CN115648871A - 一种旋翼式陆空爬墙机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼式陆空爬墙机器人，包括，车身组件，包括车架、与设置在所述车架上的电池；行走组件，包括设置在所述车架两侧两端的四个驱动电机、与所述驱动电机输出端连接的车轮；以及，旋翼组件，包括设置在车架表面的无刷电机、与所述无刷电机输出端连接的螺旋桨，位于所述螺旋桨正下方的车架上设有通孔,本发明的有益效果：通过换向机构调转旋翼组件的方向，将其产生向上的升力转换成向下的压力，将车轮与墙面贴合，配合着翼组件产生的向下的压力，将车架挤压在墙面，可以实现爬墙机器人的爬墙工作。

Description

一种旋翼式陆空爬墙机器人

技术领域

本发明涉及爬墙机器人的技术领域，尤其涉及一种旋翼式陆空爬墙机器人。

背景技术

随着信息技术及机器人技术的快速发展，在高楼墙面的维护、清洁和裂纹检测等方面都有机器人的身影。

但是现有爬墙机器人常见的吸附方式有三种，第一种是电磁吸附式，这种吸附是依靠磁吸附材料到高楼的墙面上，通常具有较大的吸附力，通过磁性履带、吸盘或者足式结构可实现在高空墙面吸附移动，并完成指定作业，但是这种机器人只能在铁钴镍等磁性的墙壁上工作，像普通的墙面是没有磁性的，以至于这类机器人应用范围受到极大的限制；第二种是多足仿生吸附式，这种吸附原理是将细管连接到机器人的每个足上面，通过控制舵机来调整足的吸附与松开，这种机器人运动灵活性低，反应速度慢；第三种是真空吸附式，其原理是利用螺旋桨产生气压差将机器人吸附在高空墙面上。

现有的爬墙机器人，大部分只能在单一的墙面工作，存在着结构复杂、灵活性差和效率低的问题，本发明在于提供一种结构简单，灵活性好，可以应用到多种场景的陆空爬墙机器人。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有旋翼式陆空爬墙机器人存在只能在单一的墙面工作的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种旋翼式陆空爬墙机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种旋翼式陆空爬墙机器人，包括，车身组件，包括车架以及设置在所述车架上的电池；行走组件，包括设置在所述车架两侧的多个驱动电机、以及与各个所述驱动电机输出端连接的车轮；以及，旋翼组件，包括设置在车架表面的无刷电机，以及与所述无刷电机输出端连接的螺旋桨，所述车架上正对于所述螺旋桨的位置处设有通孔。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述无刷电机设有两个，且对称分部在车架表面两端，两个所述无刷电机底侧都设置有换向机构。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述换向机构包括两个与车架连接的一对支撑台，两个支撑台上分别设置有相应的固定板，两个所述固定板之间转动连接有底座，所述无刷电机设置在所述底座上，其中一个所述支撑台上设置有转向电机，所述转向电机输出端与所述底座连接。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：吸附组件，所述吸附组件包括安装块、连接在所述安装块其中一端的吸盘、连接在所述安装块另一侧的第一配重块，以及设置于所述安装块底部的摆坠。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述吸盘分为与所述安装块固定的固定侧，以及用于贴合吸附的吸附侧，所述固定侧设有单向阀。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述单向阀包括设置在固定侧的第一气孔、设置在所述第一气孔外侧、吸附侧背面、并与所述固定侧连接的安装筒、设置于所述安装筒内部的弹簧，以及设置于所述弹簧与第一气孔之间的封闭球，所述安装筒端部设有第二气孔。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：车架端部连接有两个卡块，两个所述卡块之间连接有安装轴，所述安装块转动连接在所述安装轴上。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述车架上相对于所述吸附组件另一端设置有第二配重块。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述吸盘的吸附侧最低端高于车轮最低端。

作为本发明所述旋翼式陆空爬墙机器人的一种优选方案，其中：所述驱动电机插接固定在所述车架上，四个所述支撑台的内部具有空腔，并分别罩在四个驱动电机上方。

本发明的有益效果：通过换向机构调转旋翼组件的方向，将其产生向上的升力转换成向下的压力，将车轮与墙面贴合，配合着翼组件产生的向下的压力，将车架挤压在墙面，可以实现爬墙机器人的爬墙工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明旋翼式陆空爬墙机器人的整体结构示意图。

图2为本发明旋翼式陆空爬墙机器人所述的车间翻面结构示意图。

图3为本发明旋翼式陆空爬墙机器人所述的装有吸附组件的车架结构示意图。

图4为本发明旋翼式陆空爬墙机器人所述的与玻璃幕墙吸附时结构示意图。

图5为本发明旋翼式陆空爬墙机器人所述的吸盘结构示意图。

图6为本发明旋翼式陆空爬墙机器人所述的单向阀剖切结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1，提供了一种旋翼式陆空爬墙机器人的整体结构示意图，如图1，一种旋翼式陆空爬墙机器人包括车身组件100、行走组件200和旋翼组件300，行走组件200可以带动车身组件100移动，同时旋翼组件300可以产生升力带动车身组件100升空，将车身组件100翻面，旋翼组件300的升力转换成压力，对车身组件100进行挤压，可以将车身组件100挤压在墙面，可以实现爬墙机器人在不同墙面进行爬墙工作。

具体的，车身组件100包括长方形的车架101、与设置在车架101上的电池102。

进一步的，行走组件200包括设置在车架101两侧两端的四个驱动电机201，与驱动电机201输出端连接的车轮202，车轮202优先采用橡胶轮，四个车轮202分为两组，每组的两个车轮202的轴心重合。

进一步的旋翼组件300包括设置在车架101表面的无刷电机301、与无刷电机301输出端连接的螺旋桨302，位于螺旋桨302正下方的车架101上设有通孔303，驱动电机201安装的车轮202顶端高于螺旋桨302的顶端，可以将车架101进行翻面，无刷电机301带动螺旋桨302转动产生升力就会转换成将车架101向下挤压的压力。

操作过程：电池102为驱动电机201何无刷电机301供电，四个驱动电机201控制车轮202转动，实现机器人在陆地行走，并通过车轮202之间的转速差实现转向，无刷电机301带动螺旋桨302转动产生升力带动机器人升空，将车架101进行翻面，无刷电机301带动螺旋桨302产生压力，可以将车架101挤压在墙面，进行机器人的爬墙工作。

实施例2

参照图3，该实施例不同于第一个实施例的是：无刷电机301设有两个，且对称分部在车架101表面两端，两个无刷电机301底侧都设置有换向机构304。

具体的，换向机构304包括两个与车架101固定连接的支撑台304a，与设置在支撑台304a上固定板304b，两个固定板304b之间转动连接有底座304c，优选的底座304c两侧设有转轴插接在固定板304b上进行转动连接，无刷电机301设置在底座304c上，其中一个支撑台304a上设置有转向电机304d，转向电机304d输出端与底座304c穿过固定板304b的转轴连接。

进一步的驱动电机201插接固定在车架101上，且驱动电机201两侧设有凹块卡在车架101上，并通过螺栓将其固定在车架101上，四个支撑台304a分别罩在四个驱动电机201上方，节省空间，增加两个固定板304b之间的距离，从而可以安装直径更大的螺旋桨302。

除了车轮202顶端不需要高于螺旋桨302的顶端之外，其余结构均与实施例1相同。

操作过程：电池102为换向电机进行供电，两个无刷电机301对应的两个螺旋桨302，在车架101升空时，通过换向机构304调整底座304c、无刷电机301和螺旋桨302的角度，可以实现机器人在空中前进和后退，同时换向电机能将螺旋桨302进行180°的转向，不需要将车架101进行翻面就能将无刷电机301带动螺旋桨302转动产生的升力转换成将车架101向下挤压的压力。

实施例3

参照图3-图6，该实施例不同于以上实施例的是：吸附组件400，包括与车架101一端铰链连接的安装块401，安装块401两侧分别设为吸附端401a和配重端401b，配重端401b靠近车架101，吸附端401a固定设有吸盘402，配重端401b固定设有第一配重块403，第一配重块403的重量与吸盘402重量相等，安装块401的吸附端401a和配重端401b下端设有平衡端401c，平衡端401c固定设有摆坠404。

具体的，吸盘402分为与安装块401固定的固定侧402a、和用于贴合吸附的吸附侧403b，由于摆坠404的重心向下，使得吸盘402和第一配重块403时刻保持水平，同时吸盘402的吸附侧403b时刻竖直，吸盘402的吸附侧403b最低端高于车轮202最低端。

进一步的，固定侧402a设有单向阀405，单向阀405包括设置在固定侧402a的第一气孔405a，设置在第一气孔405a外侧、吸附侧403b背面、并与固定侧402a固定连接的安装筒405b，安装筒405b内部设有弹簧405c，与弹簧405c固定连接有与第一气孔405a贴合密封的封闭球405d，优选的封闭球405d采用橡胶制成，且粉笔球与第一气孔405a的接触部位设为圆弧形，安装筒405b顶端设有第二气孔405e，当吸盘402与外物接触后，并受到挤压，内部气体从第一气孔405a顶起封闭球405d，最终冲第二气孔405e排出，实现吸盘402内部气体单向排出。

其余结构均与实施例2相同。

操作过程：当机器人升空时，将吸盘402的吸附侧403b与玻璃幕墙相对或者与光滑的墙面相对，并控制调整螺旋桨302的角度，使其前进与玻璃幕墙接触，并挤压，将吸盘402内部空气挤压走，使得吸盘402吸附在玻璃幕墙上，之后关闭螺旋桨302车架101会绕吸盘402转动，并靠近玻璃幕墙，由于吸盘402的吸附侧403b最低端高于车轮202最低端，靠近吸盘402的车轮202与玻璃幕墙先接触，远离吸盘402的车轮202会翘起，靠近吸盘402的车轮202车轮202与幕墙接触点作为支点，此时调转螺旋桨302的方向，并开动螺旋桨302产生压力，向下挤压翘起的车架101，绕支点转动，将吸盘402撬动，与玻璃幕墙分离，同时远离吸盘402的车轮202会与玻璃幕墙接触，并整体被螺旋桨302产生的压力挤压附着在玻璃幕墙上，之后控制驱动电机201和车轮202对机器人进行移动，可以完成机器人从飞行状态到爬墙状态的转换，在空中就能将机器人吸附在墙面进行工作。

实施例4

参照图3，该实施例不同于以上实施例的是：车架101端部连接有两个卡块101a，卡块101a插接在车架101上，并通过螺栓进行固定，两个卡块101a之间连接有安装轴101b，安装轴101b与安装块401转动连接。

进一步的，车架101的另一端设置有第二配重块103，并与车架101通过螺栓进行固定，第二配重块103与两个卡块101a、安装轴101b和吸附组件400的重量相等，平衡车架101两端，使得机器人起飞平稳。

其余结构均与实施例3相同。

操作过程：通过拆卸卡块101a可以对吸附组件400进行拆卸，便于保养维修。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：包括，

车身组件(100)，包括车架(101)以及设置在所述车架(101)上的电池(102)；

行走组件(200)，包括设置在所述车架(101)两侧的多个驱动电机(201)，以及与各个所述驱动电机(201)输出端连接的车轮(202)；以及，

旋翼组件(300)，包括设置在车架(101)表面的无刷电机(301)，以及与所述无刷电机(301)输出端连接的螺旋桨(302)；所述车架(101)上正对于所述螺旋桨(302)的位置处设有通孔(303)。

2.如权利要求1所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述无刷电机(301)设有两个，且对称分部在车架(101)表面两端，两个所述无刷电机(301)底侧都设置有换向机构(304)。

3.如权利要求2所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述换向机构(304)包括与车架(101)连接的一对支撑台(304a)，两个支撑台(304a)上分别设置有相应的固定板(304b)，两个所述固定板(304b)之间转动连接有底座(304c)，所述无刷电机(301)设置在所述底座(304c)上，其中一个所述支撑台(304a)上设置有转向电机(304d)，所述转向电机(304d)输出端与所述底座(304c)连接。

4.如权利要求1～3所述旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：吸附组件(400)，所述吸附组件(400)包括安装块(401)、连接在所述安装块(401)其中一端的吸盘(402)、连接在所述安装块(401)另一侧的第一配重块(403)，以及设置于所述安装块(401)底部的摆坠(404)。

5.如权利要求4所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述吸盘(402)分为与所述安装块(401)固定的固定侧(402a)，以及用于贴合吸附的吸附侧(402b)；所述固定侧(402a)设有单向阀(405)。

6.如权利要求5所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述单向阀(405)包括设置在固定侧(402a)的第一气孔(405a)、设置在所述第一气孔(405a)外侧并与所述固定侧(402a)连接的安装筒(405b)、设置于所述安装筒(405b)内部的弹簧(405c)，以及设置于所述弹簧(405c)与第一气孔(405a)之间的封闭球(405d)，所述安装筒(405b)端部设有第二气孔(405e)。

7.如权利要求4～6任一所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述车架(101)端部连接有两个卡块(101a)，两个所述卡块(101a)之间连接有安装轴(101b)，所述安装块(401)转动连接在所述安装轴(101b)上。

8.如权利要求7所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述车架(101)上相对于所述吸附组件(400)的另一端设置有第二配重块(103)。

9.如权利要求5所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述吸盘(402)的吸附侧(403b)最低端高于车轮(202)最低端。

10.如权利要求3所述的旋翼式陆空爬墙机器人，其特征在于：所述驱动电机(201)插接固定在所述车架(101)上，四个所述支撑台(304a)的内部具有空腔，并分别罩在四个驱动电机(201)上方。

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