CN113247134B - 一种防跌落爬墙机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人应用技术领域，具体是涉及一种防跌落爬墙机器人，包括主底板和分别设置在主底板上的控制器、气泵、多方位摄像头、吸盘步进机构和螺旋驱动机构；所述主底板为矩形板状；吸盘步进机构包括：平移伸缩板，具有四个；伸缩组件，其数量与平移伸缩板数量相同且一一对应；吸盘驱动组件，其数量与平移伸缩板的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板上；螺旋驱动机构包括：中部螺旋驱动组件，设置在主底板的中间处；侧部螺旋驱动组件，其数量与平移伸缩板的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板上，当机器人遇到突发情况，通过设置的中部螺旋驱动组件和侧部螺旋驱动组件驱动机器人飞行，进而防止机器人跌落。

Description

一种防跌落爬墙机器人

技术领域

本发明涉及机器人应用技术领域，具体是涉及一种防跌落爬墙机器人。

背景技术

爬墙机器人是能在垂直物体的表面爬行的机器人，通过智能操控或人为操控在墙面上爬行，其吸附于墙面上的吸附装置主要依靠持续的能耗来维持吸力的，由于爬墙机器人在爬墙时，偶尔会遇到突发情况导致爬墙机器人与墙面脱离，因此属于不稳定状态，一旦脱离，爬墙机器人将会从墙面上跌落下来，带来很大的安全隐患，因此，我们提出了一种建筑钢结构金属材料修复设备，以便于解决上述提出的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种防跌落爬墙机器人。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种防跌落爬墙机器人，包括主底板和分别设置在主底板上的控制器、气泵、多方位摄像头、吸盘步进机构和螺旋驱动机构；

所述主底板为矩形板状；

吸盘步进机构包括：

平移伸缩板，具有四个，分别能够伸缩的设置在主底板的四个边侧；

伸缩组件，其数量与平移伸缩板数量相同且一一对应，所有伸缩组件分别设置在主底板的四个边上，每个伸缩组件的工作端均与对应的每个平移伸缩板传动连接；

吸盘驱动组件，其数量与平移伸缩板的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板上，用以多方位利用吸盘的方式在墙壁上进行移动；

控制器分别与每个伸缩组件和每个吸盘驱动组件的内部电线连接，气泵分别通过气管与每个吸盘驱动组件的内部连接，气泵与控制器电性连接；

螺旋驱动机构包括：

中部螺旋驱动组件，设置在主底板的中间处；

侧部螺旋驱动组件，其数量与平移伸缩板的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板上；

控制器分别与中部螺旋驱动组件和侧部螺旋驱动组件电性连接。

优选地，每个所述伸缩组件均包括：

限位光杆，至少设有两个，对称设置在平移伸缩杆靠近主底板的一面两侧；每个限位光杆均呈水平设置；

限位座，其数量与限位光杆的数量相同且一一对应的设置在主底板上，每个限位座上分别开设有供每个限位光杆穿行的限位穿孔，每个限位光杆分别能够滑动的插设于每个对应的限位穿孔内。

优选地，每个所述伸缩组件还均包括：

齿条，位于两个限位光杆之间，齿条的一端与平移伸缩板的内侧连接，齿条与限位光杆平行设置，齿条的长度与限位光杆的长度相同；

驱动齿轮，水平设置在齿条的一侧，第一驱动齿轮与齿条啮合设置；

第一驱动电机，设置在驱动齿轮的正上方，驱动电机通过固定架安装在主底板上，驱动电机的输出端与驱动齿轮的中心处连接，控制器与第一驱动电机电性连接。

优选地，每个所述伸缩组件还均包括：

直线轨道，位于齿条的旁侧，直线轨道的底部设置在主底板上；

直线滑块，设置在齿条靠近直线轨道的一侧，直线滑块能够在直线滑轨内限位滑动。

优选地，每个所述平移伸缩板的截面均为L型结构，平移伸缩板底部两侧均安装有能够与墙面滑动接触的第一万向轮。

优选地，每个所述吸盘驱动组件均包括：

升降架，呈水平位于平移伸缩架的正下方，平移伸缩架上开设有升降架穿过的矩形穿口；

直线驱动器，呈竖直设置在平行伸缩架的上端垂直面上，直线驱动器的工作端设置有连接支架，该连接支架的底部与升降架的顶部中间处相连接；

吸盘，至少设有一对，对称且能够拆卸的设置在升降架的两侧。

优选地，每个所述升降架均包括：

调节光杆，具有一对，平行位于连接支架的底部，连接支架的底部通过固定架与两个调节杠杆的中端相连接；

调节套，其数量与吸盘的数量相同，对称套设与两个调节光杆外部，每个调节套的径向面上均开设有贯通每个调节套内圈的螺栓孔，每个螺栓孔的内部均螺纹连接有螺栓柱，每个螺栓柱的末端均能够与对应的调节光杆外部抵接设置，每个吸盘均固定安装在每个调节套的底部。

优选地，每个所述侧部螺旋驱动组件均包括：

轴承座，呈竖直设置在平移伸缩板远离主底板的顶部一侧中间处；

第二驱动电机，设置在轴承座靠近主底板的一测，第二驱动电机的输出端设置有转轴，该转轴能够转动的穿过轴承座的内圈朝外延伸，控制器与第二驱动电机电线连接；

第一电动螺旋桨，呈水平设置的转轴得延伸端，控制器与第一电动螺旋桨电性连接。

优选地，所述中部螺旋驱动组件包括第二电动螺旋桨，主底板的中间处设有圆形通口，第二电动螺旋桨呈水平设置在圆形通口的内部，控制器与第二电动螺旋桨电性连接。

优选地，所述主底板的四个角上均设置有能够与墙面滑动接触的第二万向轮。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本发明通过设置的四个不同方向的平移伸缩板分别能够朝着上下左右方向移动，带动每个吸盘驱动组件与墙面进行吸附，进而能够使机器人多方向进行移动；

2.本发明通过气泵控制吸盘内的气体进出，使吸盘能够更快的吸附与脱离，并且可根据需求设置多个或者少个吸盘，增加实用性；

3.本发明通过所有能够翻转的第一电动螺旋桨能够在机器人脱离墙面时作飞行运动，防止机器人跌落，并且通过第一电动螺旋桨可产生气流将机器人与墙面保持紧密贴合状态，进而保证了机器人平爬行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的局部立体结构示意图；

图6为本发明的局部分解图；

图7为本发明的侧部螺旋驱动组件的局部立体结构示意图；

图8为本发明的吸盘驱动组件的局部立体结构示意图；

图9为本发明的吸盘驱动组件的局部分解图。

图中标号为：1-控制器；2-气泵；3-多方位摄像头；4-平移伸缩板；5-伸缩组件；6-吸盘驱动组件；7-中部螺旋驱动组件；8-侧部螺旋驱动组件；9-限位光杆；10-限位座；11-齿条；12-驱动齿轮；13-第一驱动电机；14-固定架；15-直线轨道；16-直线滑块；17-第一万向轮；18-矩形穿口；19-直线驱动器；20-吸盘；21-连接支架；22-调节光杆；23-调节套；24-螺栓孔；25-螺栓柱；26-轴承座；27-第二驱动电机；28-第一电动螺旋桨；29-第二电动螺旋桨；30-第二万向轮；31-主底板。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

为了解决爬墙机器人防跌落的技术问题，如图1至图4所示，提供以下技术方案：

一种防跌落爬墙机器人，包括主底板31和分别设置在主底板31上的控制器1、气泵2、多方位摄像头3、吸盘20步进机构和螺旋驱动机构；

所述主底板31为矩形板状；

吸盘20步进机构包括：

平移伸缩板4，具有四个，分别能够伸缩的设置在主底板31的四个边侧；

伸缩组件5，其数量与平移伸缩板4数量相同且一一对应，所有伸缩组件5分别设置在主底板31的四个边上，每个伸缩组件5的工作端均与对应的每个平移伸缩板4传动连接；

吸盘20驱动组件6，其数量与平移伸缩板4的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板4上，用以多方位利用吸盘20的方式在墙壁上进行移动；

控制器1分别与每个伸缩组件5和每个吸盘20驱动组件6的内部电线连接，气泵2分别通过气管与每个吸盘20驱动组件6的内部连接，气泵2与控制器1电性连接；

螺旋驱动机构包括：

中部螺旋驱动组件7，设置在主底板31的中间处；

侧部螺旋驱动组件8，其数量与平移伸缩板4的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板4上；

控制器1分别与中部螺旋驱动组件7和侧部螺旋驱动组件8电性连接。

具体的，当该机器人在墙壁上进行移动时，通过四个伸缩组件5其中一个伸缩组件5驱动平移伸缩板4向前伸出，通过该伸出的平移伸缩板4上设置的吸盘20驱动组件6以吸盘20的方式与墙壁吸附，随后该伸缩组件5复合，根据机器人需要行走的方向，根据需要控制需要位置的平移伸缩板4进行伸缩操作，进而实现爬墙，当遇到突发情况，所有吸盘20均与墙壁脱离，这时控制器1控制中部螺旋驱动组件7和每个侧部螺旋驱动组件8，驱动机器人飞行。

通过设置的四个不同方向的平移伸缩板4和每个对应的吸盘20驱动组件6使机器人能够多方位进行移动，当机器人遇到突发情况，通过设置的中部螺旋驱动组件7和侧部螺旋驱动组件8驱动机器人飞行，进而防止机器人跌落。

进一步的：

为了解决机器人能够多方位爬墙的技术问题，如图4至图6所示，提供以下技术方案：

每个伸缩组件5均包括：

限位光杆9，至少设有两个，对称设置在平移伸缩杆靠近主底板31的一面两侧；每个限位光杆9均呈水平设置；

限位座10，其数量与限位光杆9的数量相同且一一对应的设置在主底板31上，每个限位座10上分别开设有供每个限位光杆9穿行的限位穿孔，每个限位光杆9分别能够滑动的插设于每个对应的限位穿孔内。

每个伸缩组件5还均包括：

齿条11，位于两个限位光杆9之间，齿条11的一端与平移伸缩板4的内侧连接，齿条11与限位光杆9平行设置，齿条11的长度与限位光杆9的长度相同；

驱动齿轮12，水平设置在齿条11的一侧，第一驱动齿轮12与齿条11啮合设置；

第一驱动电机13，设置在驱动齿轮12的正上方，驱动电机通过固定架14安装在主底板31上，驱动电机的输出端与驱动齿轮12的中心处连接，控制器1与第一驱动电机13电性连接。

每个伸缩组件5还均包括：

直线轨道15，位于齿条11的旁侧，直线轨道15的底部设置在主底板31上；

直线滑块16，设置在齿条11靠近直线轨道15的一侧，直线滑块16能够在直线滑轨内限位滑动。

每个平移伸缩板4的截面均为L型结构，平移伸缩板4底部两侧均安装有能够与墙面滑动接触的第一万向轮17。

具体的，当进行爬墙时，根据需要爬行的位置，控制器1控制其中需要爬行方向的第一驱动电机13带动驱动齿轮12旋转，驱动齿轮12带动齿条11平移，同时带动对应的平移伸缩板4平移到一定距离，通过对应的吸盘20驱动组件6将墙面吸附，随后驱动电机带动驱动齿轮12和齿条11复合，进而使主底板31前进一端距离，其他方向上的吸盘20驱动组件6再与墙面吸附，随后再重复上述工序进行步进爬行；

通过设置的四个不同方向的平移伸缩板4分别能够朝着上下左右方向移动，带动每个吸盘20驱动组件6与墙面进行吸附，进而能够使机器人多方向进行移动。

进一步的：

为了解决机器人稳定爬墙的技术问题，如图2、图3、图5、图8和图9所示，提供以下技术方案：

每个吸盘20驱动组件6均包括：

升降架，呈水平位于平移伸缩架的正下方，平移伸缩架上开设有升降架穿过的矩形穿口18；

直线驱动器19，呈竖直设置在平行伸缩架的上端垂直面上，直线驱动器19的工作端设置有连接支架21，该连接支架21的底部与升降架的顶部中间处相连接；

吸盘20，至少设有一对，对称且能够拆卸的设置在升降架的两侧。

每个升降架均包括：

调节光杆22，具有一对，平行位于连接支架21的底部，连接支架21的底部通过固定架14与两个调节杠杆的中端相连接；

调节套23，其数量与吸盘20的数量相同，对称套设与两个调节光杆22外部，每个调节套23的径向面上均开设有贯通每个调节套23内圈的螺栓孔24，每个螺栓孔24的内部均螺纹连接有螺栓柱25，每个螺栓柱25的末端均能够与对应的调节光杆22外部抵接设置，每个吸盘20均固定安装在每个调节套23的底部。

具体的，当需要每个吸盘20驱动组件6进行工作时，通过直线驱动器19驱动连接支架21朝墙面的方向移动，直至使每个吸盘20与墙面接触，气泵2通过气管将吸盘20内部的气排出，进而使吸盘20产生足够的吸附力，并且在机器人爬行之前，根据需要吸附的程度，可选择性的将多个吸盘20通过调节套23壳拆卸的设置在调节光杆22上；

通过气泵2控制吸盘20内的气体进出，使吸盘20能够更快的吸附与脱离，并且可根据需求设置多个或者少个吸盘20，增加实用性。

进一步的：

为了解决机器人防跌落的技术问题，如图3至图7所示，提供以下技术方案：

每个侧部螺旋驱动组件8均包括：

轴承座26，呈竖直设置在平移伸缩板4远离主底板31的顶部一侧中间处；

第二驱动电机27，设置在轴承座26靠近主底板31的一测，第二驱动电机27的输出端设置有转轴，该转轴能够转动的穿过轴承座26的内圈朝外延伸，控制器1与第二驱动电机27电线连接；

第一电动螺旋桨28，呈水平设置的转轴得延伸端，控制器1与第一电动螺旋桨28电性连接。

中部螺旋驱动组件7包括第二电动螺旋桨29，主底板31的中间处设有圆形通口，第二电动螺旋桨29呈水平设置在圆形通口的内部，控制器1与第二电动螺旋桨29电性连接。

具体的，当遇到突发情况，所有吸盘20均与墙壁脱离后，控制器1在控制第二电动螺旋桨29和每个第一电动螺旋桨28旋转，进而使机器人作飞行运动，控制器1控制所有第二驱动电机27，通过每个第二驱动电机27分别带动每个转轴和第一电动螺旋桨28作翻转运动，进而控制机器人的飞行方向，可再次将机器人飞向墙面进行爬行，也可缓慢落下，重新调整机器人，第二电动螺旋桨29可在机器人爬行的过程中开启，将第二螺旋桨产生的风力朝墙面相反的方向进行吹动，通过气流将机器人与墙面紧密贴合；

通过所有能够翻转的第一电动螺旋桨28能够在机器人脱离墙面时作飞行运动，防止机器人跌落，并且通过第一电动螺旋桨28可产生气流将机器人与墙面保持紧密贴合状态，进而保证了机器人平爬行的稳定性。

主底板31的四个角上均设置有能够与墙面滑动接触的第二万向轮30。

本发明的工作原理：

步骤一、具体的，当进行爬墙时，根据需要爬行的位置，控制器1控制其中需要爬行方向的第一驱动电机13带动驱动齿轮12旋转，驱动齿轮12带动齿条11平移，同时带动对应的平移伸缩板4平移到一定距离，通过对应的吸盘20驱动组件6将墙面吸附，随后驱动电机带动驱动齿轮12和齿条11复合，进而使主底板31前进一端距离，其他方向上的吸盘20驱动组件6再与墙面吸附，随后再重复上述工序进行步进爬行；

通过设置的四个不同方向的平移伸缩板4分别能够朝着上下左右方向移动，带动每个吸盘20驱动组件6与墙面进行吸附，进而能够使机器人多方向进行移动；

步骤二、具体的，当需要每个吸盘20驱动组件6进行工作时，通过直线驱动器19驱动连接支架21朝墙面的方向移动，直至使每个吸盘20与墙面接触，气泵2通过气管将吸盘20内部的气排出，进而使吸盘20产生足够的吸附力，并且在机器人爬行之前，根据需要吸附的程度，可选择性的将多个吸盘20通过调节套23壳拆卸的设置在调节光杆22上；

通过气泵2控制吸盘20内的气体进出，使吸盘20能够更快的吸附与脱离，并且可根据需求设置多个或者少个吸盘20，增加实用性；

步骤三、具体的，当遇到突发情况，所有吸盘20均与墙壁脱离后，控制器1在控制第二电动螺旋桨29和每个第一电动螺旋桨28旋转，进而使机器人作飞行运动，控制器1控制所有第二驱动电机27，通过每个第二驱动电机27分别带动每个转轴和第一电动螺旋桨28作翻转运动，进而控制机器人的飞行方向，可再次将机器人飞向墙面进行爬行，也可缓慢落下，重新调整机器人，第二电动螺旋桨29可在机器人爬行的过程中开启，将第二螺旋桨产生的风力朝墙面相反的方向进行吹动，通过气流将机器人与墙面紧密贴合；

通过所有能够翻转的第一电动螺旋桨28能够在机器人脱离墙面时作飞行运动，防止机器人跌落，并且通过第一电动螺旋桨28可产生气流将机器人与墙面保持紧密贴合状态，进而保证了机器人平爬行的稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种防跌落爬墙机器人，包括主底板(31)和分别设置在主底板(31)上的控制器(1)、气泵(2)、多方位摄像头(3)、吸盘(20)步进机构和螺旋驱动机构；

其特征在于，所述主底板(31)为矩形板状；

吸盘(20)步进机构包括：

平移伸缩板(4)，具有四个，分别能够伸缩的设置在主底板(31)的四个边侧；

伸缩组件(5)，其数量与平移伸缩板(4)数量相同且一一对应，所有伸缩组件(5)分别设置在主底板(31)的四个边上，每个伸缩组件(5)的工作端均与对应的每个平移伸缩板(4)传动连接；

吸盘(20)驱动组件(6)，其数量与平移伸缩板(4)的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板(4)上，用以多方位利用吸盘(20)的方式在墙壁上进行移动；

控制器(1)分别与每个伸缩组件(5)和每个吸盘(20)驱动组件(6)的内部电线连接，气泵(2)分别通过气管与每个吸盘(20)驱动组件(6)的内部连接，气泵(2)与控制器(1)电性连接；

螺旋驱动机构包括：

中部螺旋驱动组件(7)，设置在主底板(31)的中间处；

侧部螺旋驱动组件(8)，其数量与平移伸缩板(4)的数量相同且一一对应的设置在每个平移伸缩板(4)上；

控制器(1)分别与中部螺旋驱动组件(7)和侧部螺旋驱动组件(8)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述伸缩组件(5)均包括：

限位光杆(9)，至少设有两个，对称设置在平移伸缩杆靠近主底板(31)的一面两侧；每个限位光杆(9)均呈水平设置；

限位座(10)，其数量与限位光杆(9)的数量相同且一一对应的设置在主底板(31)上，每个限位座(10)上分别开设有供每个限位光杆(9)穿行的限位穿孔，每个限位光杆(9)分别能够滑动的插设于每个对应的限位穿孔内。

3.根据权利要求2所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述伸缩组件(5)还均包括：

齿条(11)，位于两个限位光杆(9)之间，齿条(11)的一端与平移伸缩板(4)的内侧连接，齿条(11)与限位光杆(9)平行设置，齿条(11)的长度与限位光杆(9)的长度相同；

驱动齿轮(12)，水平设置在齿条(11)的一侧，第一驱动齿轮(12)与齿条(11)啮合设置；

第一驱动电机(13)，设置在驱动齿轮(12)的正上方，驱动电机通过固定架(14)安装在主底板(31)上，驱动电机的输出端与驱动齿轮(12)的中心处连接，控制器(1)与第一驱动电机(13)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述伸缩组件(5)还均包括：

直线轨道(15)，位于齿条(11)的旁侧，直线轨道(15)的底部设置在主底板(31)上；

直线滑块(16)，设置在齿条(11)靠近直线轨道(15)的一侧，直线滑块(16)能够在直线滑轨内限位滑动。

5.根据权利要求4所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述平移伸缩板(4)的截面均为L型结构，平移伸缩板(4)底部两侧均安装有能够与墙面滑动接触的第一万向轮(17)。

6.根据权利要求1所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述吸盘(20)驱动组件(6)均包括：

升降架，呈水平位于平移伸缩架的正下方，平移伸缩架上开设有升降架穿过的矩形穿口(18)；

直线驱动器(19)，呈竖直设置在平行伸缩架的上端垂直面上，直线驱动器(19)的工作端设置有连接支架(21)，该连接支架(21)的底部与升降架的顶部中间处相连接；

吸盘(20)，至少设有一对，对称且能够拆卸的设置在升降架的两侧。

7.根据权利要求6所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述升降架均包括：

调节光杆(22)，具有一对，平行位于连接支架(21)的底部，连接支架(21)的底部通过固定架(14)与两个调节杠杆的中端相连接；

调节套(23)，其数量与吸盘(20)的数量相同，对称套设与两个调节光杆(22)外部，每个调节套(23)的径向面上均开设有贯通每个调节套(23)内圈的螺栓孔(24)，每个螺栓孔(24)的内部均螺纹连接有螺栓柱(25)，每个螺栓柱(25)的末端均能够与对应的调节光杆(22)外部抵接设置，每个吸盘(20)均固定安装在每个调节套(23)的底部。

8.根据权利要求1所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，每个所述侧部螺旋驱动组件(8)均包括：

轴承座(26)，呈竖直设置在平移伸缩板(4)远离主底板(31)的顶部一侧中间处；

第二驱动电机(27)，设置在轴承座(26)靠近主底板(31)的一测，第二驱动电机(27)的输出端设置有转轴，该转轴能够转动的穿过轴承座(26)的内圈朝外延伸，控制器(1)与第二驱动电机(27)电线连接；

第一电动螺旋桨(28)，呈水平设置的转轴得延伸端，控制器(1)与第一电动螺旋桨(28)电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，所述中部螺旋驱动组件(7)包括第二电动螺旋桨(29)，主底板(31)的中间处设有圆形通口，第二电动螺旋桨(29)呈水平设置在圆形通口的内部，控制器(1)与第二电动螺旋桨(29)电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种防跌落爬墙机器人，其特征在于，所述主底板(31)的四个角上均设置有能够与墙面滑动接触的第二万向轮(30)。

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