CN112339877B - 一种稳定性高的攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定性高的攀爬机器人，属于机器人技术领域，为解决吸盘吸附只适合光滑的表面，而磁铁吸附方式只适合金属表面，不能满足其他表面的攀爬需求的问题。所述壳体四个拐角处均设置有驱动座，所述壳体一侧中间位置的上方设置有转动盘，所述转动盘的上方固定安装有夹臂架，所述壳体的另一侧安装有辅助架，且辅助架与壳体之间通过转轴转动连接，所述驱动座包括驱动带机构、驱动架和吸附盘，且驱动架位于驱动带机构的两侧，所述吸附盘与驱动架固定连接，所述吸附盘位于驱动座的四个拐角处和中间位置的两侧，所述壳体的一侧设置有操纵轮。

Description

一种稳定性高的攀爬机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是一种稳定性高的攀爬机器人。

背景技术

随着现代社会的发展，人们在高空进行作业的情况也越来越多，如果实采摘、路灯更换、管道检修、军事侦察等。在高空作业时，工作人员的劳动强度大、危险程度高，其人身安全难以得到可靠的保证，同时劳动效率也不高。因此，攀爬机器人近些年逐渐成为国内外机器人领域的研究热点。

目前市面上的大多通过吸盘吸附或是磁铁吸附的方式实现攀爬，这一类攀爬方法确实可以实现攀爬的需求，但是对攀爬物体的表面有一定要求，吸盘吸附只适合光滑的表面，而磁铁吸附方式只适合金属表面，不能满足其他表面的攀爬需求，因此市场上急需一种稳定性高的攀爬机器人来解决这些问题。

发明内容

发明目的：提供一种稳定性高的攀爬机器人，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种稳定性高的攀爬机器人，包括壳体，所述壳体四个拐角处均设置有驱动座，所述壳体一侧中间位置的上方设置有转动盘，所述转动盘的上方固定安装有夹臂架，所述壳体的另一侧安装有辅助架，且辅助架与壳体之间通过转轴转动连接，所述驱动座包括驱动带机构、驱动架和吸附盘，且驱动架位于驱动带机构的两侧，所述吸附盘与驱动架固定连接，所述吸附盘位于驱动座的四个拐角处和中间位置的两侧，所述壳体的一侧设置有操纵轮，所述夹臂架的一端固定安装有手指气缸，所述吸附盘包括吸附盘架、吸附盘升降伸缩杆、吸附盘固定座、吸附盘支撑杆、吸附盘升降环、限位盘、吸附盘传动杆、滑动脚、限位槽、滑槽、滑块、吸附块和吸附盘锁定伸缩杆，所述吸附块位于滑动脚的下端。

在进一步的实施例中，所述壳体的内部设置有驱动轴，所述驱动轴的两端均延伸至壳体的外部，且驱动轴两端的外部套装有驱动轮，驱动轮设置有八个，且相邻驱动轮的外部设置有履带，且履带与驱动轮传动连接，能够通过手指气缸对需要修复的装置进行夹持，驱动轴用于驱动驱动带机构转动，履带上用于贴合吸盘和磁铁。

在进一步的实施例中，所述履带的外侧固定设置有吸盘，所述履带的内侧固定设置有磁铁，且吸盘与磁铁对应设置，所述驱动轴与驱动架之间通过轴承转动连接，能够通过吸盘和磁铁实现对光滑墙面和金属墙面的吸附，能够通过吸盘来对光滑的墙面进行吸取，通过吸盘对金属墙面进行吸附。

在进一步的实施例中，所述驱动轮与驱动轴通过花键固定连接，所述驱动轮的外端设置有十个推动脚，且十个推动脚沿驱动轮的中心呈环形分布，相邻所述推动脚之间设置有磁铁槽，且磁铁的一端延伸至磁铁槽的内部，能够通过磁铁槽给磁铁的放置提供空间。

在进一步的实施例中，所述吸附盘架与驱动架固定连接，所述吸附盘架和吸附盘固定座之间通过吸附盘升降伸缩杆固定连接，所述吸附盘固定座下方的中间位置处设置有吸附盘支撑杆，所述吸附盘支撑杆底端的外侧设置有限位盘，所述吸附盘支撑杆的外部设置有吸附盘升降环，且吸附盘升降环位于吸附盘固定座的下方，所述吸附盘升降环与吸附盘支撑杆滑动连接，所述吸附盘固定座与吸附盘升降环之间通过吸附盘锁定伸缩杆活动连接，能够通过各结构的设置来实现吸附盘通过收缩来实现对墙面的抓取。

在进一步的实施例中，所述限位盘的内部设置有限位槽，所述限位槽的内部设置有滑动脚，所述滑动脚与吸附盘升降环之间通过吸附盘传动杆传动连接，且吸附盘传动杆与滑动脚与吸附盘升降环通过转轴转动连接，所述限位槽的两侧设置有滑槽，所述滑动脚的两侧均设置有滑块，且滑块与滑槽滑动连接，能够通过滑槽和滑块相关限制来对滑动脚进行限位。

在进一步的实施例中，所述滑动脚设置有若干个，且若干个滑动脚沿驱动架与吸附盘架之间的垂直线为中心呈扇形分布，能够通过若干个滑动脚来控制吸附块实现抓取动作，通过扇形分布让六个吸附盘相互对应提高吸附力。

在进一步的实施例中，所述吸附块为中心向吸附盘支撑杆方向倾斜，所述吸附块等距设置有若干个，且吸附块的夹角沿远离吸附盘支撑杆方向逐次递增，能够通过吸附块来对墙面进行抓取。

在进一步的实施例中，所述壳体上端内壁的中间位置处设置有主动电机，所述主动电机靠近操纵轮的一侧设置有转动盘驱动电机，且转动盘驱动电机与转动盘传动连接，所述壳体一侧的内部固定安装有操纵轮驱动电机，且操纵轮驱动电机与操纵轮的上端传动连接，所述主动电机的下方设置有主动杆，且主动电机与主动杆之间通过齿轮传动连接，所述主动杆的两侧均设置有驱动伸缩杆，所述驱动伸缩杆远离主动杆的一端设置有从动杆，所述从动杆的外部设置有从动杆支撑座，所述壳体的内壁设置有从动杆支撑座滑槽座，且从动杆支撑座滑槽座与从动杆支撑座滑动连接，所述驱动轴与从动杆之间通过蜗轮传动连接，所述从动杆与驱动轴之间通过轴套连接，且轴套与从动杆与驱动轴通过轴承固定连接，能够通过各机构的设置实现驱动座移动性的控制，同时轴套能对从动杆和驱动轴之间的位置进行固定。

有益效果：

1.本发明通过设置六个吸附盘从六个不同的方向对攀爬面进行抓紧动作，从而让各方向的固定都更加稳定，同时吸附盘的抓取动作靠吸附盘锁定伸缩杆进行整体控制，因此会更加协调，通过多个滑动脚夹紧之后吸附块与吸附面之间的摩擦力和夹紧力实现对墙面的固定抓取，同时通过驱动伸缩杆来驱动两个前后两个驱动座之间的距离进行调整，从而在夹持固定的同时通过驱动座的调整来实现攀爬动作，解决了目前市面上的大多通过吸盘吸附或是磁铁吸附的方式实现攀爬，这一类攀爬方法确实可以实现攀爬的需求，但是对攀爬物体的表面有一定要求，吸盘吸附只适合光滑的表面，而磁铁吸附方式只适合金属表面，不能满足其他表面的攀爬需求的问题。

2.本发明通过设置驱动带机构同时满足了吸盘吸附固定和磁铁吸附的固定方式，通过驱动轮来带动履带进行滚动，在滚动的同时便实现了前侧吸盘和磁铁的吸附，后侧吸盘和磁铁的脱离，从而实现装置向前的滚动攀爬，实现了多元化的攀爬方式，从而可以根据攀爬面的不同选择合适的攀爬方式，驱动轮外侧的磁铁槽给转动时磁铁提供了收纳空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明驱动座的结构示意图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为本发明驱动带机构的结构示意图；

图5为本发明吸附盘的结构示意图；

图6为本发明驱动轮的结构示意图；

图7为本发明滑动脚的仰视图。

图中：壳体1、驱动座2、辅助架3、夹臂架4、操纵轮5、手指气缸6、驱动带机构7、驱动架8、吸附盘9、履带10、吸盘11、磁铁12、驱动轮13、驱动轴14、吸附盘架15、吸附盘升降伸缩杆16、吸附盘固定座17、吸附盘支撑杆18、吸附盘升降环19、限位盘20、吸附盘传动杆21、滑动脚22、限位槽23、滑槽24、滑块25、吸附块26、推动脚27、磁铁槽28、蜗轮29、转动盘30、转动盘驱动电机31、操纵轮驱动电机32、主动电机33、主动杆34、驱动伸缩杆35、从动杆支撑座36、从动杆支撑座滑槽座37、从动杆38、吸附盘锁定伸缩杆39。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

请参阅图1-7，本发明提供的一种实施例：一种稳定性高的攀爬机器人，包括壳体1，壳体1四个拐角处均设置有驱动座2，壳体1一侧中间位置的上方设置有转动盘30，转动盘30用于调节夹臂架4的方向，转动盘30的上方固定安装有夹臂架4，壳体1的另一侧安装有辅助架3，且辅助架3与壳体1之间通过转轴转动连接，驱动座2包括驱动带机构7、驱动架8和吸附盘9，驱动带机构7用于向前滚动，从而实现移动需求，且驱动架8位于驱动带机构7的两侧，吸附盘9与驱动架8固定连接，吸附盘9位于驱动座2的四个拐角处和中间位置的两侧，吸附盘9通过夹持对壳体1的一侧设置有操纵轮5，通过操纵轮5可以对装置的移动方向进行调整，夹臂架4的一端固定安装有手指气缸6，吸附盘9包括吸附盘架15、吸附盘升降伸缩杆16、吸附盘固定座17、吸附盘支撑杆18、吸附盘升降环19、限位盘20、吸附盘传动杆21、滑动脚22、限位槽23、滑槽24、滑块25、吸附块26和吸附盘锁定伸缩杆39，吸附块26位于滑动脚22的下端。

进一步，手指气缸6可以对需要修理装置进行夹持，壳体的内部设置有驱动轴14，驱动轴14的两端均延伸至壳体1的外部，且驱动轴14两端的外部套装有驱动轮13，驱动轮13用于驱动履带10进行滚动，驱动轮13设置有八个，且相邻驱动轮13的外部设置有履带10，且履带10与驱动轮13传动连接。

进一步，履带10的外侧固定设置有吸盘11，吸盘11用于吸附光滑的墙面，履带10的内侧固定设置有磁铁12，磁铁12用于吸附金属墙面，且吸盘11与磁铁12对应设置，驱动轴14与驱动架8之间通过轴承转动连接。

进一步，驱动轮13与驱动轴14通过花键固定连接，驱动轮13的外端设置有十个推动脚27，且十个推动脚27沿驱动轮13的中心呈环形分布，相邻推动脚27之间设置有磁铁槽28，且磁铁12的一端延伸至磁铁槽28的内部，磁铁槽28给磁铁12的放置提供空间。

进一步，吸附盘架15与驱动架8固定连接，吸附盘架15和吸附盘固定座17之间通过吸附盘升降伸缩杆16固定连接，吸附盘固定座17下方的中间位置处设置有吸附盘支撑杆18，吸附盘支撑杆18底端的外侧设置有限位盘20，吸附盘支撑杆18的外部设置有吸附盘升降环19，且吸附盘升降环19位于吸附盘固定座17的下方，吸附盘升降环19与吸附盘支撑杆18固定连接，吸附盘固定座17与吸附盘升降环19之间通过吸附盘锁定伸缩杆39活动连接，通过活动连接让吸附盘升降环19可以上下活动。

进一步，限位盘20的内部设置有限位槽23，限位槽23给滑动脚22的移动提供空间，限位槽23的内部设置有滑动脚22，滑动脚22用于固定设置吸附块26，滑动脚22与吸附盘升降环19之间通过吸附盘传动杆21传动连接，且吸附盘传动杆21与滑动脚22与吸附盘升降环19通过转轴转动连接，吸附盘传动杆21用于将吸附盘升降环19的上下移动改变为滑动脚22的左右滑动，限位槽23的两侧设置有滑槽24，滑动脚22的两侧均设置有滑块25，且滑块25与滑槽24滑动连接，滑槽24和滑块25相互配合给滑动脚22的移动进行限位。

进一步，滑动脚22设置有若干个，且若干个滑动脚22沿驱动架8与吸附盘架15之间的垂直线为中心呈扇形分布，通过滑动脚22扇形分布让六个吸附盘9向中心进行夹持，从而互相牵制和限位。

进一步，吸附块26为中心向吸附盘支撑杆18方向倾斜，吸附块26等距设置有若干个，且吸附块26的夹角沿远离吸附盘支撑杆18方向逐次递增，通过角度的调节让最外侧的吸附块26与墙面抓取的垂直方向阻力更大，从而提升抓取力。

进一步，壳体1上端内壁的中间位置处设置有主动电机33，主动电机33靠近操纵轮5的一侧设置有转动盘驱动电机31，且转动盘驱动电机31与转动盘30传动连接，壳体1一侧的内部固定安装有操纵轮驱动电机32，且操纵轮驱动电机32与操纵轮5的上端传动连接，主动电机33的下方设置有主动杆34，且主动电机33与主动杆34之间通过齿轮传动连接，主动杆34的两侧均设置有驱动伸缩杆35，驱动伸缩杆35远离主动杆34的一端设置有从动杆38，从动杆38的外部设置有从动杆支撑座36，壳体1的内壁设置有从动杆支撑座滑槽座37，且从动杆支撑座滑槽座37与从动杆支撑座36滑动连接，驱动轴14与从动杆38之间通过蜗轮29传动连接，从动杆38与驱动轴14之间通过轴套连接，且轴套与从动杆38与驱动轴14通过轴承固定连接，通过各机构的设置实现了对驱动座2位置的调节。

工作原理：使用时，首先对攀爬墙壁进行观察，当材质为玻璃或是金属材料时，便可以选择驱动座2上的驱动带机构7来成为爬行的方式，此时便可以通过开启主动电机33，通过齿轮动将主动电机33的转动传递给主动杆34，主动杆34的转动通过驱动伸缩杆35的传动给从动杆38，此时从动杆38通过涡轮传动给驱动轴14，驱动轴14两端的外侧均设置有驱动轮13，此时驱动轮13便驱动履带10向前滚动，此时吸盘11便可以吸附在墙面上，同时金属墙面时，履带10内侧的磁铁12便会因磁力吸附在墙体表面，从而实现在墙体上的吸附，同时壳体1上方一侧设置的辅助架3在装置进行爬升时，在前侧充当辅助轮的作用，提高装置刑警的平稳性，而后侧通过操纵轮驱动电机32控制的方向的操纵轮5转动便可以调整装置的行驶方向，当到达目标位置时，便可以驱动夹臂架4来调节手指气缸6的位置，最后通过手指气缸6对目标物体进行修理，当攀爬墙壁不属于玻璃或是金属材料时，便可以通过吸附盘9来实现对墙壁的吸附，首先让吸附盘升降伸缩杆16延伸，从而让吸盘11离开墙面，吸附盘9设备架起，此时收缩吸附盘锁定伸缩杆39，便可以将吸附盘升降环19整体向上带动，此时吸附盘升降环19便会带动吸附盘传动杆21整体移动，吸附盘传动杆21与吸附盘升降环19连接的一端向上移动，而吸附盘传动杆21的一侧便会向吸附盘支撑杆18一侧驱动，而滑动脚22被滑槽24和滑块25限位的滑动脚22便会被吸附盘传动杆21带动向吸附盘支撑杆18一侧移动，移动时吸附块26便会对墙壁进行抓取，每个吸附盘9上都设置了多个滑动脚22实现对墙壁的抓取，而每个驱动座2上相对设置有六个吸附盘9，通过相互的配合便可实现对墙面的紧密抓取，而移动时，便可让靠近操纵轮5的两个驱动座2的吸附盘9进行抓取，此时收缩另两个驱动座2的吸附盘9上的吸附盘升降伸缩杆16，让其脱离墙面，此时伸展远离操纵轮5的驱动伸缩杆35将远离操纵轮5的两个驱动座2向上推动，推动时从动杆38外侧的从动杆支撑座36的下端在从动杆支撑座滑槽座37的内部滑动，在驱动座2移动到设定位置便可以驱动下方的吸附盘9进行抓取，此时靠近操纵轮5一侧的驱动座2上的吸附盘9松开抓取，收缩吸附盘升降伸缩杆16，通过靠近操纵轮5的驱动伸缩杆35进行收缩来驱动靠近操纵轮5一侧的驱动座2向上移动，通过不停的调节两个驱动座2之间距离来向前移动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种稳定性高的攀爬机器人，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）四个拐角处均设置有驱动座（2），所述壳体（1）一侧中间位置的上方设置有转动盘（30），所述转动盘（30）的上方固定安装有夹臂架（4），所述壳体（1）的另一侧安装有辅助架（3），且辅助架（3）与壳体（1）之间通过转轴转动连接，所述驱动座（2）包括驱动带机构（7）、驱动架（8）和吸附盘（9），且驱动架（8）位于驱动带机构（7）的两侧，所述吸附盘（9）与驱动架（8）固定连接，所述吸附盘（9）位于驱动座（2）的四个拐角处和中间位置的两侧，所述壳体（1）的一侧设置有操纵轮（5），所述夹臂架（4）的一端固定安装有手指气缸（6），所述吸附盘（9）包括吸附盘架（15）、吸附盘升降伸缩杆（16）、吸附盘固定座（17）、吸附盘支撑杆（18）、吸附盘升降环（19）、限位盘（20）、吸附盘传动杆（21）、滑动脚（22）、限位槽（23）、滑槽（24）、滑块（25）、吸附块（26）和吸附盘锁定伸缩杆（39），所述吸附块（26）位于滑动脚（22）的下端。

2.根据权利要求1所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述壳体的内部设置有驱动轴（14），所述驱动轴（14）的两端均延伸至壳体（1）的外部，且驱动轴（14）两端的外部套装有驱动轮（13），驱动轮（13）设置有八个，且相邻驱动轮（13）的外部设置有履带（10），且履带（10）与驱动轮（13）传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述履带（10）的外侧固定设置有吸盘（11），所述履带（10）的内侧固定设置有磁铁（12），且吸盘（11）与磁铁（12）对应设置，所述驱动轴（14）与驱动架（8）之间通过轴承转动连接。

4.根据权利要求2所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述驱动轮（13）与驱动轴（14）通过花键固定连接，所述驱动轮（13）的外端设置有十个推动脚（27），且十个推动脚（27）沿驱动轮（13）的中心呈环形分布，相邻所述推动脚（27）之间设置有磁铁槽（28），且磁铁（12）的一端延伸至磁铁槽（28）的内部。

5.根据权利要求1所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述吸附盘架（15）与驱动架（8）固定连接，所述吸附盘架（15）和吸附盘固定座（17）之间通过吸附盘升降伸缩杆（16）固定连接，所述吸附盘固定座（17）下方的中间位置处设置有吸附盘支撑杆（18），所述吸附盘支撑杆（18）底端的外侧设置有限位盘（20），所述吸附盘支撑杆（18）的外部设置有吸附盘升降环（19），且吸附盘升降环（19）位于吸附盘固定座（17）的下方，所述吸附盘升降环（19）与吸附盘支撑杆（18）滑动连接，所述吸附盘固定座（17）与吸附盘升降环（19）之间通过吸附盘锁定伸缩杆（39）活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述限位盘（20）的内部设置有限位槽（23），所述限位槽（23）的内部设置有滑动脚（22），所述滑动脚（22）与吸附盘升降环（19）之间通过吸附盘传动杆（21）传动连接，且吸附盘传动杆（21）与滑动脚（22）与吸附盘升降环（19）通过转轴转动连接，所述限位槽（23）的两侧设置有滑槽（24），所述滑动脚（22）的两侧均设置有滑块（25），且滑块（25）与滑槽（24）滑动连接。

7.根据权利要求5所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述滑动脚（22）设置有若干个，且若干个滑动脚（22）沿驱动架（8）与吸附盘架（15）之间的垂直线为中心呈扇形分布。

8.根据权利要求1所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述吸附块（26）为中心向吸附盘支撑杆（18）方向倾斜，所述吸附块（26）等距设置有若干个，且吸附块（26）的夹角沿远离吸附盘支撑杆（18）方向逐次递增。

9.根据权利要求1所述的一种稳定性高的攀爬机器人，其特征在于：所述壳体（1）上端内壁的中间位置处设置有主动电机（33），所述主动电机（33）靠近操纵轮（5）的一侧设置有转动盘驱动电机（31），且转动盘驱动电机（31）与转动盘（30）传动连接，所述壳体（1）一侧的内部固定安装有操纵轮驱动电机（32），且操纵轮驱动电机（32）与操纵轮（5）的上端传动连接，所述主动电机（33）的下方设置有主动杆（34），且主动电机（33）与主动杆（34）之间通过齿轮传动连接，所述主动杆（34）的两侧均设置有驱动伸缩杆（35），所述驱动伸缩杆（35）远离主动杆（34）的一端设置有从动杆（38），所述从动杆（38）的外部设置有从动杆支撑座（36），所述壳体（1）的内壁设置有从动杆支撑座滑槽座（37），且从动杆支撑座滑槽座（37）与从动杆支撑座（36）滑动连接，所述从动杆（38）与驱动轴（14）之间通过蜗轮（29）传动连接，所述从动杆（38）与驱动轴（14）之间通过轴套连接，且轴套与从动杆（38）与驱动轴（14）通过轴承固定连接。

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