CN113002652A - 一种具有越障功能的爬壁机器人及其越障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有越障功能的爬壁机器人，包括底盘机构及安装在底盘机构上方的上层越障机构；公开了一种具有越障功能的爬壁机器人的越障方法，包括：吸盘吸附壁面；真空腔从壁面松开；丝杆电机转动抬升底盘机构到设置高度；大气缸收缩，将底盘机构从障碍处推出，实现越障。本发明将两个真空腔与两组吸盘部分相结合，吸盘吸附用来给越障提供吸附，真空吸附可以用来保证机器人的运动过程不会掉落，利用微型真空泵进行气体抽送，防止了布置管道带来的复杂性，同时也避免了气管长度而导致的机器人作业限高问题，且采用特定数量的吸盘及真空腔更进一步地提高了机器人的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有越障功能的爬壁机器人及其越障方法，属于特种机器人领域。
背景技术
近年来越来越多的高楼建了起来，随之而来也带来了越来越多的高楼问题，例如高层修管道，高层擦玻璃，高层外墙修复喷绘等等，楼层越高，危险系数也越高，效率低，耗资巨大，因此这个时候爬壁机器人就成为了一个重要的拓展领域，也得到了各界的高度重视，由于在壁面上面行走存在的危险性极大，因此在国外一般将这类机器人称做极限作业机器人，它的未来无论对于工业还是城市化生活都是一个具有全新的具有创新性的可持续发展的一个方向。
就现有的爬壁机器人而言，例如磁吸附对墙面的材料有要求而且移动速度较慢，负压吸附负载较轻，吸盘吸附移动速度慢、避障优势不明显。
发明内容
本发明提供了一种具有越障功能的爬壁机器人，通过合理的构成及连接搭建了机器人爬壁及越障的平台，通过本发明的越障方法，可使爬壁机器人越过障碍物。
本发明的技术方案是：一种具有越障功能的爬壁机器人，包括底盘机构及安装在底盘机构上方的上层越障机构；
所述底盘机构包括底板1、移动部分、真空吸附部分；其中底板1用于安装移动部分、真空吸附部分，移动部分用于提供前后移动的驱动力，真空吸附部分用于吸附壁面；
所述上层越障机构包括机架、气缸部分、吸盘部分以及丝杆部分；其中机架用于安装气缸部分、吸盘部分，气缸部分用于安装丝杆部分并带动底盘机构前后移动，吸盘部分用于吸附壁面，丝杆部分用于带动底盘机构上下运动。
所述移动部分包括电路主板2、电池5，两组电机3、电机驱动器4、同步带6、大带轮7、小带轮8、小带轮座9、滑块10和滑轨11，四组张紧装置；将电路主板2、两个电机3、两个电机驱动器4、两个滑轨11固定到底板1上面，电池5安装在底板1上，电路主板2、两个电机驱动器4对应的正负极直接与电池5正负极进行连接，电路主板2通过两个串口与电机驱动器4进行连接，控制电机速度和转向；大带轮7直接与电机3上面的输出轴进行键连接，滑块10安装在滑轨11上且能沿滑轨11运动，滑块10与安装在其上的小带轮座9固定连接，小带轮8与小带轮座9进行销连接，将同步带6套在大带轮7、小带轮8、张紧装置上。
所述张紧装置主要由弹簧12、直线轴承13、直线轴承座14组成；其中直线轴承座14中间加一个弹簧12与底板1进行固定连接，直线轴承13与直线轴承座14进行销连接，两个直线轴承13用来支撑一个同步带6。
所述真空吸附部分主要由微型真空泵15、气泵盒子16、两个结构相同的真空腔17组成；将真空腔17和底板1连接固定，微型真空泵15直接放置进气泵盒子16中，将进气泵盒子16和底板1固定连接，微型真空泵15带有进气孔和出气孔，两个真空腔17带有抽气孔，用气管将两个真空腔17的抽气孔与微型真空泵15上面的进气孔连接，通过微型真空泵15对真空腔17进行气体抽送。
所述机架包括两根方形管18、导向管Ⅰ21，一块大气缸固定板37，四块加工件19；其中，两根方形管18平行布置，将方形管18端部各自与一块加工件19上端固定连接，两根导向管Ⅰ21平行布置，每根导向管Ⅰ21分别穿到每根方形管18上的两个加工件19下端的孔里面，与加工件19、方形管18固定连接成一体，将大气缸固定板37两端与靠近前进端的两个加工件19固定连接。
所述气缸部分包括连接板20、大气缸24，四个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22、椭圆形法兰直线轴承座23；其中，连接板20一共分为两组，一组是由多个条型板拼接而成的H型板材，另一组则是由一个条型板构成的单独板材，单独板材的两端与H型板材一侧的两个自由端端部分别通过椭圆形法兰直线轴承座23连接固定，H型板材另一侧的两个自由端端部分别与一个椭圆形法兰直线轴承座23连接固定，椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22直接与椭圆形法兰直线轴承座23连接固定，机架中每根导向管Ⅰ21直接穿过两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22且两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22能在导向管Ⅰ21上面滑动，大气缸24的缸体直接与机架中大气缸固定板37中端连接固定，大气缸24的杆体自由端与单独板材中端固定连接，大气缸24配备了一个电磁阀30，用气管将大气缸24的进气口和出气口与电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀30的总抽气口与真空吸附部分中微型真空泵15的抽气口连接，通过微型真空泵15对大气缸24进行气体抽送，则整个底盘机构通过大气缸24的伸缩来实现底盘机构的前后移动。
所述吸盘部分为两组，每组均主要由吸盘固定板27、小气缸28、小气缸固定板29、两个椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31、两根导向管Ⅱ32、四组气动快插头26、四组吸盘25、两个导向管固定座33组成；其中气缸固定板29与机架中的方形管18固定连接，小气缸28直接与小气缸固定板29固定连接，小气缸28的杆与吸盘固定板27连接，四组吸盘25通过四组气动快插头26直接固定到吸盘固定板27底端，椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31与小气缸固定板29固定连接，导向管固定座33与吸盘固定板27固定连接，沿小气缸28两侧呈平行布置的导向管Ⅱ32分别穿过椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31后与导向管固定座33固定连接，吸盘25上面带有抽气孔，用气管将吸盘25的抽气孔与真空吸附部分中微型真空泵15上面的进气孔连接，小气缸28配备了一个电磁阀30，用气管将小气缸28的进气口和出气口与电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀30的总抽气口与微型真空泵15的抽气口连接，通过微型真空泵15对小气缸28进行气体抽送，则吸盘25通过小气缸28的伸缩来实现上下移动；通过微型真空泵15对吸盘25进行气体抽送。
所述丝杆部分为两组，每组主要由丝杆电机34、丝杆前端固定件35组成；丝杆电机34的电机本体直接与底板1连接固定，丝杆电机34的螺杆从连接板20穿出，丝杆前端固定件35与气缸部分中连接板20固定连接，通过丝杆电机34驱动，实现底盘机构的上下运动。
一种具有越障功能的爬壁机器人的越障方法，基于具有越障功能的爬壁机器人，具体步骤包括：
S1、小气缸28伸展，驱动吸盘25运动至与壁面贴合；
S2、通过微型真空泵15对吸盘25进行抽气体操作，吸盘25吸附壁面；
S3、通过微型真空泵15对真空腔17进行送气体操作，真空腔17从壁面松开；
S4、丝杆电机34转动抬升底盘机构到设置高度；
S5、大气缸24收缩，将底盘机构从障碍处拉出，实现越障。
本发明的有益效果是：
1、本发明将两个真空腔与两组吸盘部分相结合，吸盘吸附用来给越障提供吸附，真空吸附可以用来保证机器人的运动过程不会掉落，利用微型真空泵进行气体抽送，防止了布置管道带来的复杂性，同时也避免了气管长度而导致的机器人作业限高问题，且采用特定数量的吸盘及真空腔更进一步地提高了机器人的安全性。
2、本发明具有避障功能的爬壁机器人功能较多，不仅能够实现在墙壁上面自主移动转向，同时还能够用来稳定避障，即使面对高度不同的障碍，也能够跨越。
3、本发明采用自主携带电池和微型真空泵，不需要与地面连接，机器人不会因为线路和管道的连接限制机器人的作业距离，较为简单，通用性强。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的底盘机构示意图；
图3为本发明的张紧装置示意图；
图4为本发明的背面结构示意图；
图5为本发明的上层越障机构示意图；
图6为本发明的吸盘部分示意图；
图7为本发明的越障状态示意图；
图中各标号为：1-底板、2-电路主板、3-电机、4-电机驱动器、5-电池、6-同步带、7-大带轮、8-小带轮、9-小带轮座、10-滑块、11-滑轨、12-弹簧、13-直线轴承、14-直线轴承座、15-微型真空泵、16-气泵盒子、17-真空腔、18-方形管、19-加工件、20-连接板、21-导向管Ⅰ、22-椭圆形法兰直线轴承Ⅰ、23-椭圆形法兰直线轴承座、24-大气缸、25-吸盘、26-气动快插头、27-吸盘固定板、28-小气缸、29-小气缸固定板、30-电磁阀、31-椭圆形法兰直线轴承Ⅱ、32-导向管Ⅱ、33-导向管固定座、34-丝杆电机、35-丝杆前端固定件、36-魔术贴、37-大气缸固定板。
具体实施方式
实施例1：如图1-7所示，一种具有越障功能的爬壁机器人，包括底盘机构及安装在底盘机构上方的上层越障机构；所述底盘机构包括底板1、移动部分、真空吸附部分；其中底板1用于安装移动部分、真空吸附部分，移动部分用于提供前后移动的驱动力，真空吸附部分用于吸附壁面；所述上层越障机构包括机架、气缸部分、吸盘部分以及丝杆部分；其中机架用于安装气缸部分、吸盘部分，气缸部分用于安装丝杆部分并带动底盘机构前后移动，吸盘部分用于吸附壁面，丝杆部分用于带动底盘机构上下运动。
进一步地，可以设置所述移动部分包括电路主板2、电池5，两组电机3、电机驱动器4、同步带6、大带轮7、小带轮8、小带轮座9、滑块10和滑轨11，四组张紧装置；其中底板1上面有固定位置的螺栓孔，通过螺钉将电路主板2、两个电机3、两个电机驱动器4、两个滑轨11固定到底板1上面，电池5安装在底板1上，方便拆卸更换电池充电，电路主板2、两个电机驱动器4对应的正负极直接与电池5正负极进行连接，对电路主板2和两个电机驱动器4进行供电，同时电路主板2上面带有很多外接串口，电路主板2再通过两个串口与电机驱动器4进行连接，控制电机速度和转向；大带轮7直接与电机3上面的输出轴进行键连接，滑块10安装在滑轨11上且能沿滑轨11运动，同时滑块10上面带有四个带有螺纹的孔，滑块10与安装在其上的小带轮座9通过螺栓固定连接，小带轮8则直接通过一组螺钉与小带轮座9进行销连接即通过螺钉进行销连接起到转轴的作用，将同步带6套在大带轮7、小带轮8、张紧装置上。通过向外移动滑块10的位置使同步带6保持一个张紧的状态后，接着将滑块10与滑轨11通过螺栓固定。
进一步地，可以设置所述张紧装置主要由弹簧12、直线轴承13、直线轴承座14组成；直线轴承座14中间加一个弹簧12通过螺栓与底板1进行固定连接，直线轴承13则通过一组螺栓直接与直线轴承座14进行销连接，两个直线轴承13用来支撑一个同步带6。
进一步地，可以设置所述真空吸附部分主要由微型真空泵15、气泵盒子16、两个结构相同的真空腔17组成；其中真空腔17的四周带有螺栓孔，通过螺钉将真空腔17和底板1连接固定，通过设置两个真空腔不仅加大了机器人吸附能力，还可以避免因为一个真空腔漏气而导致机器人掉落，同时不会由于数量过多造成无法有效爬壁；微型真空泵15直接放置进气泵盒子16中，气泵盒子16的四周带有螺栓孔，通过螺钉将进气泵盒子16和底板1固定连接，微型真空泵15带有进气孔和出气孔，两个真空腔17以及吸盘部分中吸盘25上面也都带有抽气孔，用气管将两个真空腔17的抽气孔、吸盘25的抽气孔与微型真空泵15上面的进气孔连接，通过微型真空泵15对真空腔17进行气体抽送。大气缸24、两个小气缸28各配备了一个电磁阀30，共两个，用气管将大气缸24的进气口和出气口与一个电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，用气管将两个小气缸28的进气口和出气口与另一个电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀30的总抽气口与微型真空泵15的抽气口连接，通过微型真空泵15对真空腔17、大气缸24、小气缸28以及吸盘25进行气体抽送，可以有效避免通过地面连接导致布置管道的复杂性，而布置的简单可以提升爬壁性能。
进一步地，可以设置所述机架包括两根方形管18、导向管Ⅰ21，一块大气缸固定板37，四块加工件19；其中，两根方形管18平行布置，加工件19上面有螺栓孔，将方形管18端部各自通过螺栓与一块加工件19上端固定连接，两根导向管Ⅰ21平行布置，每根导向管Ⅰ21分别穿到每根方形管18上的两个加工件19下端的孔里面，与加工件19、方形管18固定连接成一体，大气缸固定板37上面带有四组螺栓孔，直接通过四组螺钉将大气缸固定板37两端与靠近前进端的两个加工件19固定连接(即两根方形管靠近前进端上安装的加工件用于固定大气缸固定板,即图7中右侧)，通过机架部分，为越障提供更好地支撑。
进一步地，可以设置所述气缸部分包括连接板20、大气缸24，四个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22、椭圆形法兰直线轴承座23；其中，连接板20一共分为两组，一组是由多个条型碳纤维板拼接而成的H型板材，另一组则是由一个条型碳纤维板构成的单独板材，单独板材的两端与H型板材一侧的两个自由端端部分别通过椭圆形法兰直线轴承座23经螺栓连接固定，H型板材另一侧的两个自由端端部分别通过螺栓与椭圆形法兰直线轴承座23连接固定，四个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22每个各带有两组螺栓孔，每个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22通过螺栓直接与一个椭圆形法兰直线轴承座23连接固定，机架中每根导向管Ⅰ21直接穿过两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22且两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22能在导向管Ⅰ21上面滑动，大气缸24的缸体带有螺纹和螺栓，大气缸24的缸体直接与机架中大气缸固定板37中端连接固定，大气缸24的杆体自由端与单独板材中端固定连接，大气缸24配备了一个电磁阀30，用气管将大气缸24的进气口和出气口与电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀30的总抽气口与真空吸附部分中微型真空泵15的抽气口连接，通过微型真空泵15对大气缸24进行气体抽送，则整个底盘机构通过大气缸24的伸缩来实现底盘机构的前后移动。
进一步地，可以设置所述吸盘部分为两组，每组均主要由吸盘固定板27、小气缸28、小气缸固定板29、两个椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31、两根导向管Ⅱ32、四组气动快插头26、四组吸盘25、两个导向管固定座33组成；其中气缸固定板29通过螺栓与机架中的方形管18固定连接，小气缸28直接通过自带的螺栓与小气缸固定板29固定连接，小气缸28的杆则通过螺栓与吸盘固定板27连接，四组吸盘25通过四组气动快插头26直接固定到吸盘固定板27底端，椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31直接通过螺栓与小气缸固定板29固定连接，导向管固定座33直接通过螺栓与吸盘固定板27固定连接，沿小气缸28两侧呈平行布置的导向管Ⅱ32分别穿过椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31后与导向管固定座33固定连接，吸盘25上面带有抽气孔，用气管将吸盘25的抽气孔与真空吸附部分中微型真空泵15上面的进气孔连接，小气缸28配备了一个电磁阀30，用气管将小气缸28的进气口和出气口与电磁阀30上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀30的总抽气口与微型真空泵15的抽气口连接，通过微型真空泵15对小气缸28进行气体抽送，则吸盘25通过小气缸28的伸缩来实现上下移动；通过微型真空泵15对吸盘25进行气体抽送。通过两组椭圆形法兰直线轴承Ⅱ31、导向管固定座33配合导向管Ⅱ32共同辅助推拉吸盘上下运动，可以有效导向，并进一步可以防止小气缸受力不均匀而造成损坏。
进一步地，可以设置所述丝杆部分为两组，每组主要由丝杆电机34、丝杆前端固定件35组成；丝杆电机34的电机本体通过自带的螺纹孔直接与底板1进行螺栓连接固定，丝杆电机34的螺杆从连接板20穿出，安装在螺杆上的丝杆前端固定件35通过螺栓与气缸部分中连接板20固定连接，通过丝杆电机34驱动，实现底盘机构的上下运动。
一种具有越障功能的爬壁机器人的越障方法，基于具有越障功能的爬壁机器人，具体步骤包括：
S1、小气缸28伸展，驱动吸盘25运动至与壁面贴合；
S2、通过微型真空泵15对吸盘25进行抽气体操作，吸盘25吸附壁面；
S3、通过微型真空泵15对真空腔17进行送气体操作，真空腔17从壁面松开；
S4、丝杆电机34转动抬升底盘机构到设置高度；
S5、大气缸24收缩，将底盘机构从障碍处拉出，实现越障。
进一步地，所述电路主板主要是利用了STM32F103单片机为控制器，它的最大工作电流为150mA，正常工作范围是3.3V，主要作为爬壁机器人的一个主控板来使用，用来控制电机、电机驱动器，这里所述的电机驱动器为第二代大功率直流电机驱动模块，可直接接正反转1kw，最大持续负载电流可以达到30A，可以通过3.3V/5V的单片机I/O口直接控制，从而驱动电机转动，同时可以通过电路主板控制两个电机不同的转速实现机器人的转向，从而实现了机器人的移动和转向。所述微型真空泵可以采用KMDP-C60，所述丝杆电机34可以采用一体式42步进丝杆电机。
进一步地，所述电池为航模锂电池，容量为5200mah，C数为35C，电压为22.2V，S数为6S，为电路主板、电机驱动器、气泵、丝杆、电机供电，使机器人能够具备自主提供电能的能力，避免了与地面线路连接带来的限距问题。同时电池通过魔术贴36直接贴到底板上面，方便拆卸更换电池。
进一步地，所述大带轮通过电机驱动提供动力，小带轮固定在带轮固定座上，带轮固定座再通过滑块和滑轨构成一个同步带拉紧装置，使同步带一直处于拉紧状态，从而能够保证机器人紧贴墙壁，增大摩擦力，保证需要的驱动力。
进一步地，所述张紧装置主要由弹簧、直线轴承、直线轴承座组成，通过调节弹簧保证真空腔和同步带都能够紧贴墙壁，充分发挥电机的驱动力同时也保证了真空腔的密封性，防止机器人同步带和真空腔贴合墙面不紧而导致机器人吸附不牢固，导致驱动力不可控或是机器人掉落导致危险。
进一步地，所述机架主要用来为越障时候的底盘部分移动、吸盘部分吸附、大气缸的推拉提供支撑安装，整个机架中方形管采用铝管、导向管采用碳纤维管等比较轻但是强度较高的材质，使得机器人整体机构简单同时也能够为越障提供足够的支撑度。
进一步地，所述吸盘部分中小气缸固定板29主要用来固定小气缸28，吸盘固定板27主要用来固定四组吸盘25和气动快插头26，小气缸28通过推拉吸盘固定板27来实现吸盘的上下移动，从而实现越障需要的吸盘吸附，两边的导向管在椭圆形法兰直线轴承中滑动，与固定在吸盘固定板上面的导向管固定座整体构成了一个小气缸推拉的一个辅助部分，防止小气缸受力不均匀而导致小气杆损坏或无法正常运动导致机器人的整个越障动作无法完成。
进一步地，所述丝杆部分中丝杆电机34直接通过自带的螺纹孔与底板进行螺栓连接固定，丝杆前端固定件直接通过螺栓与机架部分的碳纤维板固定连接，驱动丝杆电机便实现底盘机构的上下运动，当遇到不同高度的障碍时，便驱动丝杆电机转动调节底盘高度，从而使机器人能够跨越不同的障碍物。
进一步地，所述气缸部分中大气缸通过自带的螺母与碳纤维板进行连接固定，主要通过大气缸的推拉带动碳纤维板前后移动，碳纤维板、椭圆形法兰轴承和底盘机构通过螺栓固定连接，两边的椭圆形法兰直线轴承在导向管上面滑动为大气缸推拉提供了一个辅助滑动机构，整体实现底盘机构的前后移动。
本发明用于爬壁：通过电机3提供驱动力带动大带轮7运动，大带轮7作为主动轮带动小带轮8、直线轴承13随同步带6共同转动(直线轴承13通过直线轴承座14中安装的弹簧进行上下方向的运动，实现减震)，该运动过程会产生了一个与墙面接触的摩擦力作为驱动力，同时真空腔17与墙壁紧密吸附，则移动过程会产生一个与移动过程相反的摩擦力，机器人利用同步带6与墙壁接触的驱动力克服真空腔17与墙壁紧密接触产生的摩擦力进行移动，实现爬壁；同时也可以通过电路主板2控制给两个电机3处于不同的速度，当一个电机不转，另外一个电机转的时候，就可以通过两个电机的差速，来实现电机的转弯，保证机器人可以在墙壁上自主移动转向。
本发明用于越障：当爬壁机器人碰到障碍物的时候，小气缸28控制进行伸展动作，推动吸盘固定板27朝壁面运动，带动安装在吸盘固定板底端的吸盘25运动与壁面贴合；微型真空泵15对吸盘25进行气体抽出，吸盘25吸附壁面；之后通过微型真空泵15对真空腔17进行气体送入，将真空腔17从壁面松开；接着丝杆电机34转动抬升底盘机构到设置高度；大气缸24收缩，连接板20随与椭圆形法兰直线轴承座23固定的椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22沿导向管向前进端运动，将底盘机构从障碍处拉出，实现越障；随后丝杆电机34转动将底盘机构放下与壁面贴合，真空腔17再次放下吸附壁面，吸盘25松开，小气缸28收缩，带动吸盘25脱离壁面；大气缸24伸展时，通过大气缸固定板37带动与加工件19固定连接的机架沿导向管向前进端运动。
上述越障过程中，通过将连接板20与对应的椭圆形法兰直线轴承座23经螺栓连接固定，可以确保大气缸24收缩时，连接板20随与椭圆形法兰直线轴承座23固定的椭圆形法兰直线轴承Ⅰ22沿导向管向前进端运动；通过将大气缸固定板37两端与靠近前进端的两个加工件19固定连接，可以确保大气缸24伸展时，大气缸固定板37带动与加工件19固定连接的机架沿导向管向前进端运动；再者，利用大气缸压缩原理进行越障，可以减小机器人体积，而更小的体积，可以让吸附性能更好，从而有效越障。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：包括底盘机构及安装在底盘机构上方的上层越障机构；
所述底盘机构包括底板(1)、移动部分、真空吸附部分；其中底板(1)用于安装移动部分、真空吸附部分，移动部分用于提供前后移动的驱动力，真空吸附部分用于吸附壁面；
所述上层越障机构包括机架、气缸部分、吸盘部分以及丝杆部分；其中机架用于安装气缸部分、吸盘部分，气缸部分用于安装丝杆部分并带动底盘机构前后移动，吸盘部分用于吸附壁面，丝杆部分用于带动底盘机构上下运动。
2.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述移动部分包括电路主板(2)、电池(5)，两组电机(3)、电机驱动器(4)、同步带(6)、大带轮(7)、小带轮(8)、小带轮座(9)、滑块(10)和滑轨(11)，四组张紧装置；将电路主板(2)、两个电机(3)、两个电机驱动器(4)、两个滑轨(11)固定到底板(1)上面，电池(5)安装在底板(1)上，电路主板(2)、两个电机驱动器(4)对应的正负极直接与电池(5)正负极进行连接，电路主板(2)通过两个串口与电机驱动器(4)进行连接，控制电机速度和转向；大带轮(7)直接与电机(3)上面的输出轴进行键连接，滑块(10)安装在滑轨(11)上且能沿滑轨(11)运动，滑块(10)与安装在其上的小带轮座(9)固定连接，小带轮(8)与小带轮座(9)进行销连接，将同步带(6)套在大带轮(7)、小带轮(8)、张紧装置上。
3.根据权利要求2所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述张紧装置主要由弹簧(12)、直线轴承(13)、直线轴承座(14)组成；其中直线轴承座(14)中间加一个弹簧(12)与底板(1)进行固定连接，直线轴承(13)与直线轴承座(14)进行销连接，两个直线轴承(13)用来支撑一个同步带(6)。
4.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述真空吸附部分主要由微型真空泵(15)、气泵盒子(16)、两个结构相同的真空腔(17)组成；将真空腔(17)和底板(1)连接固定，微型真空泵(15)直接放置进气泵盒子(16)中，将进气泵盒子(16)和底板(1)固定连接，微型真空泵(15)带有进气孔和出气孔，两个真空腔(17)带有抽气孔，用气管将两个真空腔(17)的抽气孔与微型真空泵(15)上面的进气孔连接，通过微型真空泵(15)对真空腔(17)进行气体抽送。
5.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述机架包括两根方形管(18)、导向管Ⅰ(21)，一块大气缸固定板(37)，四块加工件(19)；其中，两根方形管(18)平行布置，将方形管(18)端部各自与一块加工件(19)上端固定连接，两根导向管Ⅰ(21)平行布置，每根导向管Ⅰ(21)分别穿到每根方形管(18)上的两个加工件(19)下端的孔里面，与加工件(19)、方形管(18)固定连接成一体，将大气缸固定板(37)两端与靠近前进端的两个加工件(19)固定连接。
6.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述气缸部分包括连接板(20)、大气缸(24)，四个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ(22)、椭圆形法兰直线轴承座(23)；其中，连接板(20)一共分为两组，一组是由多个条型板拼接而成的H型板材，另一组则是由一个条型板构成的单独板材，单独板材的两端与H型板材一侧的两个自由端端部分别通过椭圆形法兰直线轴承座(23)连接固定，H型板材另一侧的两个自由端端部分别与一个椭圆形法兰直线轴承座(23)连接固定，椭圆形法兰直线轴承Ⅰ(22)直接与椭圆形法兰直线轴承座(23)连接固定，机架中每根导向管Ⅰ(21)直接穿过两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ(22)且两个椭圆形法兰直线轴承Ⅰ(22)能在导向管Ⅰ(21)上面滑动，大气缸(24)的缸体直接与机架中大气缸固定板(37)中端连接固定，大气缸(24)的杆体自由端与单独板材中端固定连接，大气缸(24)配备了一个电磁阀(30)，用气管将大气缸(24)的进气口和出气口与电磁阀(30)上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀(30)的总抽气口与真空吸附部分中微型真空泵(15)的抽气口连接，通过微型真空泵(15)对大气缸(24)进行气体抽送，则整个底盘机构通过大气缸(24)的伸缩来实现底盘机构的前后移动。
7.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述吸盘部分为两组，每组均主要由吸盘固定板(27)、小气缸(28)、小气缸固定板(29)、两个椭圆形法兰直线轴承Ⅱ(31)、两根导向管Ⅱ(32)、四组气动快插头(26)、四组吸盘(25)、两个导向管固定座(33)组成；其中气缸固定板(29)与机架中的方形管(18)固定连接，小气缸(28)直接与小气缸固定板(29)固定连接，小气缸(28)的杆与吸盘固定板(27)连接，四组吸盘(25)通过四组气动快插头(26)直接固定到吸盘固定板(27)底端，椭圆形法兰直线轴承Ⅱ(31)与小气缸固定板(29)固定连接，导向管固定座(33)与吸盘固定板(27)固定连接，沿小气缸(28)两侧呈平行布置的导向管Ⅱ(32)分别穿过椭圆形法兰直线轴承Ⅱ(31)后与导向管固定座(33)固定连接，吸盘(25)上面带有抽气孔，用气管将吸盘(25)的抽气孔与真空吸附部分中微型真空泵(15)上面的进气孔连接，小气缸(28)配备了一个电磁阀(30)，用气管将小气缸(28)的进气口和出气口与电磁阀(30)上面对应的进气口和出气口连接，再用气管将电磁阀(30)的总抽气口与微型真空泵(15)的抽气口连接，通过微型真空泵(15)对小气缸(28)进行气体抽送，则吸盘(25)通过小气缸(28)的伸缩来实现上下移动；通过微型真空泵(15)对吸盘(25)进行气体抽送。
8.根据权利要求1所述的具有越障功能的爬壁机器人，其特征在于：所述丝杆部分为两组，每组主要由丝杆电机(34)、丝杆前端固定件(35)组成；丝杆电机(34)的电机本体直接与底板(1)连接固定，丝杆电机(34)的螺杆从连接板(20)穿出，丝杆前端固定件(35)与气缸部分中连接板(20)固定连接，通过丝杆电机(34)驱动，实现底盘机构的上下运动。
9.一种具有越障功能的爬壁机器人的越障方法，其特征在于：基于权利要求1-8中任一项所述的机器人，具体步骤包括：
S1、小气缸(28)伸展，驱动吸盘(25)运动至与壁面贴合；
S2、通过微型真空泵(15)对吸盘(25)进行抽气体操作，吸盘(25)吸附壁面；
S3、通过微型真空泵(15)对真空腔(17)进行送气体操作，真空腔(17)从壁面松开；
S4、丝杆电机(34)转动抬升底盘机构到设置高度；
S5、大气缸(24)收缩，将底盘机构从障碍处拉出，实现越障。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320614A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-31 | 昆明理工大学 | 一种可更换吸附材料机构及其构建的爬壁机器人 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104983369A (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-21 | 福建工程学院 | 一种建筑外立面清洗机器人系统及其使用方法 |
| JP2016068702A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社移動ロボット研究所 | 壁面等の移動装置、及びその転舵方法 |
| CN205345106U (zh) * | 2015-11-04 | 2016-06-29 | 湘潭大学 | 步履式气动爬壁机器人 |
| CN106428276A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-22 | 上海大学 | 一种极坐标式金属壁面工作爬壁机器人 |
| CN106945740A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 南京理工大学 | 一种多腔吸附的轮腿结合式爬壁机器人 |
| CN107307800A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-03 | 常州工学院 | 一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法 |
| CN107364503A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-21 | 上海伟匠机器人科技有限公司 | 爬壁装置及其爬行方法、清扫机器人、喷涂机器人 |
| CN108482503A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-04 | 李晓 | 一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构 |
| CN207931951U (zh) * | 2018-02-27 | 2018-10-02 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种多吸附方式融合的船舶除锈机器人 |
| CN208822653U (zh) * | 2018-04-23 | 2019-05-07 | 昆明理工大学 | 一种玻璃幕墙清洗机器人 |
| CN209826535U (zh) * | 2019-01-31 | 2019-12-24 | 成都工业学院 | 一种玻璃清洁机器人 |
| CN111631633A (zh) * | 2019-03-01 | 2020-09-08 | 厦门华蔚物联网科技有限公司 | 一种带伸缩式攀登臂的幕墙越障机器人 |
| CN112224298A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 浙江工业大学 | 爬壁检测机器人越障装置 |
-
2021
- 2021-03-16 CN CN202110280507.7A patent/CN113002652A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016068702A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社移動ロボット研究所 | 壁面等の移動装置、及びその転舵方法 |
| CN104983369A (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-21 | 福建工程学院 | 一种建筑外立面清洗机器人系统及其使用方法 |
| CN205345106U (zh) * | 2015-11-04 | 2016-06-29 | 湘潭大学 | 步履式气动爬壁机器人 |
| CN106428276A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-22 | 上海大学 | 一种极坐标式金属壁面工作爬壁机器人 |
| CN106945740A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 南京理工大学 | 一种多腔吸附的轮腿结合式爬壁机器人 |
| CN107364503A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-21 | 上海伟匠机器人科技有限公司 | 爬壁装置及其爬行方法、清扫机器人、喷涂机器人 |
| CN107307800A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-03 | 常州工学院 | 一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法 |
| CN207931951U (zh) * | 2018-02-27 | 2018-10-02 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种多吸附方式融合的船舶除锈机器人 |
| CN208822653U (zh) * | 2018-04-23 | 2019-05-07 | 昆明理工大学 | 一种玻璃幕墙清洗机器人 |
| CN108482503A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-04 | 李晓 | 一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构 |
| CN209826535U (zh) * | 2019-01-31 | 2019-12-24 | 成都工业学院 | 一种玻璃清洁机器人 |
| CN111631633A (zh) * | 2019-03-01 | 2020-09-08 | 厦门华蔚物联网科技有限公司 | 一种带伸缩式攀登臂的幕墙越障机器人 |
| CN112224298A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 浙江工业大学 | 爬壁检测机器人越障装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320614A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-31 | 昆明理工大学 | 一种可更换吸附材料机构及其构建的爬壁机器人 |
| CN113320614B (zh) * | 2021-07-06 | 2022-11-25 | 昆明理工大学 | 一种可更换吸附材料机构及其构建的爬壁机器人 |
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