CN205615607U - 一种可自由转向的爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可自由转向的爬壁机器人，包括：机架、行驶机构、转向机构，所述行驶机构可升降地设置于所述机架上，所述转向机构包括支撑轴承、可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘，所述支撑轴承设置于所述机架上，所述可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘通过所述支撑轴承可旋转地设置于所述机架上，所述可伸缩外围吸盘设置于所述可伸缩中心吸盘的外围。通过转向机构来实现爬壁机器人的转向，具体为通过可伸缩中心吸盘与可伸缩外围吸盘吸附在行走面上，然后机架通过支撑轴承发生相对旋转来达到转向的目的。

Description

一种可自由转向的爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机械制造技术领域，具体是一种可自由转向的爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人是一种设计用来在恶劣、危险、极限情况下、在危险的壁面上进行特定作业如检查、检测、焊接、打磨等的一种自动化机械装置，越来越受到人们的重视。目前爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等多个行业中得到了广泛的应用。

目前关于爬壁机器人的专利很多，但大部分的专利均是解决爬壁机器人的行走问题。如中国专利文献CN101612731A提供了一种《爬壁机器人紧凑型主动驱动轮装置》的发明专利，该发明专利通过主动驱动轮装置来实现爬壁机器人的行走；再如中国专利文献CN100455473C提供了一种《钩爪式爬壁机器人》，该专利文件在一定程度上解决了爬壁机器人在粗糙壁面上攀爬的问题。这两篇专利文献均是解决爬壁机器人的行走问题，但并未实现爬壁机器人的转向。如果爬壁机器人只行走不转向，则其行走范围或行走的灵活性会严重受限，因此解决爬壁机器人的转向是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种可自由转向的爬壁机器人，包括：机架、行驶机构、转向机构，所述行驶机构可升降地设置于所述机架上，所述转向机构包括支撑轴承、可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘，所述支撑轴承设置于所述机架上，所述可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘通过所述支撑轴承可旋转地设置于所述机架上，所述可伸缩外围吸盘设置于所述可伸缩中心吸盘的外围。通过转向机构来实现爬壁机器人的转向，具体为通过可伸缩中心吸盘与可伸缩外围吸盘吸附在行走面上，然后机架通过支撑轴承发生相对旋转来达到转向的目的。

为了达到上述技术效果，本实用新型提供的具体技术方案为：

一种可自由转向的爬壁机器人，包括：机架；行驶机构，所述行驶机构可升降地设置于所述机架上，所述行驶机构包括轮毂、行走带、吸附件，所述轮毂包括通过连杆相连的轮毂一、轮毂二，所述行走带绕设于所述轮毂一、轮毂二上，所述轮毂一、轮毂二可旋转地设置于所述机架上，所述吸附件设置于所述行走带上且沿所述行走带环形分布；转向机构，所述转向机构包括支撑轴承、可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘，所述支撑轴承设置于所述机架上，所述可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘通过所述支撑轴承可旋转地设置于所述机架上，所述可伸缩外围吸盘设置于所述可伸缩中心吸盘的外围。

作为上述方案的优选，所述可伸缩中心吸盘包括主伸缩油缸、大径吸盘，所述大径吸盘通过主伸缩油缸设置于所述支撑轴承上，所述可伸缩外围吸盘包括支撑杆一、副伸缩油缸、支撑杆二、小径吸盘，所述支撑杆一为从可伸缩大径吸盘向外延伸的先竖直再弯折再竖直的三段式折弯杆，所述支撑杆二为从可伸缩大径吸盘向外延伸的“┗”形折弯杆，所述支撑杆一的一端设置于所述支撑轴承上，所述副伸缩油缸的一端设置于所述支撑杆一的另一端上，所述副伸缩油缸的另一端设置于所述支撑杆二的一端上，所述小径吸盘设置于所述支撑杆二的另一端上。

作为上述方案的优选，所述支撑杆二的另一端上设有卡口，所述小径吸盘上设有硬质气管，所述硬质气管的外周设有环形凹槽，所述硬质气管上带环形凹槽的部分卡入所述卡口中。

作为上述方案的优选，所述吸附件包括吸盘，所述吸盘通过支撑气管设置于所述行走带上，还包括气路控制机构，所述气路控制机构包括主气管、弹性气管、环形气管、支气管，所述支撑气管包括吸气口、放气口，所述支撑气管通过电磁换向阀以切换所述吸气口与放气口，所述放气口与大气连通，所述吸气口与所述支气管的进气口相连通，所述支气管布设于所述行走带上，所述环形气管套设于所述行走带上，所述支气管的出气口与所述环形气管的进气口相连通，所述环形气管的出气口与所述弹性气管的进气口相连通，所述弹性气管的出气口通过万向连接管与所述主气管的进气口相连，所述主气管的出气口与气泵相连，所述万向连接管设置于所述连杆上。

作为上述方案的优选，所述连杆的两端均设有方向传感器，所述支撑气管上设有角位移传感器。

作为上述方案的优选，所述吸附件还包括电磁铁，所述吸盘、电磁铁均以环形阵列的方式设置于所述行走带上，所述吸盘在行走带的宽度方向上设有两个以上环形阵列，所述电磁铁在行走带的宽度方向上设置于相邻的所述环形阵列的吸盘中间、在行走带的圆周方向上与所述吸盘交错设置。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种可自由转向的爬壁机器人的整体结构示意图；

图2是转向机构的结构示意图；

图3是行驶机构的结构示意图；

图4是行驶机构的又一结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图4所示，本实用新型提供一种可自由转向的爬壁机器人，其用于清洗玻璃幕墙，包括：

(1)机架1，所述机架上设有清洗刷10；

(2)行驶机构，所述行驶机构可升降地设置于所述机架上，所述行驶机构包括轮毂、行走带2、吸附件，所述轮毂包括通过连杆3相连的轮毂一401、轮毂二402，所述行走带2绕设于所述轮毂一401、轮毂二402上，所述轮毂一401、轮毂二402可旋转地设置于所述机架1上，所述吸附件设置于所述行走带2上且沿所述行走带环形阵列分布；

(3)转向机构，包括支撑轴承18、可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘，所述支撑轴承18设置于所述机架1上，所述可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘通过所述支撑轴承可旋转地设置于所述机架上，所述可伸缩外围吸盘设置于所述可伸缩中心吸盘的外围，所述可伸缩中心吸盘包括主伸缩油缸1901、大径吸盘1902，所述大径吸盘1902通过主伸缩油缸1901设置于所述支撑轴承18上，所述可伸缩外围吸盘包括支撑杆一2001、副伸缩油缸2002、支撑杆二2003、小径吸盘2004，所述支撑杆一2001为从可伸缩大径吸盘向外延伸的先竖直再弯折再竖直的三段式折弯杆，所述支撑杆二2003为从可伸缩大径吸盘向外延伸的“┗”形折弯杆，所述支撑杆一2001的一端设置于所述支撑轴承18上，所述副伸缩油缸2002的一端设置于所述支撑杆一2001的另一端上，所述副伸缩油缸2002的另一端设置于所述支撑杆二2003的一端上，所述小径吸盘2004设置于所述支撑杆二2003的另一端上。

本实用新型提供一种可自由转向的爬壁机器人的工作原理为：当需要清洁玻璃幕墙时，将该爬壁机器人放入玻璃幕墙上，此时转向机构中的主伸缩油缸与副伸缩油缸均处于收缩状态，此时可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘悬空设置，通过行驶机构实现爬壁机器人的行走，当需要转向时通过转向机构实现，具体为主伸缩油缸与副伸缩油缸伸长，使得可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘吸附到玻璃幕墙上，然后行驶机构相对于机架上升使得行驶机构悬空设置，接着机架通过支撑轴承相对于转向机构发生旋转，达到转向的目的，旋转到目的角度时，行驶机构下降使得吸附件吸附到玻璃幕墙上，然后转向机构中的主伸缩油缸与副伸缩油缸收缩使得可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘再次悬空设置，再通过行驶机构行驶到待清洁区域，然后通过清洁刷进行清洁作业。

转向机构中可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘的结构设置使得该转向机构在 转向时吸附的半径更大，从而使得转向时更平稳。

进一步地，所述支撑杆二2003的另一端上设有卡口21，所述小径吸盘上设有硬质气管22，所述硬质气管的外周设有环形凹槽，所述硬质气管上带环形凹槽的部分卡入所述卡口中。通过将硬质气管卡入卡口中实现小径吸盘在支撑杆二上的固定。

进一步地，所述吸附件包括吸盘5，所述吸盘5通过支撑气管6设置于所述行走带2上，还包括气路控制机构，所述气路控制机构包括主气管701、弹性气管702、环形气管703、支气管704，所述支撑气管6包括吸气口、放气口，所述支撑气管通过电磁换向阀以切换所述吸气口与放气口，所述放气口与大气连通，所述吸气口与所述支气管的进气口相连通，所述支气管704布设于所述行走带2上，所述环形气管703套设于所述行走带2上，所述支气管704的出气口与所述环形气管703的进气口相连通，所述环形气管703的出气口与所述弹性气管702的进气口相连通，所述弹性气管702的出气口通过万向连接管17与所述主气管701的进气口相连，所述主气管701的出气口与气泵相连，所述万向连接管17设置于所述连杆3上。在玻璃幕墙上行走主要依靠吸盘的吸气与放气来实现，吸气时，电磁换向阀使得支撑气管的吸气口与支气管相连通，此时需要吸附到玻璃幕墙上的吸盘中的空气经吸气口从支撑气管依次通过支气管、环形气管、弹性气管、万向连接管进入主气管，并被气泵吸走，从而使得待吸附的吸盘形成真空达到吸附到玻璃幕墙上的目的；放气时，电磁换向阀使得支撑气管的放气口与大气相连通从而实现待脱离的吸盘放气达到脱离玻璃幕墙的目的。该爬壁机器人需要前进时，前面吸附的吸盘陆续放气脱离玻璃幕墙，与此同时，后面又陆续有新的吸盘通过吸气吸附到玻璃幕墙，随着轮毂不断旋转，行走带从而带着其上不同的吸盘时而吸附时而脱离，从而完成该爬壁机器人的行走。

进一步地，所述连杆3的两端均设有方向传感器23，所述支撑气管6上设有角位移传感器24。当方向传感器检测到与角位移传感器形成吸气夹角时，此时与该角位移传感器相对应的吸盘进入吸气模式，即其准备吸附到幕墙；当方向传感器检测到与角位移传感器形成放气夹角时，此时与该角位移传感器相对应的吸盘进入放气模式，即其准备脱离幕墙。方向传感器与角位移传感器的共同作用 使得行驶机构行走得更灵敏。

进一步地，所述吸附件还包括电磁铁25，所述吸盘5、电磁铁25均以环形阵列的方式设置于所述行走带上，所述吸盘在行走带的宽度方向上设有两个环形阵列，所述电磁铁在行走带的宽度方向上设置于相邻的所述环形阵列的吸盘中间、在行走带的圆周方向上与所述吸盘交错设置。行走带上同时设有吸盘与电磁铁，使得该爬壁机器人不仅能在玻璃幕墙上行走，在玻璃幕墙上有金属材质的障碍区域时，可以通过电磁铁实现金属材质的障碍区域的行走，从而使得该爬壁机器人的适用范围更广。

虽然本实施例中的可自由转向的爬壁机器人的吸附件包括吸盘与电磁铁，但作为其他实施例吸附件可以只是吸盘或只是电磁铁，若吸附件只是电磁铁的话则不需要气路控制机构。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，包括：

机架；

行驶机构，所述行驶机构可升降地设置于所述机架上，所述行驶机构包括轮毂、行走带、吸附件，所述轮毂包括通过连杆相连的轮毂一、轮毂二，所述行走带绕设于所述轮毂一、轮毂二上，所述轮毂一、轮毂二可旋转地设置于所述机架上，所述吸附件设置于所述行走带上且沿所述行走带环形分布；

转向机构，所述转向机构包括支撑轴承、可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘，所述支撑轴承设置于所述机架上，所述可伸缩中心吸盘、可伸缩外围吸盘通过所述支撑轴承可旋转地设置于所述机架上，所述可伸缩外围吸盘设置于所述可伸缩中心吸盘的外围。

2.根据权利要求1所述的可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，所述可伸缩中心吸盘包括主伸缩油缸、大径吸盘，所述大径吸盘通过主伸缩油缸设置于所述支撑轴承上，所述可伸缩外围吸盘包括支撑杆一、副伸缩油缸、支撑杆二、小径吸盘，所述支撑杆一为从可伸缩大径吸盘向外延伸的先竖直再弯折再竖直的三段式折弯杆，所述支撑杆二为从可伸缩大径吸盘向外延伸的“┗”形折弯杆，所述支撑杆一的一端设置于所述支撑轴承上，所述副伸缩油缸的一端设置于所述支撑杆一的另一端上，所述副伸缩油缸的另一端设置于所述支撑杆二的一端上，所述小径吸盘设置于所述支撑杆二的另一端上。

3.根据权利要求2所述的可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，所述支撑杆二的另一端上设有卡口，所述小径吸盘上设有硬质气管，所述硬质气管的外周设有环形凹槽，所述硬质气管上带环形凹槽的部分卡入所述卡口中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，所述吸附件包括吸盘，所述吸盘通过支撑气管设置于所述行走带上，还包括气路控制机构，所述气路控制机构包括主气管、弹性气管、环形气管、支气管，所述支撑气管包括吸气口、放气口，所述支撑气管通过电磁换向阀以切换所述吸气口与放气口，所述放气口与大气连通，所述吸气口与所述支气管的进气口相连通，所述支气管布设于所述行走带上，所述环形气管套设于所述行走带上，所述支气管的出气口与所述环形气管的进气口相连通，所述环形气管的出气口与所述弹性气管的进气口相连通，所述弹性气管的出气口通过万向连接管与所述主气管的进气口相连，所述主气管的出气口与气泵相连，所述万向 连接管设置于所述连杆上。

5.根据权利要求4所述的可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，所述连杆的两端均设有方向传感器，所述支撑气管上设有角位移传感器。

6.根据权利要求4所述的可自由转向的爬壁机器人，其特征在于，所述吸附件还包括电磁铁，所述吸盘、电磁铁均以环形阵列的方式设置于所述行走带上，所述吸盘在行走带的宽度方向上设有两个以上环形阵列，所述电磁铁在行走带的宽度方向上设置于相邻的所述环形阵列的吸盘中间、在行走带的圆周方向上与所述吸盘交错设置。