机构内部，由转动机构驱动，通过改变壁面倾角、更换壁面材质，完成对各类爬壁机器人的测试，解决了对各类爬壁机器人进行各种角度壁面测试的问题。本发明能够满足各类爬壁机器人的场景需求，方便改变壁面倾角和材质，测试爬壁机器人的壁面吸附力、负载能力、运动速度等，在使用过程中安全可靠、灵活可调，同时具有一定的可扩展性。

Description

一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置

技术领域

本发明属于爬壁机器人领域，具体来说是一种便于爬壁机器人在各种角度和材质壁面上进行参数测试的装置。

背景技术

爬壁机器人在工作壁面上的附着原理分为磁吸附、负压吸附、仿生吸附等，壁面材质会影响爬壁机器人的吸附能力，壁面倾角影响爬壁机器人力学模型的建立、受力特性的分析，从而影响爬壁机器人的负载能力、运动速度等参数。然而，目前的爬壁机器人只能在建筑物等外表面上进行爬行测试，壁面角度固定、材质单一。因此，在不同的工况下对机器人进行测试非常有必要，可以对爬壁机器人设计进行更好的验证。

发明内容

针对目前的爬壁机器人只能在建筑物等外表面上进行爬行测试，壁面角度固定、材质单一的问题，本发明提出了一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，用于各类爬壁机器人在不同倾角和材质壁面上的性能测试，其具体技术方案如下：

一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，包括支撑机构、转动机构、测试机构，所述支撑机构用于支撑转动机构和测试机构，所述转动机构用于转动壁面，所述测试机构包括：倾斜测试模块、水平测试模块、激光距离测试仪，所述倾斜测试模块用于爬壁机器人的倾斜测试，所述水平测试模块用于爬壁机器人的水平测试，激光距离测试仪设置在倾斜测试模块上，用于测量激光距离测试仪与水平测试模块的垂直距离。

进一步，所述支撑机构包括：支撑底座、竖直支架、支撑顶盖、配重板、三角垫板；所述支撑底座、竖直支架、支撑顶盖焊接为一个整体，配重板放置于倾斜测试模块下方的支撑底座上方一侧，三角垫板固定于支撑底座的外侧,用于将爬壁机器人运输至装置内。

进一步，所述倾斜测试模块包括：倾斜测试壁面、倾斜壁面支撑架、整体保护架，所述整体保护架以十字结构固定于倾斜壁面支撑架的下表面，倾斜测试壁面固定于倾斜壁面支撑架的上表面；所述水平测试模块包括：水平测试壁面、水平壁面支撑架，所述水平测试壁面固定于水平壁面支撑架上表面，水平壁面支撑架与支撑底座固定；所述激光距离测试仪通过销与倾斜壁面支撑架固定连接。

进一步，所述转动机构包括：转轴安装板、转动轴、转动轴承、轴承支座、轴承支座安装板、第一卷扬机、第二卷扬机、第三卷扬机、第四卷扬机、第一钩锁、第二钩锁、第三钩锁、第四钩锁；所述转轴安装板用于连接倾斜壁面支撑架和转动轴，转动轴套接在转动轴承和轴承支座内，轴承支座通过轴承支座安装板固定于支撑底座上，第一卷扬机、第二卷扬机、第三卷扬机、第四卷扬机分别固定于支撑顶盖上四边中间处，通过钩锁连接在倾斜测试壁面同一侧边，第一卷扬机通过第一钩锁与倾斜测试壁面的该侧边中间处连接、第二卷扬机通过第二钩锁与倾斜测试壁面的该侧边端处连接、第三卷扬机通过第三钩锁与倾斜测试壁面的该侧边中间处连接、第四卷扬机通过第四钩锁与倾斜测试壁面的该侧边另一端处连接。

进一步，所述装置的倾斜测试模块能够完成180°转动，提供不同倾角的壁面；倾斜测试模块和水平测试模块的壁面包括多块，通过螺栓与壁面支撑架连接。

进一步，所述多块壁面同一尺寸，壁面材质包括：金属、砂石、玻璃。

进一步，所述第一卷扬机、第二卷扬机、第三卷扬机、第四卷扬机组合运动：初始状态，倾斜测试壁面与水平测试壁面夹角为180°，第二卷扬机、第四卷扬机上电，将倾斜测试壁面拉起，夹角接近90°，第二卷扬机、第四卷扬机锁定，第三卷扬机上电将倾斜测试壁面向右翻转，翻转过程完成后，第三卷扬机断电，第二卷扬机、第四卷扬机运动；复位状态，倾斜测试壁面与水平测试壁面夹角为0°，第二卷扬机、第四卷扬机将倾斜测试壁面拉起，夹角接近90°，第二卷扬机、第四卷扬机锁定，第一卷扬机上电将倾斜测试壁面向左翻转，翻转过程完成后，第一卷扬机断电，第二卷扬机、第四卷扬机运动。

进一步，所述激光距离测试仪始终保持垂直向下方向，得到激光距离测试仪与支撑底座的垂直距离，结合激光距离测试仪与转动轴的距离，得到倾斜测试壁面与水平方向的夹角。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的角度可调的爬壁机器人壁面测试装置能够满足各类爬壁机器人的场景需求，方便测试爬壁机器人的壁面吸附力、负载能力、运动速度等。

2、本发明所述的测试装置方便改变壁面的倾角和材质。

3、本发明所述的测试装置在使用过程中安全可靠、灵活可调。

4、本发明所述的测试装置具有一定的可扩展性。

附图说明

图1是本发明角度可调的爬壁机器人壁面测试装置的等轴测图；

图2是转动机构的等轴测剖视图；

图3是测试机构的倾斜测试模块等轴测图；

图中：1-支撑顶盖，2-第一卷扬机，3-第一钩索，4-倾斜测试壁面，5-第二钩索，6-倾斜壁面支撑架，7-整体保护架，8-配重板，9-激光距离测试仪，10-轴承支座安装板，11-支撑底座，12-竖直支架，13-水平壁面支撑架，14-水平测试壁面，15-三角垫板，16-第三钩索，17-第三卷扬机，18-第二卷扬机，19-第四卷扬机，20-第四钩索，21-轴承支座，22-轴承，23-转动轴，24-转轴安装板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，用于爬壁机器人的性能测试。所述爬壁机器人包括但不限于以磁吸附、负压吸附、推力吸附、仿生附着等原理吸附在壁面上的机器人；其工作壁面材质包括但不限于常见的金属、砂石、玻璃等；所述测试内容为：将机器人放置于测试壁面上，调节壁面角度或更换壁面材质，测试机器人对壁面的吸附力、负载能力、运动速度等，从而验证爬壁机器人的设计。

如图1所示，本发明的角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，包括支撑机构、转动机构、测试机构。

所述支撑机构包括：支撑底座11、竖直支架12、支撑顶盖1、配重板8、三角垫板15。支撑顶盖1、竖直支架12、支撑底座11通过焊接固定为一个整体；配重板8放置于倾斜测试模块下方的支撑底座11上方一侧；三角垫板15放置于支撑底座11的外侧（相对于配重板8的另一侧）。

转动机构包括：转轴安装板24、转动轴23、转动轴承22、轴承支座21、轴承支座安装板10、第一卷扬机2、第二卷扬机18、第三卷扬机17、第四卷扬机19、第一钩锁3、第二钩锁5、第三钩锁16、第四钩锁20。转轴安装板24固定在倾斜壁面支撑架6侧面端部；转动轴23固定于转轴安装板24上，并与转动轴承22、轴承支座21套接；轴承支座21与轴承支座安装板10固定连接；轴承支座安装板10固定在支撑底座11上；第一卷扬机2、第二卷扬机18、第三卷扬机17、第四卷扬机19分别固定于支撑顶盖1上四边中间处，并通过第一钩锁3、第二钩锁5、第三钩锁16、第四钩锁20与倾斜测试壁面4的一侧边连接。

测试机构包括：倾斜测试壁面4、倾斜壁面支撑架6、整体保护架7、水平测试壁面14、水平壁面支撑架13、激光距离测试仪9。倾斜壁面支撑架6为多个方形框架组合固定而成，整体保护架7以十字结构固定于倾斜壁面支撑架6的下表面，倾斜测试壁面4固定于倾斜壁面支撑架6的上表面；水平壁面支撑架13由多个方形框架组合固定而成，与支撑底座11固定；水平测试壁面14固定于水平壁面支撑架13上表面；激光距离测试仪9通过销与倾斜壁面支撑架6固定。

如图1所示，当倾斜测试壁面4与水平测试壁面13呈现90°~180°夹角时，第二卷扬机18和第四卷扬机19将倾斜测试壁面4拉紧。当倾斜测试壁面4与水平测试壁面13呈现90°夹角时，若第一卷扬机2上电拉紧，可将倾斜测试模块向左翻转；若第三卷扬机17上电拉紧，可将倾斜测试模块向右翻转。当倾斜测试壁面4与水平测试壁面13呈现0°~90°夹角时，第二卷扬机18和第四卷扬机19同样将倾斜测试壁面4拉紧。

本实施例中的第一、第二、第三、第四钩索可根据卷扬机运动方向进行伸缩，随倾斜测试模块的转动而改变方向。

本实施例中的激光距离测试仪9可测量其本身与支撑底座11的垂直距离，已知激光距离测试仪9与转动轴23的绝对距离，根据三角函数可计算得倾斜测试壁面4与水平测试壁面14的夹角。

本发明的工作过程包括以下步骤：

A、装置正向转动过程：初始状态下，倾斜测试壁面4与水平测试壁面14夹角为180°；第二卷扬机18、第四卷扬机19上电，将倾斜测试壁面4拉起；上述夹角接近90°时，第二卷扬机18、第四卷扬机19锁定，第三卷扬机17上电将倾斜测试壁面4向右翻转；翻转过程完成后，第三卷扬机17断电，第二卷扬机18、第四卷扬机19运动，此时倾斜壁面4与水平测试壁面14夹角为0~90°。

B：装置反向转动过程：若倾斜测试壁面4与水平测试壁面14初始夹角为0°，第二卷扬机18、第四卷扬机19将倾斜测试壁面4拉起；上述夹角接近90°时，第二卷扬机18、第四卷扬机19锁定，第一卷扬机2上电将倾斜测试壁面4向左翻转；翻转过程完成后，第一卷扬机2断电，第二卷扬机18、第四卷扬机19运动，直至倾斜测试壁面4与水平测试壁面14夹角为180°，装置复位，可整体断电。

Claims (8)

1.一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，包括支撑机构、转动机构、测试机构，其特征在于，所述支撑机构用于支撑转动机构和测试机构，所述转动机构用于转动壁面，所述测试机构包括：倾斜测试模块、水平测试模块、激光距离测试仪（9），所述倾斜测试模块用于爬壁机器人的倾斜测试，所述水平测试模块用于爬壁机器人的水平测试，激光距离测试仪（9）设置在倾斜测试模块上，用于测量激光距离测试仪（9）与水平测试模块的垂直距离。

2.如权利要求1所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述支撑机构包括：支撑底座（11）、竖直支架（12）、支撑顶盖（1）、配重板（8）、三角垫板（15）；所述支撑底座（11）、竖直支架（12）、支撑顶盖（1）焊接为一个整体，配重板（8）放置于倾斜测试模块下方的支撑底座（11）上方一侧，三角垫板（15）固定于支撑底座（11）的外侧。

3.如权利要求2所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述倾斜测试模块包括：倾斜测试壁面（4）、倾斜壁面支撑架（6）、整体保护架（7），所述整体保护架（7）以十字结构固定于倾斜壁面支撑架（6）的下表面，倾斜测试壁面（4）固定于倾斜壁面支撑架（6）的上表面；所述水平测试模块包括：水平测试壁面（14）、水平壁面支撑架（13），所述水平测试壁面（14）固定于水平壁面支撑架（13）上表面，水平壁面支撑架（13）与支撑底座（11）固定；所述激光距离测试仪（9）通过销与倾斜壁面支撑架（6）固定连接。

4.如权利要求3所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述转动机构包括：转轴安装板（24）、转动轴（23）、转动轴承（22）、轴承支座（21）、轴承支座安装板（10）、第一卷扬机（2）、第二卷扬机（18）、第三卷扬机（17）、第四卷扬机（19）、第一钩锁（3）、第二钩锁（5）、第三钩锁（16）、第四钩锁（20）；所述转轴安装板（24）用于连接倾斜壁面支撑架（6）和转动轴（23），转动轴（23）套接在转动轴承（22）和轴承支座（21）内，轴承支座（21）通过轴承支座安装板（10）固定于支撑底座（11）上，第一卷扬机（2）、第二卷扬机（18）、第三卷扬机（17）、第四卷扬机（19）分别固定于支撑顶盖（1）上四边中间处，通过钩锁连接在倾斜测试壁面（4）同一侧边，第一卷扬机（2）通过第一钩锁（3）与倾斜测试壁面（4）的该侧边中间处连接、第二卷扬机（18）通过第二钩锁（5）与倾斜测试壁面（4）的该侧边端处连接、第三卷扬机（17）通过第三钩锁（16）与倾斜测试壁面（4）的该侧边中间处连接、第四卷扬机（19）通过第四钩锁（20）与倾斜测试壁面（4）的该侧边另一端处连接。

5.如权利要求4所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述装置的倾斜测试模块能够完成180°转动，提供不同倾角的壁面；倾斜测试模块和水平测试模块的壁面包括多块，通过螺栓与壁面支撑架连接。

6.如权利要求5所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述多块壁面同一尺寸，壁面材质包括：金属、砂石、玻璃。

7.如权利要求6所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述第一卷扬机（2）、第二卷扬机（18）、第三卷扬机（17）、第四卷扬机（19）组合运动：初始状态，倾斜测试壁面（4）与水平测试壁面（14）夹角为180°，第二卷扬机（18）、第四卷扬机（19）上电，将倾斜测试壁面（4）拉起，夹角接近90°，第二卷扬机（18）、第四卷扬机（19）锁定，第三卷扬机（17）上电将倾斜测试壁面（4）向右翻转，翻转过程完成后，第三卷扬机（17）断电，第二卷扬机（18）、第四卷扬机（19）运动；复位状态，倾斜测试壁面（4）与水平测试壁面（14）夹角为0°，第二卷扬机(18)、第四卷扬机(19)将倾斜测试壁面(4)拉起，夹角接近90°，第二卷扬机(18)、第四卷扬机(19)锁定，第一卷扬机(2)上电将倾斜测试壁面(4)向左翻转，翻转过程完成后，第一卷扬机(2)断电，第二卷扬机(18)、第四卷扬机(19)运动。

8.如权利要求7所述的一种角度可调的爬壁机器人壁面测试装置，其特征在于，所述激光距离测试仪（9）始终保持垂直向下方向，得到激光距离测试仪（9）与支撑底座（11）的垂直距离，结合激光距离测试仪（9）与转动轴（23）的距离，得到倾斜测试壁面（4）与水平方向的夹角。

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