CN207773298U - 一种爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种爬壁机器人，包括本体、控制模块、与控制模块电连接的电源模块和多个负压腔单元，控制模块和电源模块分别安装在本体上，每一个负压腔单元包括与控制模块电连接的负压发生器、行走机构和密封组件，行走机构包括安装在本体上的第一电机和与第一电机的驱动端的全向轮，第一电机与控制模块电连接，第一电机驱动全向轮绕全向轮的轴线转动，负压发生器与全向轮的轮毂连接，负压发生器的吸附端朝向本体外设置，密封组件套装在轮毂上，密封组件远离本体的端面与本体之间的垂直距离大于轮毂远离本体的端面与本体之间的垂直距离。该爬壁机器人具有体积小、壁面适用性好、吸附能力强、可维护性好、移动能力强且移动范围广的优点。

Description

一种爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体地说，是涉及一种爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人是一种特种机器人，其主要工作在距离地面一定高度、人无法触及的各种自然环境、人工建筑、工业设置等的竖直面或陡峭表面。例如，工业中的各种基础设施、设备的维护工作和检测工作，建筑物表面的清洁、喷涂及配套设置的安装、维护工作，高空救援、抢险是的信息传递、物资传递工作等。爬壁机器人主要是通过行走机构和吸附机构实现在竖直面或陡峭表面进行行走，其中，行走机构包括轮式、履带式、足式、尺蠖式等。

目前的爬壁机器人的吸附形式主要包括仿生吸附、负压吸附以及磁吸附，其中，磁吸附式爬壁机器人应用的最多，但是，磁吸附式机器人只能应用于磁性表面，在非磁性表面无法进行吸附、行走，严重的限制了其应用的范围；仿生吸附时爬壁机器人虽然适用范围广、可吸附多种壁面，但是，存在制造难度大、移动速度慢等缺点，且目前还尚处于研究、完善阶段，还无法实现市场化；而负压吸附式爬壁机器人同样可应用于多种避免，适用范围较广，但是，现有的负压吸附式机器人的行走机构多采用履带式行走机构或普通轮式行走机构，使得负压吸附式机器人在进行移动时存在较多不变，且吸附机构的密封性差，容易使得吸附机构无法时爬壁机器人牢固的吸附在壁面上。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种体积小、壁面适用性好、吸附能力强、可维护性好、移动能力强且移动范围广的爬壁机器人。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型的提供一种爬壁机器人，包括本体、控制模块和电源模块，控制模块和电源模块分别安装在本体上，电源模块与控制模块电连接，其中，爬壁机器人还包括多个负压腔单元，每一个负压腔单元包括负压发生器、行走机构和密封组件，负压发生器与控制模块电连接，行走机构包括第一电机和全向轮，第一电机安装在本体上，第一电机与控制模块电连接，第一电机的驱动端与全向轮连接，第一电机驱动全向轮绕全向轮的轴线转动，负压发生器与全向轮的轮毂固定连接，且负压发生器的吸附端朝向本体外设置，密封组件呈环状设置，密封组件套装在轮毂上并与轮毂固定连接，且密封组件远离本体的端面与本体之间的垂直距离大于轮毂远离本体的端面与本体之间的垂直距离。

由上可见，将行走机构与负压腔单元结合在一体，既能够节省行走机构、负压腔单元的安装空间，又能够减小爬壁机器人的体积，而行走机构采用全向轮，使得爬壁机器人能够具有前进、后退、横移、斜行、转弯以及其他组合等运动。与现有的采用履带式行走机构或普通轮式行走机构的爬壁机器人相比，本实用新型的爬壁机器人具有更强的移动能力和更广的移动范围，使得爬壁机器人能够移动至不同位置、适用不同的壁面，具有壁面适用性强的优点。

进一步的方案是，负压发生器包括第二电机和叶轮，第二电机与轮毂固定连接，第二电机与控制模块电连接，叶轮与第二电机的驱动端连接，且叶轮的吸附端朝向本体外设置。

由上可见，通过第二电机驱动叶轮转动，使得叶轮产生吸力，进而实现将爬壁机器人吸附在壁面上，此外，还可以通过调节第二电机的转速使得负压发生器对壁面产生不同的吸附力。

更进一步的方案是，密封组件包括密封圈和海绵，密封圈由防雨绸制成，密封圈呈环状设置，且密封圈内部具有容纳腔，海绵填充在容纳腔内。

由上可见，通过对密封组件的设置和结构设计，使得密封组件能够保证每一个负压腔单元与壁面之间形成良好的密封，保证爬壁机器人在负压腔单元不同的吸附力下均能够和壁面形成一个稳定的密封环境。

更进一步的方案是，全向轮为麦克纳姆轮。

更进一步的方案是，行走机构还包括连接架，麦克纳姆轮包括轮毂和多个滚子，连接架连接在轮毂和第一电机的驱动端之间，多个滚子沿轮毂的周向均匀分布，每一个滚子包括辊轴和滚轮，辊轴的轴线倾斜于辊轴与轮毂连接处的切线，滚轮绕辊轴的轴线与辊轴可转动地连接。

由上可见，采用麦克纳姆轮作为全向轮，并对麦克纳姆轮的结构进行设计，使得麦克纳姆轮能够适用于多种壁面，且使得爬壁机器人能够进行前进、后退、横移、斜行、转弯及其他组合的运动，进而使得爬壁机器人能够向不同位置移动。

更进一步的方案是，滚轮由橡胶制成。

由上可见，由橡胶制成的滚轮具有一定的形变能力，能够适用于具有凹凸面的壁面，且橡胶制成的滚轮具有较大的摩擦力，进而增加爬壁机器人移动的稳定性。

更进一步的方案是，本体由碳纤维材料制成。

由上可见，采用碳纤维材料制成的本体具有重量轻的优点，能够有效降低爬壁机器人的整体重量，以提高爬壁机器人的荷载量，使得爬壁机器人能够搭载重量更大的设备。

更进一步的方案是，负压腔单元的数量为两个。

由上可见，负压腔单元为两个时，爬壁机器人即可实现横移、斜行、转弯等多种移动方式，且能够满足移动至任一位置，使得爬壁机器人具有移动能力强且移动范围广的优点。当然，负压腔单元的数量能够根据实际的环境条件、移动性能要求进行设置。

附图说明

图1是本实用新型爬壁机器人实施例的第一视角的结构图。

图2是本实用新型爬壁机器人实施例的第二视角的结构图。

图3是本实用新型爬壁机器人实施例的第三视角的结构图。

图4是本实用新型爬壁机器人实施例的省略部分组件后的结构图。

图5是本实用新型爬壁机器人实施例的系统框图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1至图5，爬壁机器人100包括本体1、控制模块2、电源模块3和多个负压腔单元4，其中，控制模块2分别与电源模块3和负压腔单元4电连接，且控制模块2、电源模块3和多个负压腔单元4均安装在本体1上。电源模块3优选采用容量大、重量轻的锂离子电池组，使得电源模块3的续航能力强，保证爬壁机器人100的一次出行能够完成更多的工作量。

具体地，每一个负压腔单元4包括负压发生器41、行走机构42和密封组件43。负压发生器41与控制模块2电连接，行走机构42包括第一电机421和全向轮，第一电机421安装在本体1上并与控制模块2电连接，且第一电机421的驱动端与全向轮固定连接，第一电机421用于驱动全向轮绕全向轮的轴线转动。负压发生器41与全向轮的轮毂4221固定连接，且负压发生器41的吸附端朝向本体1外设置。密封组件43呈环状设置，密封组件43套装在全向轮的轮毂4221上，且密封组件43套装在轮毂4221上。此外，密封组件43远离本体1的端面与本体1之间的垂直距离大于轮毂4221远离本体1的端面与本体1之间的垂直距离。可见，通过将负压腔单元41和行走机构42机构在一起，既能够有效节省负压腔单元41、行走机构42的安装空间，又能够减小爬壁机器人100的体积。此外，采用全向轮作为行走机构42的移动元件，使得爬壁机器人100能够具有前进、后退、横移、斜行、转弯以及其他组合等运动方式，扩大爬壁机器人100的移动范围，且与现有的采用履带式行走机构或普通轮式行走机构的爬壁机器人相比，爬壁机器人100具有更强的移动能力和更广的移动范围，使得爬壁机器人100能够移动至不同位置、适用不同的壁面，具有壁面适用性强的优点。

优选地，行走机构42还包括连接架423，且全向轮采用麦克纳姆轮422。其中，麦克纳姆轮422包括轮毂4221和多个滚子，连接架423连接在第一电机421和轮毂4221之间，且连接架423与轮毂4221之间形成一个空腔，为安装在轮毂4221上的负压发生器41提供安装空间。轮毂4221具有内环和外环，多个滚子沿轮毂4221的周向均匀分布，且每一个滚子的两端分别与轮毂4221的内环和外环连接。具体地，每一个滚子包括辊轴4222和滚轮4223，辊轴4222的两端分别与轮毂4221的内环和外环连接，每一根辊轴4222的轴线均倾斜于自身与轮毂4221的连接处的切线，滚轮4223绕辊轴4222的轴线与辊轴4222可转动地连接。采用麦克纳姆轮4222作为全向轮，并对麦克纳姆轮4222的结构进行设计，使得该麦克纳姆轮4222能够适用于多种壁面，进而使得爬壁机器人100能够进行前进、后退、横移、斜行、转弯及其他组合的运动，保证爬壁机器人100能够向任意位置移动。具体地，在爬壁机器人100行走过程中，控制模块2可以通过控制每一个负压腔单元4的行走机构2的全向轮422的转动方向、转动速度，以实现爬壁机器人100在壁面上进行前进、后退、横移、斜行、转弯等运动，使得爬壁机器人100能够移动到任一指定位置上。

另一优选地方案是，滚轮4223采用橡胶制成，因为橡胶具有一定的弹性形变能力，使得滚轮4223能够适用于具有凹凸面的避免，并且，有橡胶制成的滚轮4223还能够具有良好的摩擦力，提高了爬壁机器人100在移动过程中的稳定性。

此外，负压发生器41包括第二电机411和叶轮412，第二电机411的座体固定安装在麦克纳姆轮422的轮毂4221上，第二电机411与控制模块2电连接，且第二电机411的驱动轴与轮毂4221共轴线设置，叶轮412与第二电机411的驱动端连接，且叶轮412的吸附端朝向本体1外设置，即朝向壁面设置。可见，通过对负压发生器41的设置，使得负压发生器41产生的吸力能够均衡分布在轮毂4221内。第一电机411用于驱动叶轮412，使得叶轮412转动产生吸力，以实现将爬壁机器人100吸附在壁面上，控制模块2能够通过控制第一电机411的转速来调节每一个负压腔单元4的吸附力大小，进而调节负压腔单元4与壁面之间吸附力，提高负压腔单元4的吸附的稳定性和安全性，并能够壁面对被吸附的壁面造成损伤。

密封组件43包括密封圈和海绵，密封圈有防雨绸制成，且密封圈呈环状设置，且密封圈内部具有容纳腔，海绵填充在容纳腔内。通过对密封组件43的结构设计及安装位置设置，使得密封组件43能够保证每一个负压腔单元4与壁面之间形成良好的密封，保证爬壁机器人100在负压腔单元4不同的吸附力下均能够和壁面形成一个稳定的密封环境。

优选地，本体1由碳纤维材料制成，因为采用碳纤维材料制成的本体1具有重量轻的优点，能够有效的降低爬壁机器人100的整体重量，进而提高爬壁机器人100的荷载量，使得爬壁机器人100能够搭载重量更大的设备，进而使得爬壁机器人100能够根据不同的运行环境搭载不同的设备，具有适用性强的优点。

负压腔单元4的数量优选采用两个，负压腔单元4为两个时，爬壁机器人100即可实现横移、斜行、转弯等多种移动方式，且能够满足移动至任一位置，使得爬壁机器人100具有移动能力强且移动范围广的优点。当然，负压腔单元4的数量能够根据实际的环境条件、移动性能要求、爬壁机器人100的体积等进行设置。

综上可见，本实用新型提供的爬壁机器人具有体积小、壁面适用性好、吸附能力强、可维护性好、移动能力强且移动范围广的优点。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种爬壁机器人，包括本体、控制模块和电源模块，所述控制模块和所述电源模块分别安装在所述本体上，所述电源模块与所述控制模块电连接，其特征在于：

所述爬壁机器人还包括多个负压腔单元，每一个所述负压腔单元包括：

负压发生器，所述负压发生器与所述控制模块电连接；

行走机构，所述行走机构包括第一电机和全向轮，所述第一电机安装在所述本体上，所述第一电机与所述控制模块电连接，所述第一电机的驱动端与所述全向轮连接，所述第一电机驱动所述全向轮绕所述全向轮的轴线转动，所述负压发生器与所述全向轮的轮毂固定连接，且所述负压发生器的吸附端朝向所述本体外设置；

密封组件，所述密封组件呈环状设置，所述密封组件套装在所述轮毂上并与所述轮毂固定连接，且所述密封组件远离所述本体的端面与所述本体之间的垂直距离大于所述轮毂远离所述本体的端面与所述本体之间的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述负压发生器包括：

第二电机，所述第二电机与所述轮毂固定连接，且所述第二电机与所述控制模块电连接；

叶轮，所述叶轮与所述第二电机的驱动端连接，且所述叶轮的吸附端朝向所述本体外设置。

3.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述密封组件包括：

密封圈，所述密封圈由防雨绸制成，所述密封圈呈所述环状设置，且所述密封圈内部具有容纳腔；

海绵，所述海绵填充在所述容纳腔内。

4.根据权利要求3所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述全向轮为麦克纳姆轮。

5.根据权利要求4所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述行走机构还包括连接架，所述麦克纳姆轮包括：

所述轮毂，所述连接架连接在所述轮毂和所述第一电机的驱动端之间；

多个滚子，多个所述滚子沿所述轮毂的周向均匀分布，每一个所述滚子包括辊轴和滚轮，所述辊轴的轴线倾斜于所述辊轴与所述轮毂连接处的切线，所述滚轮绕所述辊轴的轴线与所述辊轴可转动地连接。

6.根据权利要求5所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述滚轮由橡胶制成。

7.根据权利要求1至6任一项所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述本体由碳纤维材料制成。

8.根据权利要求7所述的爬壁机器人，其特征在于：

所述负压腔单元的数量为两个。