CN112298394A - 一种多功能爬墙机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多功能爬墙机器人，属于机器人应用技术领域，包括底板，底板为矩形板状，底板的四个角上均安装有一驱动组件，底板上表面一侧固定安装有放置箱，放置箱一侧固定安装有线缆卡紧组件，底板上表面中心固定安装有螺旋动力组件，底板上表面一侧固定安装有相机固定组件；驱动组件包括驱动电机，驱动电机固定安装于底板上，驱动电机的动力轴固定连接有传动齿轮组，传动齿轮组固定连接有驱动滚轮，传动齿轮组连接有齿轮固定架，传动齿轮组铰接安装于齿轮固定架上。本发明解决了爬墙机器人应用范围小的问题。同时具有运输物品、线缆布线的功能。

Description

一种多功能爬墙机器人

技术领域

本发明实施例涉及机器人应用技术领域，具体涉及一种多功能爬墙机器人。

背景技术

随着社会城市化进程的不断推进，一座座高楼大厦拔地而起，高层建筑节省了大量的土地资源，加速了城市建设，促进了社会的发展；伴随着高层建筑数量的迅猛增加，其维护和清理难度大的问题也日益彰显。

爬墙机器人是一种实现高空作业的装置。就目前研究情况来看，这种机器人主要分为二种。一种是磁吸附高空清洁机器人，这种机器人是依靠磁吸附材料吸附到高空壁面上，通常具有较强的吸附力，通过磁性履带、轮子、吸盘或足式结构可以实现在高空壁面上的吸附移动，并完成指定作业，但这种机器人只能在特定材料的高空壁面上工作，因而应用范围受到了极大的限制；另一种是高空壁面轨道式，通常在建楼时就将高空壁面轨道安装到外墙高空壁面上，当进行外高空作业时，通过固定在楼顶的悬臂吊车装置拖动使机器人沿着高空壁面导轨上下运动来完成工作，然而安装在外墙高空壁面的轨道却限制了高楼的结构并大大地影响了整体建筑的外观，同时也限制了机器人的应用范围，进而限制了机器人的实用性。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种多功能爬墙机器人，以解决现有技术中由于机器人应用范围小而导致的不实用的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，包括底板，所述底板为矩形板状，所述底板的四个角上均安装有一驱动组件，所述底板上表面一侧固定安装有放置箱，所述放置箱一侧固定安装有线缆卡紧组件，所述底板上表面中心固定安装有螺旋动力组件，所述底板上表面一侧固定安装有相机固定组件；

所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机固定安装于底板上，所述驱动电机的动力轴固定连接有传动齿轮组，所述传动齿轮组固定连接有驱动滚轮，所述传动齿轮组连接有齿轮固定架，所述传动齿轮组铰接安装于齿轮固定架上；

所述放置箱包括箱体，所述箱体固定安装于底板上，所述箱体上方设置有箱盖，所述箱体一端和箱盖一端之间铰接连接有一组合页，所述箱体另一端和箱盖另一端之间连接有一组弹簧搭扣；

所述弹簧搭扣包括搭扣底座，所述搭扣底座固定安装于箱体上，所述搭扣底座上铰接连接有搭扣扳手，所述搭扣扳手铰接连接有一组搭扣卡杆，所述搭扣卡杆由两个T型板组成，所述T型板之间设置有搭扣弹簧，一组所述搭扣卡杆之间连接有搭扣连杆，所述搭扣连杆卡接有搭扣卡座，所述搭扣卡座固定安装于箱盖上；

所述线缆卡紧组件包括支撑杆，所述支撑杆固定安装于底板上，所述支撑杆上固定连接有下卡紧环，所述下卡紧环一端铰接连接有上卡紧环，所述下卡紧环另一端铰接连接有连接螺杆，所述连接螺杆穿过上卡紧环另一端上设置的凹槽，所述连接螺杆上螺纹连接有紧固螺母；

所述螺旋动力组件包括连接支架，所述连接支架固定安装于底板中心，所述连接支架中心固定安装有动力底座，所述动力底座内壁固定安装有多个永磁铁片，所述动力底座中心铰接连接有螺旋连接杆，所述螺旋连接杆上固定安装有多个磁感线圈，所述永磁铁片和磁感线圈呈环状分布且数量一致，所述螺旋连接杆顶部设置有螺旋桨，所述螺旋连接杆顶部固定连接有固定圆头螺母，所述螺旋桨通过固定圆头螺母固定安装于螺旋连接杆上；

所述相机固定组件包括相机固定底座，所述相机固定底座连接有相机转向支座，所述相机转向支座连接有相机连接臂，所述相机连接臂连接有相机连接座，所述相机连接座上固定安装有拍摄相机。

进一步地，所述底板采用铝合金材料制作。

进一步地，所述驱动电机采用伺服调速电机。

进一步地，所述驱动滚轮主体采用铝合金材料制作，所述驱动滚轮边缘采用黑色橡胶材质制作。

进一步地，所述紧固螺母采用蝶形螺母。

进一步地，所述连接支架为十字型。

进一步地，所述磁感线圈采用硅钢片和漆包铜线组成。

进一步地，所述相机固定底座上设置有角度调节槽，所述相机固定底座通过角度调节槽与相机转向支座紧固连接。

本发明实施例具有如下优点：

1、通过设置驱动组件和螺旋动力组件，将电流通入磁感线圈的漆包铜线中，进而产生一个磁场，将硅钢片进行磁化，磁化后的硅钢片与永磁铁片之间产生磁应力，进而推动螺旋连接杆旋转，螺旋桨随之旋转，产生一个向下的压力，再启动所有的驱动组件，驱动组件中的驱动电机转动，通过传动齿轮组调节转速并带动驱动滚轮转动，使机器人开始移动，当前方的驱动滚轮接触墙壁时，在螺旋桨压力的作用下使其保持与墙壁的正压力，驱动滚轮持续转动，机器人开始沿墙壁进行攀爬，实现了机器人的爬墙功能，爬墙能力更加可靠和稳定。

2、通过设置放置箱，将物品放入放置箱内，之后将搭扣连杆卡入搭扣卡座中，扣紧搭扣扳手，通过弹簧搭扣将箱体和箱盖之间扣紧，当需要取出时，反向拉动搭扣扳手使搭扣连杆与搭扣卡座松脱，搭扣卡杆和搭扣弹簧之间的弹力可以提高弹簧搭扣的锁紧效果，防止机器人在移动过程中松脱，而导致的物品掉出的情况，实现了物品进行运送的功能，同时物品的放入和取出更加简单方便。

3、通过设置线缆卡紧组件，使得将线缆卡入线缆卡紧组件中，首先将线缆放到下卡紧环上，之后扣紧上卡紧环，转动连接螺杆使其穿过上卡紧环的凹槽，之后转动紧固螺母拧紧，将线缆卡紧，当机器人沿布线路径行走完毕时，将线缆从线缆卡紧组件中拆下，只需要转动紧固螺母，使连接螺杆与上卡紧环松脱，即可将线缆取出，方便线缆的安装和拆卸，提高机器人布线的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、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得能涵盖的范围内。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的驱动组件结构示意图；

图3为本发明的放置箱结构示意图；

图4为本发明的弹簧搭扣结构示意图；

图5为本发明的线缆卡紧组件结构示意图；

图6为本发明的螺旋动力组件结构示意图；

图7为本发明的相机固定组件结构示意图。

图中：1、底板；2、驱动组件；3、放置箱；4、线缆卡紧组件；5、螺旋动力组件；6、相机固定组件；21、驱动电机；22、传动齿轮组；23、驱动滚轮；24、齿轮固定架；31、箱体；32、箱盖；33、合页；34、弹簧搭扣；341、搭扣底座；342、搭扣扳手；343、搭扣卡杆；344、搭扣弹簧；345、搭扣连杆；346、搭扣卡座；41、支撑杆；42、下卡紧环；43、上卡紧环；44、连接螺杆；45、紧固螺母；51、连接支架；52、动力底座；53、永磁铁片；54、螺旋连接杆；55、磁感线圈；56、螺旋桨；57、固定圆头螺母；61、相机固定底座；62、相机转向支座；63、相机连接臂；64、相机连接座；65、拍摄相机。

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，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。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，属于“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品、或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造的上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参照说明书附图1-7，一种多功能爬墙机器人，包括底板1，底板1为矩形板状，底板1的四个角上均安装有一驱动组件2，底板1上表面一侧固定安装有放置箱3，放置箱3一侧固定安装有线缆卡紧组件4，底板1上表面中心固定安装有螺旋动力组件5，底板1上表面一侧固定安装有相机固定组件6；

驱动组件2包括驱动电机21，驱动电机21固定安装于底板1上，驱动电机21的动力轴固定连接有传动齿轮组22，传动齿轮组22固定连接有驱动滚轮23，传动齿轮组22连接有齿轮固定架24，传动齿轮组22铰接安装于齿轮固定架24上；

放置箱3包括箱体31，箱体31固定安装于底板1上，箱体31上方设置有箱盖32，箱体31一端和箱盖32一端之间铰接连接有一组合页33，箱体31另一端和箱盖32另一端之间连接有一组弹簧搭扣34；

弹簧搭扣34包括搭扣底座341，搭扣底座341固定安装于箱体31上，搭扣底座341上铰接连接有搭扣扳手342，搭扣扳手342铰接连接有一组搭扣卡杆343，搭扣卡杆343由两个T型板组成，T型板之间设置有搭扣弹簧344，一组搭扣卡杆343之间连接有搭扣连杆345，搭扣连杆345卡接有搭扣卡座346，搭扣卡座346固定安装于箱盖32上；

线缆卡紧组件4包括支撑杆41，支撑杆41固定安装于底板1上，支撑杆41上固定连接有下卡紧环42，下卡紧环42一端铰接连接有上卡紧环43，下卡紧环42另一端铰接连接有连接螺杆44，连接螺杆44穿过上卡紧环43另一端上设置的凹槽，连接螺杆44上螺纹连接有紧固螺母45；

螺旋动力组件5包括连接支架51，连接支架51固定安装于底板1中心，连接支架51中心固定安装有动力底座52，动力底座52内壁固定安装有多个永磁铁片53，动力底座52中心铰接连接有螺旋连接杆54，螺旋连接杆54上固定安装有多个磁感线圈55，永磁铁片53和磁感线圈55呈环状分布且数量一致，螺旋连接杆54顶部设置有螺旋桨56，螺旋连接杆54顶部固定连接有固定圆头螺母57，螺旋桨56通过固定圆头螺母57固定安装于螺旋连接杆54上；

相机固定组件6包括相机固定底座61，相机固定底座61连接有相机转向支座62，相机转向支座62连接有相机连接臂63，相机连接臂63连接有相机连接座64，相机连接座64上固定安装有拍摄相机65。

其中，底板1采用铝合金材料制作，铝合金材料具有重量轻、强度高的特点，在保证底板1强度的情况下减少机器人重量，提高机器人的爬墙能力；驱动电机21采用伺服调速电机，通过控制四个驱动电机21的转动速度，当转动速度相同时，机器人直线行走，当左右两组驱动电机21转速具有差值时，机器人进行拐弯运动；驱动滚轮23主体采用铝合金材料制作，驱动滚轮23边缘采用黑色橡胶材质制作，通过铝合金材料增加驱动滚轮23的强度并降低重量，黑色橡胶可以提高机器人的抓地能力，防止打滑影响使用；紧固螺母45采用蝶形螺母，蝶形螺母可以在没有扳手的情况下进行拧紧和松开，使得机器人的使用更加方便，提高机器人实用性；连接支架51为十字型，通过连接支架51将连接支架51牢固地与底板1连接为一体，提高机器人的稳定性；磁感线圈55采用硅钢片和漆包铜线组成，当漆包铜线内通入电流时会产生一个磁场，将硅钢片进行磁化，磁化后的硅钢片与永磁铁片53之间产生磁应力，进而推动磁感线圈55旋转，为机器人的爬墙运动提供了正压力；相机固定底座61上设置有角度调节槽，相机固定底座61通过角度调节槽与相机转向支座62紧固连接，通过对相机转向支座62的角度进行调节，使得拍摄相机65可以朝向不同的方向，适应不同的使用目的，提高机器人实用性。

本发明实施例的使用过程如下：

使用时，将机器人放置于地面，先启动螺旋动力组件5，将电流通入磁感线圈55的漆包铜线中，进而产生一个磁场，将硅钢片进行磁化，磁化后的硅钢片与永磁铁片53之间产生磁应力，进而推动螺旋连接杆54旋转，螺旋桨56随之旋转，产生一个向下的压力，再启动所有的驱动组件2,驱动组件2中的驱动电机21转动，通过传动齿轮组22调节转速并带动驱动滚轮23转动，使机器人开始移动，当前方的驱动滚轮23接触墙壁时，在螺旋桨56压力的作用下使其保持与墙壁的正压力，驱动滚轮23持续转动，机器人开始沿墙壁进行攀爬，实现了机器人的爬墙功能；当需要用机器人进行远距离物品运输时，可以将物品放入放置箱3内，之后将搭扣连杆345卡入搭扣卡座346中，扣紧搭扣扳手342，通过弹簧搭扣34将箱体31和箱盖32之间扣紧，当需要取出时，反向拉动搭扣扳手342使搭扣连杆345与搭扣卡座346松脱，搭扣卡杆343和搭扣弹簧344之间的弹力可以提高弹簧搭扣34的锁紧效果，防止机器人在移动过程中松脱，而导致的物品掉出的情况；有时需要使用机器人进行墙壁上的横向布线功能，通过将线缆卡入线缆卡紧组件4中，首先将线缆放到下卡紧环42上，之后扣紧上卡紧环43，转动连接螺杆44使其穿过上卡紧环43的凹槽，之后转动紧固螺母45拧紧，将线缆卡紧，当机器人沿布线路径行走完毕时，将线缆从线缆卡紧组件4中拆下，只需要转动紧固螺母45，使连接螺杆44与上卡紧环43松脱，即可将线缆取出，方便线缆的安装和拆卸。

本发明的好处有，一是通过设置驱动组件2和螺旋动力组件5，将电流通入磁感线圈55的漆包铜线中，进而产生一个磁场，将硅钢片进行磁化，磁化后的硅钢片与永磁铁片53之间产生磁应力，进而推动螺旋连接杆54旋转，螺旋桨56随之旋转，产生一个向下的压力，再启动所有的驱动组件2,驱动组件2中的驱动电机21转动，通过传动齿轮组22调节转速并带动驱动滚轮23转动，使机器人开始移动，当前方的驱动滚轮23接触墙壁时，在螺旋桨56压力的作用下使其保持与墙壁的正压力，驱动滚轮23持续转动，机器人开始沿墙壁进行攀爬，实现了机器人的爬墙功能，爬墙能力更加可靠和稳定；二是通过设置放置箱3，将物品放入放置箱3内，之后将搭扣连杆345卡入搭扣卡座346中，扣紧搭扣扳手342，通过弹簧搭扣34将箱体31和箱盖32之间扣紧，当需要取出时，反向拉动搭扣扳手342使搭扣连杆345与搭扣卡座346松脱，搭扣卡杆343和搭扣弹簧344之间的弹力可以提高弹簧搭扣34的锁紧效果，防止机器人在移动过程中松脱，而导致的物品掉出的情况，实现了物品进行运送的功能，同时物品的放入和取出更加简单方便；三是通过设置线缆卡紧组件4，使得将线缆卡入线缆卡紧组件4中，首先将线缆放到下卡紧环42上，之后扣紧上卡紧环43，转动连接螺杆44使其穿过上卡紧环43的凹槽，之后转动紧固螺母45拧紧，将线缆卡紧，当机器人沿布线路径行走完毕时，将线缆从线缆卡紧组件4中拆下，只需要转动紧固螺母45，使连接螺杆44与上卡紧环43松脱，即可将线缆取出，方便线缆的安装和拆卸，提高机器人布线的效率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，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。

Claims (8)

1.一种多功能爬墙机器人，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)为矩形板状，所述底板(1)的四个角上均安装有一驱动组件(2)，所述底板(1)上表面一侧固定安装有放置箱(3)，所述放置箱(3)一侧固定安装有线缆卡紧组件(4)，所述底板(1)上表面中心固定安装有螺旋动力组件(5)，所述底板(1)上表面一侧固定安装有相机固定组件(6)；

所述驱动组件(2)包括驱动电机(21)，所述驱动电机(21)固定安装于底板(1)上，所述驱动电机(21)的动力轴固定连接有传动齿轮组(22)，所述传动齿轮组(22)固定连接有驱动滚轮(23)，所述传动齿轮组(22)连接有齿轮固定架(24)，所述传动齿轮组(22)铰接安装于齿轮固定架(24)上；

所述放置箱(3)包括箱体(31)，所述箱体(31)固定安装于底板(1)上，所述箱体(31)上方设置有箱盖(32)，所述箱体(31)一端和箱盖(32)一端之间铰接连接有一组合页(33)，所述箱体(31)另一端和箱盖(32)另一端之间连接有一组弹簧搭扣(34)；

所述弹簧搭扣(34)包括搭扣底座(341)，所述搭扣底座(341)固定安装于箱体(31)上，所述搭扣底座(341)上铰接连接有搭扣扳手(342)，所述搭扣扳手(342)铰接连接有一组搭扣卡杆(343)，所述搭扣卡杆(343)由两个T型板组成，所述T型板之间设置有搭扣弹簧(344)，一组所述搭扣卡杆(343)之间连接有搭扣连杆(345)，所述搭扣连杆(345)卡接有搭扣卡座(346)，所述搭扣卡座(346)固定安装于箱盖(32)上；

所述线缆卡紧组件(4)包括支撑杆(41)，所述支撑杆(41)固定安装于底板(1)上，所述支撑杆(41)上固定连接有下卡紧环(42)，所述下卡紧环(42)一端铰接连接有上卡紧环(43)，所述下卡紧环(42)另一端铰接连接有连接螺杆(44)，所述连接螺杆(44)穿过上卡紧环(43)另一端上设置的凹槽，所述连接螺杆(44)上螺纹连接有紧固螺母(45)；

所述螺旋动力组件(5)包括连接支架(51)，所述连接支架(51)固定安装于底板(1)中心，所述连接支架(51)中心固定安装有动力底座(52)，所述动力底座(52)内壁固定安装有多个永磁铁片(53)，所述动力底座(52)中心铰接连接有螺旋连接杆(54)，所述螺旋连接杆(54)上固定安装有多个磁感线圈(55)，所述永磁铁片(53)和磁感线圈(55)呈环状分布且数量一致，所述螺旋连接杆(54)顶部设置有螺旋桨(56)，所述螺旋连接杆(54)顶部固定连接有固定圆头螺母(57)，所述螺旋桨(56)通过固定圆头螺母(57)固定安装于螺旋连接杆(54)上；

所述相机固定组件(6)包括相机固定底座(61)，所述相机固定底座(61)连接有相机转向支座(62)，所述相机转向支座(62)连接有相机连接臂(63)，所述相机连接臂(63)连接有相机连接座(64)，所述相机连接座(64)上固定安装有拍摄相机(65)。

2.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述底板(1)采用铝合金材料制作。

3.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述驱动电机(21)采用伺服调速电机。

4.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述驱动滚轮(23)主体采用铝合金材料制作，所述驱动滚轮(23)边缘采用黑色橡胶材质制作。

5.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述紧固螺母(45)采用蝶形螺母。

6.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述连接支架(51)为十字型。

7.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述磁感线圈(55)采用硅钢片和漆包铜线组成。

8.如权利要求1所述的一种多功能爬墙机器人，其特征在于：所述相机固定底座(61)上设置有角度调节槽，所述相机固定底座(61)通过角度调节槽与相机转向支座(62)紧固连接。

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