CN204736943U - 一种爬墙翻墙机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种爬墙翻墙机器人，包括吸盘底座、脚吸盘、翻转板、盖板、转动连杆、交叉连杆、长连杆、支撑连杆、短连杆、螺钉、螺母、步进电机、舵机、长连杆内部相连舵机、短连杆内部相连舵机、支撑连杆内部相连舵机、底座吸盘开口滑槽、翻转板底部开口槽、翻转板上端开口、控制装置；翻转板与吸盘底座相连接、并可以在吸盘底座上面翻转，盖板通过螺钉、螺母与翻转板相连接；本实用新型通过吸盘底座和脚吸盘下面的吸盘吸附于墙面；本实用新型通电动机的转动，实现机器人爬墙与翻转墙面的运动过程，吸盘吸附于墙面，原理可行、结构简单、实用可靠。

Description

一种爬墙翻墙机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其是涉及一种爬墙翻墙机器人，可以作为爬墙机器人领域的扩充，也可以应用于现代建筑的室内外的人工劳作辅助工作。

背景技术

随着现代城市的发展，高层建筑越来越多，每隔一段时间就需要为墙面进行清洗、维护等工作。但是由于建筑物较高，有没有太多的支撑措施，对施工人员有较大的安全威胁；同时，在室内的墙面清洗、维护等工作需要较大的工作空间以及设备。

    在现有的爬墙机器人中，大部分只能在单一的墙面工作，并且结构较为复杂，因而造成了爬墙机器人的发展。现有的相关技术在实现机器人的爬墙上面已经较为成熟，眼前最为急迫的事需要设计出一种结构简单，可以翻转墙面、让机器人可以转换到另外一个墙面工作的爬墙机器人。

近年来，国内外学者对爬墙机器人进行了深入的研究。例如2012年，暨南大学黄元亮等人发明了一种基于足式爬壁的智能玻璃清洁机器人（申请号：201210584759.X），由机器人主体、行走单元、四个吸附单元等八个单元模块组成。2011年，刘骞生等人发明了一种高空玻璃擦拭机器人（申请号201120559999.5），属于气压传动技术领域，目的是解决高空玻璃擦拭困难和不安全的问题。2010年黄文攀等人发表论文《爬墙机器人研究与制作》（《淮海工学院学报（自然科学版）》2010年2期 ），设计制作了一种爬墙机器人,它能够到达垂直平面的任何地方,其机械结构合理、紧凑,重量轻,行动灵活,可靠性高,有良好的人机交互接口,可进行远程遥控及自动运行采用真空吸附系统。

 但是，目前的爬墙机器人很少涉及让机器人转换到另外一个工作墙面，而且现有的爬墙机器人大多结构复杂，无法保证长时间的高效运作，不利用大规模投入生产。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的现有爬墙机器人很少涉及让机器人转换到另外一个工作墙面，而且现有的爬墙机器人大多结构复杂，无法保证长时间的高效运作，不利用大规模投入生产的技术问题；提供了一种以简单的机构完成机器人的爬墙翻墙工作，可降低成本，提高生产效率的爬墙翻墙机器人。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种爬墙翻墙机器人，其特征在于：包括吸盘底座、周向设置在吸盘底座上等夹角设置的至少三个行走吸盘组件；吸盘底座上设有两个能够在吸盘底座上面翻转转动并通过孔连接在所述的吸盘底座上的翻转板，三个行走吸盘组件分别固定在翻转板上，所述的吸盘底座为一个，吸盘底座上设有两个开口滑槽，翻转板底部设有开口槽，行走吸盘组件的其中部分驱动组件分别设置在开口滑槽和开口槽中。

本实用新型采用吸盘吸附原理，使机器人可以吸附于墙面。电动机通过控制装置，让电动机转动，从而带动相应连杆的运动，达到机器人爬墙和翻转墙面的运动过程。

在上述的一种爬墙翻墙机器人，所述行走吸盘组件为四个，等夹角周向设置在吸盘底座上，每个翻转板上设有两个行走吸盘组件；其中，每个行走吸盘组件均包括一个脚吸盘，长连杆的一端与脚吸盘固定，另一端通过舵机与交叉连杆的一端连接，交叉连杆另一端通过舵机（13）与转动连杆的一端连接，转动连杆的另一端与安放在开口槽中的步进电机配接；支撑连杆一端与支撑连杆内部相连舵机相连，并安放于底座吸盘开口滑槽槽口中，另一端与翻转板底部开口槽相连，支撑连杆内部相连舵机的转动带动支撑连杆的运动，从而实现翻转板的翻转转动。

在上述的一种爬墙翻墙机器人，所述翻转板与盖板通过螺钉、螺母相连接；所述的螺钉为六个、所述的螺母为六个；所述的吸盘底座为一个，其底座吸盘开口滑槽为两个；所述的脚吸盘为四个；所述的翻转板上端开口为四个，每个开口安放步进电机，步进电机与转动连杆相连接；转动连杆与交叉连杆通过舵机相连接；交叉连杆与长连杆通过长连杆内部相连舵机相连接；长连杆与短连杆通过短连杆内部相连舵机相连接；所述的转动连杆为四个，所述的交叉连杆为四个、所述的长连杆为四个、所述的短连杆为四个。

在上述的一种爬墙翻墙机器人，所述支撑连杆一端与支撑连杆内部相连舵机相连，并安放于底座吸盘开口滑槽槽口中，另一端与翻转板底部开口槽相连，支撑连杆内部相连舵机的转动带动支撑连杆的运动，从而实现翻转板的翻转转动，促使翻转板可以相对于吸盘底座在0°~ 90°的角度范围内运动；所述的转动连杆可以在翻转板凹槽口内，由步进电机的转动而运动，其在翻转板的凹槽口的运动角度范围为0°~ 60°。

因此，本实用新型具有如下优点：通过电动机的转动，实现相应连杆的运动，以此达到机器人在墙面上的运动和转换墙面的运动过程；同时机器人的结构简单，运动可行。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构简图。

图2-1是本实用新型实施例的墙面前进过程前结构简图。

图2-2是本实用新型实施例的墙面前进过程中结构简图。

图2-3是本实用新型实施例的墙面前进过程后结构简图。

图3是本实用新型实施例的墙面前进一步后准备下一步前进过程的结构简图。

图4是本实用新型实施例的翻墙时支撑连杆内部相连舵机驱动支撑连杆运动后的结构简图。

图5是本实用新型实施例的翻墙时长连杆内部相连舵机转动一定角度后的结构简图。

图6是本实用新型实施例的翻墙时短连杆内部相连舵机转动一定角度后的结构简图。

图7-1是本实用新型实施例的从竖直墙面到天花板前的结构简图。

图7-2是本实用新型实施例的从竖直墙面到天花板后的结构简图。

图8-1是本实用新型实施例的从天花板到竖直墙面前的结构简图。

图8-2是本实用新型实施例的从天花板到竖直墙面后的结构简图。

图9是本实用新型实施例的部分结构图。

图10是本实用新型实施例的底座吸盘结构图。

图11是本实用新型实施例的翻转板结构图。

图12是本实用新型实施例的转动连杆结构图。

图13是本实用新型实施例的交叉连杆结构图。

图14是本实用新型实施例的长连杆结构图。

图15是本实用新型实施例的短连杆结构图。

图16是本实用新型实施例的支撑连杆结构图。

图17是本实用新型实施例的杆连接结构图。

具体实施方式

本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1、图2-1、图2-2、图2-3、图3、图4、图5、图6、图7-1、图7-2、图8-1、图8-2、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17。本实用新型所采用的技术方案是：一种爬墙翻墙机器人，其特征在于：包括吸盘底座1、脚吸盘2、翻转板3、盖板4、转动连杆5、交叉连杆6、长连杆7、支撑连杆8、短连杆9、螺钉10、螺母11、步进电机12、舵机13、长连杆内部相连舵机14、短连杆内部相连舵机15、支撑连杆内部相连舵机16、底座吸盘开口滑槽17、翻转板底部开口槽18、翻转板上端开口19、控制装置20；翻转板3通过孔连接在所述的吸盘底座1上、翻转板3可在吸盘底座1上面翻转转动；支撑连杆8一端与翻转板底部开口槽18相连，另一端与底座吸盘开口滑槽17相连，支撑连杆内部相连舵机16的转动实现支撑连杆8的运动，从而实现翻转板3的翻转转动；所述的翻转板3与盖板4通过螺钉10、螺母11相联接；所述的螺钉10为六个、螺母11为六个；所述的步进电机12为四个、舵机13为四个、长连杆内部相连舵机14为四个、短连杆内部相连舵机15为四个、支撑连杆内部相连舵机16为四个；吸盘底座1为一个，其上端底座吸盘开口滑槽17为两个；所述的脚吸盘2为四个；翻转板上端开口19为四个，每个开口安放步进电机12，步进电机12与转动连杆5相连接；转动连杆5与交叉连杆6通过舵机13相连接；交叉连杆6与长连杆7通过长连杆内部相连舵机14相连接；长连杆7与短连杆9通过短连杆内部相连舵机15相连接；转动连杆5为四个，交叉连杆6为四个、连杆7为四个、支撑连杆8为两个，短连杆9为四个；翻转板3通过支撑连杆8的连接，由于步进电机12的转动运动，促使翻转板可以相对于吸盘底座1在0°~ 90°的角度范围内运动；转动连杆5可以在翻转板上端开口19开口内，由步进电机12的转动而运动，其在翻转板上端开口19的开口内的运动角度范围为0°~ 60°。

本实用新型的工作过程如下：当机器人在墙面上工作时，如图2-1所示，控制装置控制步进电机转动，让转动连杆转动，以此达到机器人整体向前运动的过程。在此运动过程中，同一翻转板上面的前后两个舵机的运动方向相同；在前进的过程中，底座吸盘不与墙面吸附，如图2-2所示；当机器人前进一步结束后，如图2-3所示，此时底座吸盘与墙面吸附，支撑连杆内部相连舵机驱动支撑连杆运动，使翻转板转动一定的角度，以此实现四个脚吸盘脱离墙面，如图3所示，此时，步进电机转动，使转动连杆转动回复原位，如图2-1所示，并准备下一个前进工作过程。

当控制装置检测到前方有墙面时，支撑连杆内部相连舵机驱动支撑连杆运动，使翻转板翻转90°，如图4所示；同时舵机转动一定角度，如图5所示；长连杆内部相连舵机转动一定角度，如图6所示；短连杆内部相连舵机转动一定角度，如图7-1所示，此时四个脚吸盘与墙面吸附，两个前脚吸盘与转换的下一墙面吸附、两个后脚吸盘与转换前的墙面吸附，底座吸盘与墙面取消吸附，同时与连杆相连电动机转动，以此让机器人如图7-2所示，让机器人在两个墙面间转动，从而达到机器人转换工作墙面的翻墙过程。此时，底座吸盘与墙面吸附，四个脚吸盘取消与墙面的吸附；此后过程即为机器人转换墙面时的逆过程。当机器人转变为如图3所示的状态时，机器人就在翻转后的墙面上前进工作。

根据机器人的工作原理和可能的工作环境和性质，底座吸盘和脚吸盘设计为圆形，有利于降低在工作前进时的可能阻碍，并且可以减少在运动过程中可能的破坏物体的情况。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本说明书较多地使用了吸盘底座1、脚吸盘2、翻转板3、盖板4、转动连杆5、交叉连杆6、长连杆7、支撑连杆8、短连杆9、螺钉10、螺母11、步进电机12、舵机13、长连杆内部相连舵机14、短连杆内部相连舵机15、支撑连杆内部相连舵机16、底座吸盘开口滑槽17、翻转板底部开口槽18、翻转板上端开口19、控制装置20等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种爬墙翻墙机器人，其特征在于：包括吸盘底座(1)、周向设置在吸盘底座(1)上等夹角设置的至少三个行走吸盘组件；吸盘底座(1)上设有两个能够在吸盘底座(1)上面翻转转动并通过孔连接在所述的吸盘底座(1)上的翻转板(3)，三个行走吸盘组件分别固定在翻转板(3)上，所述的吸盘底座(1)为一个，吸盘底座(1)上设有两个开口滑槽(17)，翻转板底部设有开口槽(18)，行走吸盘组件的其中部分驱动组件分别设置在开口滑槽(17)和开口槽(18)中。

2.根据权利要求1所述的一种爬墙翻墙机器人，其特征在于：所述行走吸盘组件为四个，等夹角周向设置在吸盘底座(1)上，每个翻转板(3)上设有两个行走吸盘组件；其中，每个行走吸盘组件均包括一个脚吸盘(2)，长连杆(7)的一端与脚吸盘(2)固定，另一端通过舵机(14)与交叉连杆(6)的一端连接，交叉连杆(6)另一端通过舵机(13)与转动连杆(5)的一端连接，转动连杆(5)的另一端与安放在开口槽(18)中的步进电机(12)配接；支撑连杆(8)一端与支撑连杆内部相连舵机(16)相连，并安放于底座吸盘开口滑槽(17)槽口中，另一端与翻转板底部开口槽(18)相连，支撑连杆内部相连舵机(16)的转动带动支撑连杆(8)的运动，从而实现翻转板(3)的翻转转动。

3.根据权利要求2所述的一种爬墙翻墙机器人，其特征在于：所述翻转板(3)与盖板(4)通过螺钉(10)、螺母(11)相连接；所述的螺钉(10)为六个、所述的螺母(11)为六个；所述的吸盘底座(1)为一个，其底座吸盘开口滑槽(17)为两个；所述的脚吸盘(2)为四个；所述的翻转板上 端开口(18)为四个，每个开口安放步进电机(12)，步进电机(12)与转动连杆(5)相连接；转动连杆(5)与交叉连杆(6)通过舵机(13)相连接；交叉连杆(6)与长连杆(7)通过长连杆内部相连舵机(14)相连接；长连杆(7)与短连杆(9)通过短连杆内部相连舵机(15)相连接；所述的转动连杆(5)为四个，所述的交叉连杆(6)为四个、所述的长连杆(7)为四个、所述的短连杆(9)为四个。

4.根据权利要求3所述的爬墙翻墙机器人，其特征在于：所述支撑连杆(8)一端与支撑连杆内部相连舵机(16)相连，并安放于底座吸盘开口滑槽(17)槽口中，另一端与翻转板底部开口槽(18)相连，支撑连杆内部相连舵机(16)的转动带动支撑连杆(8)的运动，从而实现翻转板(3)的翻转转动，促使翻转板可以相对于吸盘底座(1)在0°～90°的角度范围内运动；所述的转动连杆(5)可以在翻转板(3)凹槽口内，由步进电机(12)的转动而运动，其在翻转板(3)的凹槽口的运动角度范围为0°～60°。