CN212447843U - 多腔室旋流吸附式爬墙车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种多腔室旋流吸附式爬墙车，包括车身主体、负压腔室、涵洞风机、驱动电机、履带总成、姿态传感器、安全气囊、主电源、控制器、蓝牙装置、远程终端；负压腔室设有四个，呈四边形排布于车身主体上，垂直贯穿车身主体的上下两端面；每个负压腔室的上端口处分设有一个涵洞风机，涵洞风机能够使负压腔室的下端口产生负压吸力；车身主体的两侧分别安装有履带总成，驱动电机设有两个，分别安装于车身主体后部的两侧，分别与车身主体的两侧的履带总成连接，驱动履带总成运动；安全气囊设于车身主体的上端面上，位于四个负压腔室中间位置。该爬墙车克服现有技术缺陷，具有结构简便、工作稳定、安全性高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高空作业装置，具体涉及一种多腔室旋流吸附式爬墙车。
背景技术
作为能够代替人工在高度危险的陡直墙壁上攀爬进行移动作业的爬墙机器人正往各行各业渗透，主要应用于高空消防反恐、船舶漆料喷涂，核工业废料罐子的健康检测、办公楼高空玻璃清洁以及其他高危作业的场合，逐渐受到军方和民间的重视。
目前传统爬壁机器人存在不少有待协调的矛盾，例如用来反恐侦察的车体必然对与其隐蔽能力有关的噪声和体积提出严格要求，同时与续航能力紧密相关的电池容量又与车体的体积和负载能力存在矛盾。由于移动系统和吸附系统均需要大量的电能供应，加大了对电池容量的需求，所用电池的体积和重量也相应加大；存在爬墙机器在中途电量不够的问题，无法实现安全返程，导致维护成本大大提高；机器运转过程存在很大的气动噪声和涡流噪声，难以将噪声控制在合理的分贝系数以内。同时多数机器设计的结构复杂，体积和重量大，相应的成本也同时增大，很难在已有基础上进行进一步的升级和改造，不利于市场推广。
发明内容
本实用新型旨在提供一种多腔室旋流吸附式爬墙车，该爬墙车克服现有技术缺陷，具有结构简便、工作稳定、安全性高的特点。
本实用新型的技术方案如下：
一种多腔室旋流吸附式爬墙车，包括车身主体、负压腔室、涵洞风机、驱动电机、履带总成、姿态传感器、安全气囊、主电源、控制器、蓝牙装置、远程终端；
所述的负压腔室设有四个，呈四边形排布于车身主体上，垂直贯穿车身主体的上下两端面；每个负压腔室的上端口处分设有一个涵洞风机，所述的涵洞风机能够使负压腔室的下端口产生负压吸力；
所述的车身主体的两侧分别安装有履带总成，所述的驱动电机设有两个，分别安装于车身主体后部的两侧，分别与车身主体的两侧的履带总成连接，驱动履带总成运动；
所述的安全气囊设于车身主体的上端面上，位于四个负压腔室中间位置；
所述的姿态传感器、主电源、控制器、蓝牙装置分别安装于车身主体上，姿态传感器、控制器、蓝牙装置、涵洞风机、驱动电机由主电源进行供电；所述的姿态传感器、蓝牙装置、涵洞风机、驱动电机分别与控制器电连接；
所述的控制器通过蓝牙装置与远程终端无线连接，接收来自远程终端的控制信号，并将控制信号发送至驱动电机、涵洞风机，控制驱动电机、涵洞风机的运行；
所述的姿态传感器用于检测车身主体的三向加速度，并将三向加速度信号发送至控制器，所述的控制器预设竖直方向的加速度上限值，与接收到的竖直方向的加速度进行对比，当该加速度超出加速度上限值时，则发送信号控制安全气囊弹出，并将接收到的加速度信号通过蓝牙装置发送至远程终端。
优选地，所述的履带总成包括主动轮、从动轮Ⅰ、从动轮Ⅱ、履带、减震器；
所述的主动轮设有两个，分别位于车身主体后部的两侧，两个主动轮的轮轴分别与两个驱动电机的驱动轴固定连接，所述的从动轮Ⅰ设有两个，分别设于车身主体前部的两侧，通过转轴与车身主体前部的侧壁连接；所述的履带设有两个，分别套装于主动轮和从动轮Ⅰ上；所述的从动轮Ⅱ设有两组以上，分别设于车身主体中部两侧的下部，通过转轴与车身主体中部的侧壁连接，所述的从动轮Ⅱ与履带中部下侧的内侧面啮合；
所述的从动轮Ⅱ通过减震器与车身主体连接，用于缓冲墙面对于从动轮Ⅱ的冲击；所述的减震器为弹簧机构或是曲柄滑块机构。
优选地，还包括充气裙垫，所述的充气裙垫整体覆盖在履带的外圈上，用于增加履带与墙面间的接触面积；所述的充气裙垫由橡胶制成，内部充气后膨胀；
优选地，还包括激光雷达，所述的激光雷达设于车身主体上部前侧，与控制器电连接，所述的激光雷达用于检测车身主体前方的障碍物的距离，并将障碍物距离信号发送至控制器，控制器用于将障碍物距离信号发送至远程终端。
优选地，还包括距离传感器，所述的距离传感器设于车身主体底部，与控制器电连接，所述的距离传感器用于检测车身主体底部与墙面的距离，并将墙面距离信号发送至控制器，控制器用于将墙面距离信号发送至远程终端。
优选地，还包括摄像头，所述的摄像头设于车身主体底部，与控制器电连接，所述的摄像头用于采集车身主体底部的墙面图像，并将墙面图像信号发送至控制器，控制器用于将墙面图像信号发送至远程终端。
优选地，还包括备用电源、电源电量检测芯片，所述的备用电源与系统的供电线路电连接，所述的电源电量检测芯片与主电源、备用电源及控制器电连接，用于检测主电源、备用电源的当前电量，并将电量信号发送至控制器；所述的控制器用于对接收到的主电源的电量信号进行判断，当该电量低于电量预设值，则发送控制信号至备用电源，将系统供电来源切换至备用电源，控制器同时将接收到的电量信号发送至远程终端。
优选地，还包括气压传感器，所述的气压传感器设有四个，设于车身主体底部，分别位于各负压腔室内，所述的气压传感器与控制器电连接，用于检测其所对应的负压腔室的负压值，并将负压值信号发送至控制器，控制器用于将接收到的气压信号发送至远程终端。
优选地，还包括风扇、温度传感器，所述的温度传感器设于涵洞风机、驱动电机的电调驱动器的功率管处，用于检测该功率管的温度，并将温度信号发送至控制器；所述的风扇正对功率管设置，与控制器电连接，所述的控制器用于对接收到的温度信号进行判断，当温度信号超过温度预设值，则发送启动信号至风扇，控制风扇启动对功率管进行散热，控制器同时将接收到的温度信号发送至远程终端。
本实用新型爬墙车采用减震式履带移动结构，使车体即使在跨越墙体凸起时，由于履带的可弯曲性和柔性裙垫的配合作用下能够将空隙填充，形成相对密闭的负压系统，越障能力强，同时具备吸附稳定性和很好的墙面适应能力，并且结合减震器及充气裙垫结构，进一步提高爬墙车的运行稳定性；采用四个独立的负压腔室结构，能够在某个负压腔室系统瘫痪后依然可以实现稳定吸附，同时提升车体的负载能力，同时结合气压传感器使得使用者及时全面地了解爬墙车当前的运行状态；相对应的增加电源电量检测芯片及备用电源，使得在主电源电量不足时由备用电源进行供电，增加了爬墙车的续航能力，同时也提高爬墙车的容错率；增加安全气囊，使得爬墙车在出现意外下落时实现软着陆，降低了爬墙车的维护成本，提高爬墙车的使用寿命；激光雷达能够及时发现爬墙车运行方向上的障碍物，便于爬墙车及时规避障碍物运动，保证运行的稳定性；距离传感器能够对爬墙车与墙面直接的距离进行监控，使得使用者能够实时掌握爬墙车的运行状态，便于使用者的操作控制；摄像头采集墙面信号，用于完成信息收集的任务，扩展了爬墙车的应用领域；风扇、温度传感器的组合避免了作为能量变换器件的电调驱动器过热的情况发生，进一步提高系统的工作稳定性和续航能力；远程终端使得使用者能够便捷地掌握爬墙车当前的运行状态，同时提高了使用者对爬墙车的远程控制能力，更好地完成远程作业任务。
本实用新型的工作过程如下：
使用者通过远程终端的输入按键发送控制命令至控制器控制涵洞风机运行，使得负压腔室产生负压，爬墙车紧贴墙面，继而控制驱动电机运行，通过主动轮带动履带使得爬墙车在墙面上运行，通过改变两侧主动轮的转速实现转向；
运行过程中：姿态传感器采集车身主体的三向加速度，并传输到远程终端进行显示，当爬墙车发生跌落时，竖直方向的加速度超出加速度预设值，控制器控制安全气囊弹出，气囊的弹出操作也可由远程终端发送控制命令至控制器完成；
激光雷达检测车身主体前方的障碍物的距离，并传输到远程终端进行显示，辅助使用者完成爬墙车的行进控制；距离传感器检测车身主体底部与墙面的距离，并传输到远程终端进行显示；摄像头采集车身主体底部的墙面图像，并传输到远程终端进行显示，远程终端可对图像进行保存及处理；气压传感器检测各负压腔室的气压，并传输到远程终端进行显示；温度传感器检测涵洞风机、驱动电机的电调驱动器的功率管的温度，并传输到远程终端进行显示，当该温度超过温度预设值，控制器启动风扇进行散热；电源电量检测芯片检测主电源及备用电源的当前电量，并传输到远程终端进行显示，当主电源的电量低于电量预设值，控制器发送控制信号至备用电源，完成备用电源的切换，由备用电源进行系统供电。
附图说明
图1为本实用新型提供的多腔室旋流吸附式爬墙车的结构示意图；
图中各部分名称及序号如下：
1为车身主体，2为负压腔室，3为涵洞风机，4为驱动电机，5为主动轮，6为从动轮Ⅰ，7为从动轮Ⅱ，8为履带，9为安全气囊，10为激光雷达。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本实用新型。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的多腔室旋流吸附式爬墙车，包括车身主体1、负压腔室2、涵洞风机3、驱动电机4、履带总成、姿态传感器、安全气囊9、主电源、控制器、蓝牙装置、远程终端；
所述的负压腔室2设有四个，呈四边形排布于车身主体1上，垂直贯穿车身主体1的上下两端面；每个负压腔室2的上端口处分设有一个涵洞风机3，所述的涵洞风机3能够使负压腔室2的下端口产生负压吸力；
所述的车身主体1的两侧分别安装有履带总成，所述的驱动电机4设有两个，分别安装于车身主体1后部的两侧，分别与车身主体1的两侧的履带总成连接，驱动履带总成运动；
所述的安全气囊9设于车身主体1的上端面上，位于四个负压腔室2中间位置；
所述的姿态传感器、主电源、控制器、蓝牙装置分别安装于车身主体1上，姿态传感器、控制器、蓝牙装置、涵洞风机3、驱动电机4由主电源进行供电；所述的姿态传感器、蓝牙装置、涵洞风机3、驱动电机4分别与控制器电连接；
所述的控制器通过蓝牙装置与远程终端无线连接，接收来自远程终端的控制信号，并将控制信号发送至驱动电机4、涵洞风机3，控制驱动电机4、涵洞风机3的运行；
所述的姿态传感器用于检测车身主体1的三向加速度，并将三向加速度信号发送至控制器，所述的控制器预设竖直方向的加速度上限值，与接收到的竖直方向的加速度进行对比，当该加速度超出加速度上限值时，则发送信号控制安全气囊9弹出，并将接收到的加速度信号通过蓝牙装置发送至远程终端；
所述的履带总成包括主动轮5、从动轮Ⅰ6、从动轮Ⅱ7、履带8、减震器；
所述的主动轮5设有两个，分别位于车身主体1后部的两侧，两个主动轮5的轮轴分别与两个驱动电机4的驱动轴固定连接，所述的从动轮Ⅰ6设有两个，分别设于车身主体1前部的两侧，通过转轴与车身主体1前部的侧壁连接；所述的履带8设有两个，分别套装于主动轮5和从动轮Ⅰ6上；所述的从动轮Ⅱ7设有两组以上，分别设于车身主体1中部两侧的下部，通过转轴与车身主体1中部的侧壁连接，所述的从动轮Ⅱ7与履带8中部下侧的内侧面啮合；
所述的从动轮Ⅱ7通过减震器与车身主体1连接，用于缓冲墙面对于从动轮Ⅱ7的冲击；
还包括充气裙垫，所述的充气裙垫整体覆盖在履带8的外圈上，用于增加履带8与墙面间的接触面积；
还包括激光雷达10，所述的激光雷达10设于车身主体1上部前侧，与控制器电连接，所述的激光雷达10用于检测车身主体1前方的障碍物的距离，并将障碍物距离信号发送至控制器，控制器用于将障碍物距离信号发送至远程终端；
还包括距离传感器，所述的距离传感器设于车身主体1底部，与控制器电连接，所述的距离传感器用于检测车身主体1底部与墙面的距离，并将墙面距离信号发送至控制器，控制器用于将墙面距离信号发送至远程终端；
还包括摄像头，所述的摄像头设于车身主体1底部，与控制器电连接，所述的摄像头用于采集车身主体1底部的墙面图像，并将墙面图像信号发送至控制器，控制器用于将墙面图像信号发送至远程终端；
还包括备用电源、电源电量检测芯片，所述的备用电源与系统的供电线路电连接，所述的电源电量检测芯片与主电源、备用电源及控制器电连接，用于检测主电源、备用电源的当前电量，并将电量信号发送至控制器；所述的控制器用于对接收到的主电源的电量信号进行判断，当该电量低于电量预设值，则发送控制信号至备用电源，将系统供电来源切换至备用电源，控制器同时将接收到的电量信号发送至远程终端；
还包括气压传感器，所述的气压传感器设有四个，设于车身主体1底部，分别位于各负压腔室2内，所述的气压传感器与控制器电连接，用于检测其所对应的负压腔室2的负压值，并将负压值信号发送至控制器，控制器用于将接收到的气压信号发送至远程终端；
还包括风扇、温度传感器，所述的温度传感器设于涵洞风机3、驱动电机4的电调驱动器的功率管处，用于检测该功率管的温度，并将温度信号发送至控制器；所述的风扇正对功率管设置，与控制器电连接，所述的控制器用于对接收到的温度信号进行判断，当温度信号超过温度预设值，则发送启动信号至风扇，控制风扇启动对功率管进行散热，控制器同时将接收到的温度信号发送至远程终端。
本实用新型的工作过程如下：
使用者通过远程终端的输入按键发送控制命令至控制器控制涵洞风机3运行，使得负压腔室2产生负压，爬墙车紧贴墙面，继而控制驱动电机4运行，通过主动轮5带动履带8使得爬墙车在墙面上运行，通过改变两侧主动轮5的转速实现转向；
运行过程中：姿态传感器采集车身主体1的三向加速度，并传输到远程终端进行显示，当爬墙车发生跌落时，竖直方向的加速度超出加速度预设值，控制器控制安全气囊9弹出，气囊的弹出操作也可由远程终端发送控制命令至控制器完成；
激光雷达10检测车身主体前方的障碍物的距离，并传输到远程终端进行显示，辅助使用者完成爬墙车的行进控制；距离传感器检测车身主体1底部与墙面的距离，并传输到远程终端进行显示；摄像头采集车身主体1底部的墙面图像，并传输到远程终端进行显示，远程终端可对图像进行保存及处理；气压传感器检测各负压腔室2的气压，并传输到远程终端进行显示；温度传感器检测涵洞风机3、驱动电机4的电调驱动器的功率管的温度，并传输到远程终端进行显示，当该温度超过温度预设值，控制器启动风扇进行散热；电源电量检测芯片检测主电源及备用电源的当前电量，并传输到远程终端进行显示，当主电源的电量低于电量预设值，控制器发送控制信号至备用电源，完成备用电源的切换，由备用电源进行系统供电。
本实施例中，控制器的型号为STM32F103，电源电量检测芯片的型号为BQ2040，温度传感器的型号为DS18B20，姿态传感器的型号为MPU6050，距离传感器的型号为LTR-553ALS-MT，激光雷达的型号为LiDAR Delta3，蓝牙装置的型号为HC-05。
Claims (9)
1.一种多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于包括车身主体（1）、负压腔室（2）、涵洞风机（3）、驱动电机（4）、履带总成、姿态传感器、安全气囊（9）、主电源、控制器、蓝牙装置、远程终端；
所述的负压腔室（2）设有四个，呈四边形排布于车身主体（1）上，垂直贯穿车身主体（1）的上下两端面；每个负压腔室（2）的上端口处分设有一个涵洞风机（3），所述的涵洞风机（3）能够使负压腔室（2）的下端口产生负压吸力；
所述的车身主体（1）的两侧分别安装有履带总成，所述的驱动电机（4）设有两个，分别安装于车身主体（1）后部的两侧，分别与车身主体（1）的两侧的履带总成连接，驱动履带总成运动；
所述的安全气囊（9）设于车身主体（1）的上端面上，位于四个负压腔室（2）中间位置；
所述的姿态传感器、主电源、控制器、蓝牙装置分别安装于车身主体（1）上，姿态传感器、控制器、蓝牙装置、涵洞风机（3）、驱动电机（4）由主电源进行供电；所述的姿态传感器、蓝牙装置、涵洞风机（3）、驱动电机（4）分别与控制器电连接；
所述的控制器通过蓝牙装置与远程终端无线连接，接收来自远程终端的控制信号，并将控制信号发送至驱动电机（4）、涵洞风机（3），控制驱动电机（4）、涵洞风机（3）的运行；
所述的姿态传感器用于检测车身主体（1）的三向加速度，并将三向加速度信号发送至控制器，所述的控制器预设竖直方向的加速度上限值，与接收到的竖直方向的加速度进行对比，当该加速度超出加速度上限值时，则发送信号控制安全气囊（9）弹出，并将接收到的加速度信号通过蓝牙装置发送至远程终端。
2.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
所述的履带总成包括主动轮（5）、从动轮Ⅰ（6）、从动轮Ⅱ（7）、履带（8）、减震器；
所述的主动轮（5）设有两个，分别位于车身主体（1）后部的两侧，两个主动轮（5）的轮轴分别与两个驱动电机（4）的驱动轴固定连接，所述的从动轮Ⅰ（6）设有两个，分别设于车身主体（1）前部的两侧，通过转轴与车身主体（1）前部的侧壁连接；所述的履带（8）设有两个，分别套装于主动轮（5）和从动轮Ⅰ（6）上；所述的从动轮Ⅱ（7）设有两组以上，分别设于车身主体（1）中部两侧的下部，通过转轴与车身主体（1）中部的侧壁连接，所述的从动轮Ⅱ（7）与履带（8）中部下侧的内侧面啮合；
所述的从动轮Ⅱ（7）通过减震器与车身主体（1）连接，用于缓冲墙面对于从动轮Ⅱ（7）的冲击。
3.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括充气裙垫，所述的充气裙垫整体覆盖在履带（8）的外圈上，用于增加履带（8）与墙面间的接触面积。
4.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括激光雷达（10），所述的激光雷达（10）设于车身主体（1）上部前侧，与控制器电连接，所述的激光雷达（10）用于检测车身主体（1）前方的障碍物的距离，并将障碍物距离信号发送至控制器，控制器用于将障碍物距离信号发送至远程终端。
5.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括距离传感器，所述的距离传感器设于车身主体（1）底部，与控制器电连接，所述的距离传感器用于检测车身主体（1）底部与墙面的距离，并将墙面距离信号发送至控制器，控制器用于将墙面距离信号发送至远程终端。
6.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括摄像头，所述的摄像头设于车身主体（1）底部，与控制器电连接，所述的摄像头用于采集车身主体（1）底部的墙面图像，并将墙面图像信号发送至控制器，控制器用于将墙面图像信号发送至远程终端。
7.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括备用电源、电源电量检测芯片，所述的备用电源与系统的供电线路电连接，所述的电源电量检测芯片与主电源、备用电源及控制器电连接，用于检测主电源、备用电源的当前电量，并将电量信号发送至控制器；所述的控制器用于对接收到的主电源的电量信号进行判断，当该电量低于电量预设值，则发送控制信号至备用电源，将系统供电来源切换至备用电源，控制器同时将接收到的电量信号发送至远程终端。
8.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括气压传感器，所述的气压传感器设有四个，设于车身主体（1）底部，分别位于各负压腔室（2）内，所述的气压传感器与控制器电连接，用于检测其所对应的负压腔室（2）的负压值，并将负压值信号发送至控制器，控制器用于将接收到的气压信号发送至远程终端。
9.如权利要求1所述的多腔室旋流吸附式爬墙车，其特征在于：
还包括风扇、温度传感器，所述的温度传感器设于涵洞风机（3）、驱动电机（4）的电调驱动器的功率管处，用于检测该功率管的温度，并将温度信号发送至控制器；所述的风扇正对功率管设置，与控制器电连接，所述的控制器用于对接收到的温度信号进行判断，当温度信号超过温度预设值，则发送启动信号至风扇，控制风扇启动对功率管进行散热，控制器同时将接收到的温度信号发送至远程终端。
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|---|---|---|---|---|
| CN114454979A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-10 | 扬州市职业大学(扬州开放大学) | 一种墙面爬行装置 |
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| CN114454979A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-10 | 扬州市职业大学(扬州开放大学) | 一种墙面爬行装置 |
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