CN112829846B - 一种爬壁机器人及其壁面过渡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种爬壁机器人及其壁面过渡方法。所述爬壁机器人包括两个单体机器人，单体机器人包括底盘、反推力机构和三组平动机构，反推力机构包括主旋翼、外框架和第一驱动机构，主旋翼固定于外框架内，第一驱动机构适于驱动主旋翼及外框架旋转；平动机构包括平动轮组和第二驱动机构，平动轮组包括轮毂和轮胎，轮毂与第二驱动机构连接，多个所述轮胎适于沿所述轮毂的圆周方向分布，且所述轮胎适于绕其中心轴孔方向自转。本发明能够实现爬壁机器人的前后左右平动、斜行平动、原地转弯等运动以及爬壁机器人在不同壁面间的运动，移动灵活，避障能力强。

Description

一种爬壁机器人及其壁面过渡方法

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体而言，涉及一种爬壁机器人及其壁面过渡方法。

背景技术

爬壁机器人将机器技术、地面移动技术、吸附技术三者相结合,它可以携带专用的设备,代替人在竖直壁面上进行工作，现已应用于工业、救援、侦查、壁面清洁等领域。爬壁机器人的出现可以使人类避免从事危险的高空作业,改善了操作人员的工作环境，降低了操作的危险性，大大提高了工作效率。

目前大多数爬壁机器人采用负压形式，利用负压将机器人吸附在壁面上，这种方式需要复杂的密封装置对其密封，当遇到凹凸不平的壁面时容易失压，无法进行工作。另外，现在大多数爬壁机器人的运动机构都是轮式和履带式，进行壁面工作时运动不够灵活，在遇到工况复杂、有很多障碍物的壁面时，机器人移动不灵活，避障能力较差。

发明内容

本发明解决的问题是负压爬壁机器人工作过程中易出现失压而无法正常工作，轮式和履带式爬壁机器人运动不灵活，避障能力较差等问题。

为解决上述问题中的至少一个方面，本发明提供一种爬壁机器人，包括两个单体机器人，每个所述单体机器人包括底盘以及设置于所述底盘上的反推力机构和三组平动机构，三组所述平动机构分别设置于所述底盘的左右两侧及前后方向的其中一侧，两个所述单体机器人的所述底盘之间转动连接；

所述反推力机构包括主旋翼、外框架和第一驱动机构，所述主旋翼固定于所述外框架内，所述第一驱动机构适于驱动所述主旋翼及所述外框架旋转，使得所述主旋翼提供压力或升力；

每个所述平动机构包括平动轮组和第二驱动机构，所述第二驱动机构和所述第一驱动机构均设置于所述底盘上，所述平动轮组适于与壁面接触；

所述平动轮组包括轮毂和多个轮胎，所述轮毂与所述第二驱动机构连接，多个所述轮胎适于沿所述轮毂的圆周方向分布，且所述轮胎适于绕其中心轴孔方向自转；

设置于所述底盘两侧的平动轮组适于在所述第二驱动机构的作用下控制所述单体机器人前后方向平动，并适于在所述轮胎的自转作用下控制所述单体机器人左右方向平动；

设置于所述底盘前后方向的其中一侧的平动轮组适于在所述第二驱动机构的作用下控制所述单体机器人左右方向平动，并适于在所述轮胎的自转作用下控制所述单体机器人前后方向平动。

优选地，所述轮毂的圆周侧面上设置有适于容纳所述轮胎的槽，所述槽的数量与所述轮胎的数量相等，且所述槽沿所述轮毂的周向均匀分布。

优选地，所述轮胎适于套设于所述支撑杆上，所述支撑杆的数量与所述轮胎的数量相等，所述支撑杆的两端设置于所述槽的两个侧壁，所述轮胎适于绕所述支撑杆转动。

优选地，所述平动轮组还包括滚动轴承，所述滚动轴承套设于所述支撑杆上且所述滚动轴承设置于所述轮胎的两侧。

优选地，所述平动轮组还包括卡簧，所述卡簧套设于所述支撑杆上，所述卡簧适于对所述滚动轴承进行限位。

优选地，所述第一驱动机构包括无刷电机，所述无刷电机设置于所述外框架内，所述无刷电机的输出轴与所述主旋翼连接，所述无刷电机适于驱动所述主旋翼旋转。

优选地，所述第一驱动电机还包括舵机，所述反推力机构还包括支撑座、连接轴及舵机安装座；

所述外框架为筒形结构，所述外框架的径向两端分别与所述连接轴和所述舵机的输出轴连接，所述连接轴与所述支撑座连接，所述舵机与所述舵机安装座连接，所述支撑座和所述舵机安装座均固定于所述底盘上。

优选地，还包括旋转连接机构，两个单体机器人的底盘通过所述旋转连接机构连接，所述旋转连接机构包括相互铰接的第一连接扣和第二连接扣，所述第一连接扣和所述第二连接扣分别与所述单体机器人连接。

本发明还提供一种爬壁机器人的壁面过渡方法，基于如上所述的爬壁机器人，包括：

当所述爬壁机器人在第一壁面上运动时，两个单体机器人的主旋翼与底盘平行，且两个所述单体机器人的主旋翼均旋转；

当所述爬壁机器人由第一壁面运动至与所述第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，位于前端的单体机器人的外框架逆时针旋转第一角度α，其中，90°＜α＜180°，所述位于前端的单体机器人的位于前端的平动轮组的轮胎适于在所述第二壁面上绕所述轮胎的中心轴孔方向转动，此时所述位于前端的单体机器人依靠所述轮胎在所述第二壁面上运动，位于后端的单体机器人在所述第一壁面上运动；

当所述位于前端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，所述位于前端的单体机器人的外框架顺时针旋转所述第一角度，同时所述位于后端的单体机器人的主旋翼停止旋转，此时，所述位于前端的单体机器人将所述位于后端的单体机器人抬起，所述位于后端的单体机器人的位于后端的平动轮组的轮胎适于在所述第一壁面上绕所述轮胎的中心轴孔方向转动，此时所述位于前端的单体机器人在所述第二壁面上运动，所述位于后端的单体机器人依靠所述轮胎在所述第一壁面上运动；

当所述位于后端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，所述位于后端的单体机器人的主旋翼旋转。

进一步地，爬壁机器人的壁面过渡方法还包括：

当所述爬壁机器人由第一壁面运动至与所述第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，位于前端的单体机器人保持其主旋翼旋转且与底盘平行；

当所述位于前端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，位于后端的单体机器人的外框架逆时针旋转第二角度β，其中β＝180°，此时所述位于后端的单体机器人抬起，直至所述位于后端的单体机器人开始进入所述第二壁面，所述位于后端的单体机器人的外框架顺时针旋转所述第二角度β，此时所述位于后端的单体机器人和所述位于前端的单体机器人均在所述第二壁面上运动。

本发明相较于现有技术具有的有益效果如下：

本发明的爬壁机器人，利用无刷电机旋转带动主旋翼旋转产生的反推力，以及通过舵机驱动外框架旋转改变主旋翼的朝向，使得反推力机构既可以提供压力，也可以提供升力。具体而言，爬壁机器人平置于壁面，主旋翼朝向远离壁面的方向，在无刷电机的驱动下，主旋翼旋转会吸入靠近壁面一侧的空气并随着旋转向上喷射，推动空气向上，此时空气也会产生一个向下(向壁面)的推力，此时反推力机构提供压力，使得爬壁机器人与壁面紧贴在一起。舵机驱动外框架旋转，改变了主旋翼的朝向，当主旋翼旋转超过90°，主旋翼旋转产生的反推力变为升力，此时爬壁机器人适于从壁面上升起。本发明利用反推力机构提供的压力或升力实现爬壁机器人与壁面的吸附或与壁面脱离，解决了现有技术中负压爬壁机器人因失压而无法工作的问题，且不需要密封装置密封，结构简单。

另外，本发明提供的平动机构，通过设置包括多个轮胎的平动轮组，以及通过各组平动机构的相互配合，不仅能够实现爬壁机器人的前后左右平动、斜行平动、原地转弯等运动，还能够实现爬壁机器人在不同壁面间的运动，在工作空间狭小、障碍物较多的环境中工作时，能够灵活移动，避障能力强，大大提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例中爬壁机器人的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中反推力机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中平动机构的结构示意图；

图4为本发明实施例中旋转连接机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中爬壁机器人的运动示意图一；

图6为本发明实施例中爬壁机器人的运动示意图二；

图7为本发明实施例中爬壁机器人的运动示意图三；

图8为本发明实施例中爬壁机器人的运动示意图四；

图9为本发明实施例中爬壁机器人的壁面过渡示意图。

附图标记说明：

100-前单体机器人；200-后单体机器人；

1-底盘；2-反推力机构；3-平动机构；4-旋转连接机构；5-主控制板；6-摄像头；7-电机调速板；8-无线接收器；9-电源模块；

21-支撑座；22-连接轴；23-外框架；24-主旋翼；25-无刷电机；26-舵机法兰；27-舵机；28-舵机安装座；

31-第一轮毂；32-第二轮毂；33-轮胎；34-支撑杆；35-滚动轴承；36-卡簧；

41-第一连接扣；42-第二连接扣。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

另外，在发明的实施例中所提到的上、下、左、右、前、后，是指本发明的爬壁机器人垂直放置于地面时(附图1中的放置位置)整个爬壁机器人相对应的位置；其中，X正向代表“左”，X反向代表“右”，Y正向代表“后”，Y反向代表“前”，Z正向代表“上”，Z反向代表“下”。

请参阅图1所示，本发明实施例提供一种爬壁机器人，包括两个单体机器人，每个单体机器人包括底盘1、反推力机构2和三组平动机构3，三组平动机构3分别设置于底盘1的左右两侧及前后方向的其中一侧，两个单体机器人的底盘1之间转动连接；

反推力机构2包括主旋翼24、外框架23和第一驱动机构，主旋翼24固定于外框架23内，第一驱动机构适于驱动主旋翼24及外框架23旋转，使得主旋翼24提供压力或升力；

每个平动机构3包括平动轮组和第二驱动机构，第二驱动机构和第一驱动机构均设置于底盘1上，平动轮组适于与壁面接触；

平动轮组包括轮毂和多个轮胎33，轮毂与第二驱动机构连接，多个轮胎33适于沿轮毂的圆周方向分布，且轮胎33适于绕其中心轴孔方向自转；

设置于底盘1两侧的平动轮组适于在第二驱动机构的作用下控制单体机器人前后方向平动，并适于在轮胎33的自转作用下控制单体机器人左右方向平动；

设置于底盘1前后方向的其中一侧的平动轮组适于在第二驱动机构的作用下控制单体机器人左右方向平动，并适于在轮胎33的自转作用下控制单体机器人前后方向平动。

平动轮组包括轮毂和轮胎33，轮毂与第二驱动机构连接，轮毂的圆周侧面上设置有适于容纳轮胎33的槽，槽的数量与轮胎33的数量相等，且槽沿轮毂的周向均匀分布，轮胎33适于绕其中心轴孔方向转动。

如图1所示方位下，爬壁机器人包括前、后设置的两个单体机器人，分别为前单体机器人100和后单体机器人200，前、后两个单体机器人的底盘1转动连接，即前单体机器人100相对后单体机器人200可转动，或后单体机器人200相对前单体机器人100可转动。每个单体机器人均包括反推力机构2，反推力机构2利用飞机螺旋桨原理，通过主旋翼24旋转产生的反推力作用，以及通过外框架23的旋转调整固定在外框架23内的主旋翼24的朝向，使得主旋翼24提供压力或升力，从而将单体机器人压紧于壁面上或者从壁面上脱离。

每个单体机器人均包括三组平动机构3，平动机构3包括平动轮组，平动轮组可以在第二驱动机构的驱动下沿与轮毂轴向垂直的方向移动，也可以在单体机器人升起时的升力分力作用下绕轮胎33中心轴孔方向转动。具体而言，每个单体机器人中，三组平动轮组分别设置于底盘1的左右两侧及前后方向的其中一侧，为便于叙述，对于前单体机器人100，三组平动轮组分别设置于前单体机器人100的底盘1的前侧、左侧及右侧，对于后单体机器人200，三组平动轮组分别设置于后单体机器人200的底盘1的后侧、左侧及右侧，前单体机器人100的底盘1的后侧与后单体机器人200的底盘1的前侧连接。如图1所示，位于底盘1左右两侧的四组平动轮组适于在第二驱动机构的作用下控制单体机器人沿前后方向运动，并适于在轮胎33的自转作用下控制单体机器人左右方向移动，位于底盘1前后两侧的两组平动轮组适于在第二驱动机构的作用下控制爬壁机器人沿左右方向运动，并适于在轮胎33的自转作用下控制单体机器人前后方向移动。由此，每组单体机器人通过三组平动轮组的配合可以实现爬壁机器人向前后左右、斜向、转弯等的全方位移动，从而能够灵活避障。

本实施例的爬壁机器人，通过前后两个单体机器人的设计，以及每个单体机器人设计的反推力结构和平动机构3，可以实现机器人在两个不同壁面上的运行，且可以在每个壁面上进行全方位地移动，提高机器人的避障能力。

具体实施方式中，如图3所示，平动轮组还包括滚动轴承35和支撑杆34，支撑杆34的数量与轮胎33的数量相等，轮胎33套设于支撑杆34上，轮胎33的两侧分别设置有一个滚动轴承35，另外，平动轮组还包括卡簧36，卡簧36和滚动轴承35均套设于支撑杆34上，卡簧36用于对滚动轴承35进行限位。槽的两个侧壁上设置有孔，支撑杆34的两端分别固定于孔内。如此，每个轮胎33通过支撑杆34、滚动轴承35和卡簧36固定于轮毂的槽内，且轮胎33可以绕支撑杆34转动。其中，轮毂包括可拆卸连接的第一轮毂31和第二轮毂32，第一轮毂31和第二轮毂32的圆周侧面上分别设置有相对应的第一槽和第二槽，第一槽和第二槽的两个侧壁上设置有半圆形的孔，分别为第一孔和第二孔，第一轮毂31和第二轮毂32连接在一起时，第一槽和第二槽形成适于容纳轮胎33的槽，两个半圆形的孔即第一孔和第二孔形成适于固定支撑杆34的孔。优选地，轮胎33为橡胶轮胎，数量为8个，橡胶轮胎增大了爬壁机器人与壁面的摩擦力，减少打滑现象。

第二驱动机构包括驱动电机、减速器，驱动电机安装于电机机架上，电机机架与底盘1通过螺钉固定连接，驱动电机的输出轴与减速器连接，减速器的输出轴与法兰盘连接，法兰盘通过锁紧螺钉与平动轮组固定连接。

具体实施方式中，如图2所示，第一驱动机构包括无刷电机25和舵机27，反推力机构2还包括支撑座21、连接轴22、舵机法兰26和舵机安装座28。

其中，无刷电机25设置于外框架23内，外框架23与支撑座21连接，无刷电机25的输出轴与主旋翼24连接，无刷电机25适于驱动主旋翼24旋转。如图2所示，外框架23为筒形结构，其为一端开口的圆筒形，无刷电机25固定于远离开口的一端。底盘1上固定设置有支撑座21，支撑座21上设置有安装孔，外框架23上与安装孔对应位置处设置有贯穿的通孔，连接轴22适于穿过通孔固定于安装孔内，从而实现外框架23与支撑座21的连接。

舵机27设置于舵机安装座28上，舵机安装座28固定于底盘1上，舵机27的输出轴与舵机法兰26连接，舵机法兰26与外框架23固定连接，舵机27的输出轴与连接轴22的连线位于外框架23的径向方向，由此，外框架23的一侧通过连接轴22与支撑座21连接，外框架23的另一侧通过舵机27输出轴与舵机安装座28连接，支撑座21和舵机安装座28均固定于底盘1上，从而在舵机27的驱动作用下，外框架23绕舵机27输出轴与连接轴22之间假想的连线轴转动，且应当理解，可以通过舵机27实现外框架23逆时针转动或顺时针转动。所谓逆时针转动是指外框架23向如图1所示方位中的前方转动，顺时针是指外框架23向后转动，下文涉及的逆时针转动和顺时针转动均以此为准。

本实施例中通过无刷电机25和舵机27的配合，带动主旋翼24和外框架23的旋转，使得主旋翼24除自身旋转外，还随外框架23一同旋转，改变主旋翼24的朝向，由此利用主旋翼24旋转时产生的反推力使得单体机器人紧贴壁面或从壁面上抬起。每个单体机器人设置的反推力机构2的数量可以为一个，也可以为多个，本实施例优选为两个，两个反推力机构2对称设置于底盘1的左右两侧，以使得单体机器人受力平衡。

具体实施方式中，两个单体机器人的底盘1通过旋转连接机构4连接，旋转连接机构4包括相互铰接的第一连接扣41和第二连接扣42，第一连接扣41和第二连接扣42分别与单体机器人连接。如图4所示，为了便于说明，本实施例中，第一连接扣41适于与前单体机器人100连接，第二连接扣42适于与后单体机器人200连接。第一连接扣41包括第一连接板，第一连接板上设置有第一连接孔，前单体机器人100的底盘1上设置有与第一连接孔对应的第二连接孔，通过锁紧螺钉实现第一连接扣41与前单体机器人100底盘1的连接。第二连接扣42与后单体机器人200的连接方式与第一连接扣41与前单体机器人100的连接方式相同，均是通过锁紧螺钉连接固定。第一连接扣41还包括第一连接头，第二连接扣42包括第二连接头，第一连接头和第二连接头上设置有相互对应的第三安装孔和第四安装孔，第二连接头的中部设置有适于容纳第一连接头的连接槽，连接螺钉或螺栓适于插入第三安装孔和第四安装孔，实现第一连接扣41和第二连接扣42的铰接。

其中一些实施方式中，爬壁机器人还包括控制模块和电源模块9，控制模块和电源模块9均安装于底盘1上。控制模块包括主控制板5、电机调速板7和无线接收器8。无线接收器8用于实现爬壁机器人的远程无线控制。反推力机构2的无刷电机25以及平动机构3的驱动电机均装载有编码器，编码器与电机调速板7连接，电机调速板7用于调节和实时测量并显示无刷电机25及驱动电机的转速。主控制板5与驱动电机、无刷电机25、电机调速板7、无线接收器8及电源模块9电连接。

具体方式中，电源模块9包括锂电池，其为爬壁机器人的反推力机构2、平动机构3及控制模块提供电能。现有技术中的爬壁机器人中大部分体积较大，重量较重，许多爬壁机器人采用有缆化设备工作，爬壁机器人工作时需要拖拽缆线进行作业，十分不便。而本实施例的爬壁机器人内置电源模块9，采用无线传输的控制方式，摆脱了电缆的束缚，扩大了爬壁机器人的运动范围。

爬壁机器人还包括检测模块，检测模块通过螺钉等固定于底盘1上。检测模块包括摄像头6、位置传感器及其它检测设备，摄像头6和位置传感器用于对爬壁机器人周围视觉获取和位置定位，通过主控制板5中设置的WIFI模块，可以将视觉图像远距离传输至控制端，以便于控制端及时了解现场状况。本实施例通过在爬壁机器人上搭载摄像头6等检测设备，以实现爬壁机器人的壁面检测、区域侦查等功能。

本发明还提供一种爬壁机器人的壁面过渡方法，包括：

当爬壁机器人在第一壁面上运动时，两个单体机器人的主旋翼24与底盘1平行，且两个单体机器人的主旋翼24均旋转，此时，两个单体机器人均受到垂直底盘1向下的正压力作用紧贴在第一壁面上。

当爬壁机器人由第一壁面运动至与第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，若此时爬壁机器人需进行爬坡，则位于前端的单体机器人的外框架23逆时针旋转第一角度α，其中，90°＜α＜180°，此时位于前端的单体机器人受到一个与水平前进方向成一定夹角的升力，该升力用于将位于前端的单体机器人向上抬起并继续向前运动，此时位于前端的单体机器人的位于前端的平动轮组的轮胎33与第二壁面接触，并适于在第二壁面上绕轮胎33的中心轴孔方向转动，并在升力作用下依靠轮胎33沿第二壁面向上滑行，位于后端的单体机器人在第一壁面上运动；

当位于前端的单体机器人全部运动至第二壁面上时，位于前端的单体机器人的外框架23顺时针旋转第一角度，回到外框架23的初始位置，同时位于后端的单体机器人的主旋翼24停止旋转，此时，位于后端的单体机器人不再受到垂直底盘1的正压力作用，使得位于后端的单体机器人容易被位于前端的单体机器人抬起，即此时位于后端的单体机器人的反推力机构适于提供升力，从而将位于后端的单体机器人抬起。此时位于后端的单体机器人的位于后端的平动轮组的轮胎33适于与第一壁面接触，并适于在第一壁面上绕轮胎33的中心轴孔方向转动，在位于前端的单体机器人的拖拽作用下沿第一壁面滑行；

当位于后端的单体机器人全部运动至第二壁面上时，位于后端的单体机器人的主旋翼24旋转，此时位于后端的单体机器人也受到垂直底盘1的正压力作用，紧贴在第二壁面进行运动。

其中一些实施方式中，当爬壁机器人由第一壁面运动至与第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，若此时爬壁机器人需进行下坡，则位于前端的单体机器人保持其主旋翼24旋转且与底盘1平行，此时，位于前端的单体机器人渐渐脱离第一壁面，且在主旋翼24的反推力作用下具有向下的压力，使得位于前端的单体机器人向下运动至与第二壁面接触，并继续在第二壁面上运动，而位于后端的单体机器人仍旧在第一壁面上运动。

当位于前端的单体机器人全部运动至第二壁面上时，位于后端的单体机器人的外框架23逆时针旋转第二角度β，其中β＝180°，此时位于后端的单体机器人的反推力机构2为其提供升力，使得位于后端的单体机器人被抬起，直至位于后端的单体机器人开始进入第二壁面，位于后端的单体机器人的外框架23顺时针旋转第二角度，回到外框架23的初始位置，此时位于后端的单体机器人和位于前端的单体机器人均在第二壁面上运动，从而实现爬壁机器人的壁面过渡过程。

以下对爬壁机器人的工作过程进行说明，以更好地理解本发明。

本实施例提供的爬壁机器人，前、后两个单体机器人各有三组平动机构3，总共具有六组平动机构3，如图5-8所示，六组平动机构3的驱动电机分别以罗马数字ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ进行标号，通过六组平动机构3的相互配合，可以实现机器人前、后、左、右平动，还可以实现斜行平动及原地转弯等运动。通过六组平动机构3及反推力机构2的配合，可以实现机器人由一个壁面运动至另一个壁面，如垂直壁面间的转弯过渡等。

结合图5-8所示，首先开启电源开关，系统供电主控制板5启动，遥控装置连接无线接收器8用于发送控制指令，开启无刷电机25，爬壁机器人靠反推力紧紧贴在壁面上，当爬壁机器人在壁面上向前运动时，如若前方工作环境较为复杂，前方障碍物较多时，可以远程操控爬壁机器人进行灵活避障。例如：

如图5所示，ⅰ号、ⅱ号、ⅲ号、ⅳ号驱动电机同时向前驱动，ⅴ号、ⅵ号驱动电机停止，此时ⅴ号、ⅵ号驱动电机对应的橡胶轮胎开始沿支撑杆34轴向方向转动，此时，爬壁机器人向前运动。

如图6所示，ⅰ号、ⅱ号、ⅲ号、ⅳ号驱动电机停止，ⅴ号、ⅵ号驱动电机同时向右驱动，此时ⅰ号、ⅱ号、ⅲ号、ⅳ号驱动电机各自对应的橡胶轮胎开始沿支撑杆34轴向方向转动，此时，爬壁机器人向右运动。

如图7所示，ⅰ号、ⅱ号、ⅲ号、ⅳ号驱动电机同时向前驱动，ⅴ号、ⅵ号驱动电机同时向右驱动，此时速度合力方向为右上方向，爬壁机器人开始斜向运动，斜向运动方向与前进和向右驱动两者速度有关。

如图8所示，ⅰ号、ⅱ号驱动电机同时向前驱动，ⅲ、ⅳ号驱动电机同时向后驱动，ⅴ号驱动电机向右旋转，ⅵ号驱动电机向左旋转，爬壁机器人开始顺时针原地转弯运动。其余方向依次类推。

如图9所示，为爬壁机器人在不同壁面间的运动过程，爬壁机器人初始位置为如图9中(1)号位置，本实施例中墙壁包括竖直墙壁和水平墙壁，竖直墙壁与地面垂直，水平墙壁与竖直墙壁垂直，此仅为其中一种情景，需注意的是，本实施例的爬壁机器人也适用于两个壁面之间具有其它夹角的情景。

爬壁机器人初始位置位于地面上，初始位置时，反推力机构2旋转角度为0°，即反推力机构2与底盘1平行。前、后两个单体机器人的主旋翼24启动，爬壁机器人受到垂直底盘1向下的正压力作用。

爬壁机器人ⅰ号、ⅱ号、ⅲ号、ⅳ号驱动电机启动，爬壁机器人开始向前方运动，图9中箭头所指方向为前，反之为后。当爬壁机器人的最前端运动到墙壁拐角处(即图9中(2)号位置)时，前单体机器人100的主旋翼24在舵机27作用下逆时针旋转(即向后旋转)135°，此时前单体机器人100受到一个与水平前进方向成45°夹角的升力，用于将前单体机器人100向上抬起并向前运动进行壁面过渡，如图9中(3)号位置所示，前单体机器人100前端的平动轮组的橡胶轮胎与墙壁面接触，并在升力作用下沿墙壁表面向上滑行。

爬壁机器人继续运动至图9中(4)号位置，此时前单体机器人100的主旋翼24在舵机27作用下顺时针旋转135°回到初始位置，前单体机器人100受到垂直底盘1的正压力作用，紧紧贴在墙壁表面。同时后单体机器人200的主旋翼24停止转动，即后单体机器人200不再受到垂直底盘1的正压力作用，爬壁机器人继续向上运动，如图9中(5)号位置，前单体机器人100通过旋转连接机构4将后单体机器人200缓慢抬起，此时后单体机器人200的后端的平动轮组的橡胶轮胎与地面接触，并沿地面表面向右滑行。

爬壁机器人继续运动至图9中(6)号位置，到达(6)号位置后，后单体机器人200的主旋翼24启动，后单体机器人200也受到垂直于底盘1的正压力作用，紧紧贴在墙壁表面。

爬壁机器人继续向上运动至图9中(7)号位置，到达(7)号位置后，爬壁机器人继续向上运动，到达图9中(8)号位置，此时，后单体机器人200的主旋翼24逆时针旋转180°，此时后单体机器人200的反推力机构2将为后单体机器人200提供升力，后单体机器人200在升力作用下抬起，爬壁机器人到达(9)号位置，前单体机器人100继续向前运动到达(10)号位置，后单体机器人200主旋翼24在舵机27作用下顺时针旋转180°回到初始位置，此时前、后单体机器人200均受到垂直于底盘1的正压力作用，紧紧贴在墙壁表面，由此完成整个壁面过渡的过程。

本实施例提供的爬壁机器人整体采用强度高、质量轻的尼龙塑料制成，且爬壁机器人内置电源模块9，采用无线传输方式，摆脱了电缆的束缚，扩大机器人的运动范围，具有轻量、无缆化的设计特点。

本实施例提供的爬壁机器人，采用六组平动机构3设计，各组平动机构3相互配合，能够实现前后左右平动、斜行平动、原地转弯等运动，能够灵活避开障碍物，在工作空间狭小，障碍物较多的环境中完成任务，大大提高工作效率。

本实施例提供的爬壁机器人利用无刷电机25旋转带动主旋翼24旋转产生反推力，并通过舵机27驱动外框架23旋转来改变主旋翼24朝向，从而使得反推力机构2既可以提供压力，也可以提供升力，解决了现有技术中负压爬壁机器人因失压而无法工作的问题，且不需要密封装置密封，结构简单，且通过反推力机构2及平动机构3的配合能够实现爬壁机器人在不同壁面间的运动。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种爬壁机器人，其特征在于，包括两个单体机器人和旋转连接机构(4)，两个单体机器人的底盘(1)通过所述旋转连接机构(4)连接，所述旋转连接机构(4)包括相互铰接的第一连接扣(41)和第二连接扣(42)，所述第一连接扣(41)和所述第二连接扣(42)分别与所述单体机器人连接，每个所述单体机器人包括底盘(1)以及设置于所述底盘(1)上的反推力机构(2)和三组平动机构(3)，三组所述平动机构(3)分别设置于所述底盘(1)的左右两侧及前后方向的其中一侧，两个所述单体机器人的所述底盘(1)之间转动连接；

所述反推力机构(2)包括主旋翼(24)、外框架(23)、第一驱动机构、支撑座(21)、连接轴(22)及舵机安装座(28)，所述主旋翼(24)固定于所述外框架(23)内，所述第一驱动机构适于驱动所述主旋翼(24)及所述外框架(23)旋转，使得所述主旋翼(24)提供压力或升力；其中，所述第一驱动机构包括无刷电机(25)和舵机(27)，所述无刷电机(25)设置于所述外框架(23)内，所述无刷电机(25)的输出轴与所述主旋翼(24)连接，所述无刷电机(25)适于驱动所述主旋翼(24)旋转；所述外框架(23)为筒形结构，所述外框架(23)的径向两端分别与所述连接轴(22)和所述舵机(27)的输出轴连接，所述连接轴(22)与所述支撑座(21)连接，所述舵机(27)与所述舵机安装座(28)连接，所述支撑座(21)和所述舵机安装座(28)均固定于所述底盘(1)上；

每个所述平动机构(3)包括平动轮组和第二驱动机构，所述第二驱动机构和所述第一驱动机构均设置于所述底盘(1)上，所述平动轮组适于与壁面接触；

所述平动轮组包括轮毂和多个轮胎(33)，所述轮毂与所述第二驱动机构连接，多个所述轮胎(33)适于沿所述轮毂的圆周方向分布，且所述轮胎(33)适于绕其中心轴孔方向自转；

设置于所述底盘(1)两侧的平动轮组适于在所述第二驱动机构的作用下控制所述单体机器人前后方向平动，并适于在所述轮胎(33)的自转作用下控制所述单体机器人左右方向平动；

设置于所述底盘(1)前后方向的其中一侧的平动轮组适于在所述第二驱动机构的作用下控制所述单体机器人左右方向平动，并适于在所述轮胎(33)的自转作用下控制所述单体机器人前后方向平动。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述轮毂的圆周侧面上设置有适于容纳所述轮胎(33)的槽，所述槽的数量与所述轮胎(33)的数量相等，且所述槽沿所述轮毂的周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，所述平动轮组还包括支撑杆(34)，所述轮胎(33)适于套设于所述支撑杆(34)上，所述支撑杆(34)的数量与所述轮胎(33)的数量相等，所述支撑杆(34)的两端设置于所述槽的两个侧壁，所述轮胎(33)适于绕所述支撑杆(34)转动。

4.根据权利要求3所述的爬壁机器人，其特征在于，所述平动轮组还包括滚动轴承(35)，所述滚动轴承(35)套设于所述支撑杆(34)上，且所述滚动轴承(35)设置于所述轮胎(33)的两侧。

5.根据权利要求4所述的爬壁机器人，其特征在于，所述平动轮组还包括卡簧(36)，所述卡簧(36)套设于所述支撑杆(34)上，所述卡簧(36)适于对所述滚动轴承(35)进行限位。

6.一种爬壁机器人的壁面过渡方法，其特征在于，基于如权利要求1-5任一项所述的爬壁机器人，包括：

当所述爬壁机器人在第一壁面上运动时，两个单体机器人的主旋翼(24)与底盘(1)平行，且两个所述单体机器人的主旋翼(24)均旋转；

当所述爬壁机器人由第一壁面运动至与所述第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，位于前端的单体机器人的外框架(23)逆时针旋转第一角度α，其中，90°＜α＜180°，所述位于前端的单体机器人的位于前端的平动轮组的轮胎(33)适于在所述第二壁面上绕所述轮胎(33)的中心轴孔方向转动，此时所述位于前端的单体机器人依靠所述轮胎(33)在所述第二壁面上运动，位于后端的单体机器人在所述第一壁面上运动；

当所述位于前端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，所述位于前端的单体机器人的外框架(23)顺时针旋转所述第一角度，同时所述位于后端的单体机器人的主旋翼(24)停止旋转，此时，所述位于前端的单体机器人将所述位于后端的单体机器人抬起，所述位于后端的单体机器人的位于后端的平动轮组的轮胎(33)适于在所述第一壁面上绕所述轮胎(33)的中心轴孔方向转动，此时所述位于前端的单体机器人在所述第二壁面上运动，所述位于后端的单体机器人依靠所述轮胎(33)在所述第一壁面上运动；

当所述位于后端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，所述位于后端的单体机器人的主旋翼(24)旋转。

7.根据权利要求6所述的爬壁机器人的壁面过渡方法，其特征在于，还包括：

当所述爬壁机器人由第一壁面运动至与所述第一壁面不在同一平面内的第二壁面时，位于前端的单体机器人保持其主旋翼(24)旋转且与底盘(1)平行；

当所述位于前端的单体机器人全部运动至所述第二壁面上时，位于后端的单体机器人的外框架(23)逆时针旋转第二角度β，其中β＝180°，此时所述位于后端的单体机器人抬起，直至所述位于后端的单体机器人开始进入所述第二壁面，所述位于后端的单体机器人的外框架(23)顺时针旋转所述第二角度β，此时所述位于后端的单体机器人和所述位于前端的单体机器人均在所述第二壁面上运动。