CN111907612A - 一种机器人爬壁底盘 - Google Patents

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高鹏
臧传飞
龚希祚
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Abstract

本发明公开了一种机器人爬壁底盘，用于承载和移动机器人，该机器人爬壁底盘包括载物底盘、与所述载物底盘固定连接的真空泵，以及分别固设于所述载物底盘两侧的两个吸附装置，所述吸附装置包括吸附履带和驱动装置，所述吸附履带包括传动链条和固设于所述传动链条上的多个真空吸盘，所述驱动装置与所述传动链条连接，以用于驱动所述传动链条转动，所述真空泵通过两个第一软管分别与两个多气路分配电磁阀连接，每个所述真空吸盘分别通过一第二软管与所述多气路分配电磁阀连接。本发明能解决爬壁机器人在不同壁面材质上的自由移动。

Description

一种机器人爬壁底盘
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人爬壁底盘。
背景技术
随着科技的不断发展，机器人被广泛的运用于各种场合，尤其是爬壁型机器人一直是机器人领域研究的重点，例如用于摩天大楼玻璃幕墙清洗的清洗机器人，用于高楼救援的救援机器人，解决好爬壁型机器人的爬壁问题，可使这一系列爬壁机器人现实化，对于需要一系列爬壁型机器人的研发都有极大的现实意义。
现有技术中，爬壁型机器人依附爬壁底盘工作，爬壁底盘多为电磁吸附，电磁吸附一般是在爬壁底盘上设置多个电磁吸盘，利用电磁吸盘的磁力完成在具有磁介质的壁面上的行走，然而当爬壁机器人需要在其他材质的光滑壁面工作时，例如玻璃墙面，这种电磁吸附的爬壁机器人便不再适用，所以运用电磁吸附的爬壁机器人对壁面的材质要求比较高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能适用不同材质的壁面的机器人爬壁底盘。
一种机器人爬壁底盘，包括载物底盘、与所述载物底盘固定连接的真空泵，以及分别固设于所述载物底盘两侧的两个吸附装置，所述吸附装置包括吸附履带和驱动装置，所述吸附履带包括传动链条和固设于所述传动链条上的多个真空吸盘，所述驱动装置与所述传动链条连接，以用于驱动所述传动链条转动，所述真空泵通过两个第一软管分别与两个多气路分配电磁阀连接，每个所述真空吸盘分别通过二第一软管与所述多气路分配电磁阀连接。
本发明提供了一种机器人爬壁底盘，采用负压吸附方式，通过在传动链条上设置多个真空吸盘，利用真空吸盘内与外界压力差的作用，实现该机器人爬壁底盘在不同材质的平整壁面上的安全吸附，并在壁面上安全移动，实现机器人在不同材质平整壁面上的工作。
进一步的，所述驱动装置包括固定于所述载物底盘上的驱动电机、主动齿轮和第一从动齿轮，所述主动齿轮和所述第一从动齿轮与所述传动链条啮合，所述驱动电机与所述主动齿轮连接，以用于带动所述第一从动齿轮和所述传动链条转动。
进一步的，还包括分别固设于所述载物底盘两侧的两个气滑环，所述第二软管包括第一管体和第二管体，所述第一管体的两端分别与所述气滑环的固定接头和所述多气路电磁阀连接，所述第二管体的两端分别与所述气滑环的旋转接头和所述真空吸盘链接。
进一步的，所述传动链条为短截距精密管子链。
进一步的，每个所述真空吸盘上固设有两个螺纹柱，所述真空吸盘与所述传动链条通过所述螺纹柱固定连接。
进一步的，其中一个所述螺纹柱上开设有一连通所述真空吸盘底部空腔的通孔，所述第二软管与开设所述通孔的螺纹柱固定连接。
进一步的，所述第二软管为弹性伸缩管。
进一步的，所述真空吸盘横截面为椭圆形。
进一步的，所述传动链条内侧设有多个第二从动齿轮，所述第二从动齿轮固定连接在所述载物底盘上，且与所述传动链条啮合。
进一步的，所述载物底盘与所述主动齿轮和所述第一从动齿轮通过轴承固定连接。
附图说明
图1为本发明中提出的机器人爬壁底盘的仰视图；
图2为本发明中提出的机器人爬壁底盘的结构示意图；
图3为第二软管与多气路分配电磁阀和真空吸盘的连接结构示意图；
图4为本发明中提出的机器人爬壁底盘的侧视图；
图5为吸附履带与驱动装置连接结构示意图；
图6为真空吸盘结构示意图；
图7为真空吸盘的俯视图。
主要元件符号说明
载物底盘 100 真空泵 200
吸附履带 300 传动链条 301
真空吸盘 302 第一软管 400
多气路分配电磁阀 500 第二软管 600
第一管体 601 第二管体 602
驱动电机 700 主动齿轮 701
第一从动齿轮 702 第二从动齿轮 703
气滑环 800
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图7，本发明实施例提出的一种机器人爬壁底盘，该机器人爬壁底盘用于承载和移动机器人。该机器人爬壁底盘包括载物底盘100，与所述载物底盘100固定连接的真空泵200以及分别固设于所述载物底盘100两侧的两个吸附装置，所述吸附装置包括吸附履带300和驱动装置，所述吸附履带300包括传动链条301和固设于所述传动链条301上的多个真空吸盘302，所述驱动装置与所述传动链条301连接，以用于驱动所述传动链条301转动，所述真空泵200通过两个第一软管400分别与两个多气路分配电磁阀500连接，每个所述真空吸盘302分别通过一第二软管600与所述多气路分配电磁阀500连接。
可以理解的，根据实际需要，载物底盘100上端可设有与需承载的机器人相固定连接的部件。
所述载物底盘100包括一底板101以及所述载物底盘100两侧固定连接向上延伸的两个侧板102。
所述驱动装置包括固定于所述底板101上的驱动电机700、和固定于所述侧板102上的主动齿轮701和第一从动齿轮702，具体实施时，所述主动齿轮701和所述第一从动齿轮702与侧板102通过轴承固定连接，所述主动齿轮701和所述第一从动齿轮702与所述传动链条301啮合。所述驱动电机700与所述主动齿轮701连接，以带动第一从动齿轮702和传动链条301转动，所述驱动装置用于给机器人爬壁底盘提供动力，带动吸附履带300完成移动工作。
可以理解的，所述驱动电机700作为机器人爬壁底盘的移动的动力来源，实现该机器人爬壁底盘的整体移动，对于大多数机器人而言，对于移动速度的精度都有较高的要求，这里的驱动电机700应优选伺服电机或精度更高的电机。
所述传动链条301用于接收驱动电机700的动力输出。根据实际需要，这里传动链条301采用短截距精密管子链。
所述传动链条301内侧设有多个第二从动齿轮703，所述第二从动齿轮703固定连接在侧板102上，且与所述传动链条301啮合，多个所述第二从动齿轮703用于控制传动链条301的张紧。
所述传动链条301上固设有多个真空吸盘302，每个所述真空吸盘上固设有两个螺纹柱303，所述真空吸盘302与所述传动链条301通过所述螺纹柱303固定连接。其中一个所述螺纹柱303上开设有一连通所述真空吸盘302底部空腔的通孔，所述第二软管600与开设所述通孔的螺纹柱303固定连接。
所述真空吸盘302跟随传动链条301的移动而移动，从而控制整个爬壁底盘的移动。在爬壁底盘工作时，部分真空吸盘302直接与壁面接触，且与壁面形成真空，利用压力差原理吸附在壁面上，根据实际需要，所述真空吸盘302采用椭圆扁平吸盘，更有利于移动式真空吸盘302贴合壁面进行吸附。
所述真空泵200固定连接于底板101上，该真空泵200通过两个所述第一软管400分别与两个多气路分配电磁阀500连接，真空泵200为真空吸盘302吸附壁面提供真空条件，可以理解的，真空泵200应优选在实现所需功率上质量尽量小以减轻爬壁底盘的重量从而增加爬壁底盘吸附壁面的稳定性。
所述机器人爬壁底盘还包括分别固设于两侧板102上的两个气滑环800，所述第二软管600包括第一管体601和第二管体602，所述第一管体601的两端分别与所述气滑环800固定接头和所述多气路电磁阀500连接。
所述多气路分配电磁阀500用于对真空泵200输出的真空条件进行智能多路分配。在本实施例中，所述多气路电磁阀500为20路气路分配电磁阀，可根据作用时间不同将气路合理分配至20气路接口，所述多气路分配电磁阀500可根据需要对20气路接口进行开和管理，将真空泵200输出的真空合理分配至气路。由于真空吸盘302是固定在传动链条301上跟随转动，只有接触壁面的真空吸盘302需要进行真空处理，所以在工作当中接触壁面的真空吸盘302需要持续进行真空处理吸附在壁面上，此时需要利用多气路电磁阀500对真空泵200输出的真空进行合理分配，即合理控制多气路分配电磁阀500气路接口开关的闭合时间，从而使得真空气路能够合理的被分配至所需要的真空吸盘302中。
所述第二管体602的两端分别与所述气滑环800旋转接头和所述真空吸盘302连接。根据实际需要，所述第二软管600为弹性伸缩管，真空吸盘302与气滑环800旋转接头会因机器人爬壁底盘的移动而产生远距离和近距离，该第二软管600根据真空吸盘302与气滑环800旋转接头的距离变化做出相应的伸长和缩短。
所述气滑环800用于360°旋转过气体，气体可以是一氧化碳、压缩空气、水蒸气等各种气体。气滑环800在360°旋转的时候，各路气液通路是互不干扰的，在真空吸盘302与多气路分配电磁阀500之间设置气滑环800，一方面传递气路信号，另一方面防止第二软管600与多气路电磁阀500直接连接工作时缠绕打结。
可以理解的，要实现爬壁底盘的安全吸附及移动功能，除了需要各个装置合理的相互协调配合外，所述爬壁底盘还应具备能源供应。根据机器人爬壁底盘的工作需要可选择接线式的电源供应，在对机器工作要求便捷的情况下这里优选锂离子电池作为能源供应。
根据实际需要，为降低机器人爬壁底盘工作时的重力负载，这里所选用的所有装置部件模块在满足功率要求的同时应尽量选择质量轻的部件。
具体实施时，驱动电机700输出动力，驱动主动齿轮701工作，带动第一从动齿轮702和传动链条301转动，固设于传动链条301上的真空吸盘302跟随传动链条301转动而移动，实现该机器人爬壁底盘的整体移动，当真空泵200工作时，所述多气路分配电磁阀500通过气滑环800将真空气路合理分配给所需真空吸盘302，真空吸盘302内处于真空状态，压力远小于外界气压，由于压力作用，真空吸盘302与壁面吸附，实现了机器人爬壁底盘在壁面上稳定的吸附。
在本发明中，机器人爬壁底盘中的各装置相互协调配合，从而使机器人吸附底盘在壁面上能安全稳定移动。
尽管已经示出本发明的实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，此发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人爬壁底盘，其特征在于：包括载物底盘、与所述载物底盘固定连接的真空泵，以及分别固设于所述载物底盘两侧的两个吸附装置，所述吸附装置包括吸附履带和驱动装置，所述吸附履带包括传动链条和固设于所述传动链条上的多个真空吸盘，所述驱动装置与所述传动链条连接，以用于驱动所述传动链条转动，所述真空泵通过两个第一软管分别与两个多气路分配电磁阀连接，每个所述真空吸盘分别通过一第二软管与所述多气路分配电磁阀连接。
2.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述驱动装置包括固定于所述载物底盘上的驱动电机、主动齿轮和第一从动齿轮，所述主动齿轮和所述第一从动齿轮与所述传动链条啮合，所述驱动电机与所述主动齿轮连接，以用于带动所述第一从动齿轮和所述传动链条转动。
3.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：还包括分别固设于所述载物底盘两侧的两个气滑环，所述第二软管包括第一管体和第二管体，所述第一管体的两端分别与所述气滑环的固定接头和所述多气路电磁阀连接，所述第二管体的两端分别与所述气滑环的旋转接头和所述真空吸盘链接。
4.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述传动链条为短截距紧密管子链。
5.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：每个所述真空吸盘上固设有两个螺纹柱，所述真空吸盘与所述传动链条通过所述螺纹柱固定连接。
6.根据权利要求5所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：其中一个所述螺纹柱上开设有一连通所述真空吸盘底部空腔的通孔，所述第二软管与开设所述通孔的螺纹柱固定连接。
7.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述第二软管为弹性伸缩管。
8.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述真空吸盘横截面为椭圆形。
9.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述传动链条内侧设有多个第二从动齿轮，所述第二从动齿轮固定连接在所述载物底盘上，且与所述传动链条啮合。
10.根据权利要求1所述的机器人爬壁底盘，其特征在于：所述载物底盘与所述主动齿轮和所述第一从动齿轮通过轴承固定连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113086036A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 上海大学 防滑防倾覆智能爬壁装置

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