CN216805634U - 一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，包括安装框体、两个履带组件和两个驱动电机组件，安装框体连接两个履带组件，两个履带组件左右对称设置，两个驱动电机组件一一对应设置在两个履带组件上。优点：本发明，用于爬墙机器人，吸盘组件用于充当爬墙机器人的足，实现多足爬墙机器人；负压吸附，且能够越障。

Description

一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘

技术领域

本发明涉及一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘。

背景技术

目前，在墙面吸附的主要是以负压吸附式为主，但多数是一个大吸盘，是连续平面运行。但是它无法越过障碍。比如，在外墙表面有一个铝合金的小条，是无法越过。目前，这种大吸盘式的只能连续平面运行，无法进行越障。

传统吸附机器人的底盘与吸盘基本采用镶嵌或固定位置连接，将吸盘镶嵌在底盘内部，与底盘形成一个腔体，吸盘仅仅作为吸附功能组件，使得底盘或吸盘与壁面形成一个负压腔体，移动时依靠底盘驱动在壁面滑动，这就造成了这种爬壁机器人底盘一方面无法越过壁面障碍，另一方面长期在壁面的接触滑动会造成吸盘的磨损，对于使用安全性和寿命带来严重的风险。

发明内容

本发明提出一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，具体的技术方案是，一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，包括安装框体、两个履带组件和两个驱动电机组件，安装框体连接两个履带组件，两个履带组件左右对称设置，两个驱动电机组件一一对应设置在两个履带组件上。

本发明的一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，可配合安装机器人的足，实现壁面障碍的越过。

对本发明技术方案的优选，履带组件包括上安装板、下安装板、主动轮、被动轮、履带和若干支柱，上安装板与下安装板平行设置且由若干支柱撑起并连接，主动轮和被动轮均由轮轴转动支撑在上安装板与下安装板之间，履带安装于主动轮和被动轮上，驱动电机组件装在下安装板上，驱动电机组件带动主动轮转动。

对本发明技术方案的优选，驱动电机组件包括电机、电动滑环、电动组件主动轮、电动组件从动轮和同步带，电机设置在下安装板上，电动组件主动轮设置在电机的电机轴上，电动组件从动轮与主动轮同轴设置，同步带安装于电动组件主动轮和电动组件从动轮上；电动滑环安装在下安装板上，且与电机电连接。本发明技术方案中驱动电机组件的设置优点在于，结构简单，传动可靠；并且采用电动滑环给电机供电，同时也给装在履带组件上的吸盘组件供电，避免了吸盘组件作为机器人足在行走过程中的接线的缠绕，采用电动滑环接线供电不会缠绕。

对本发明技术方案的优选，履带外表面上均布且间隔设置若干用于安装机器人足的凸块，凸块的设置能快速地按照作为机器人足的吸盘组件。

对本发明技术方案的优选，上安装板与下安装板的板面上开设多个减重孔，减重孔的设置降低可越障的多足爬壁机器人移动底盘的整体重量。

对本发明技术方案的优选，安装框体架设在两个履带组件的上安装板上。

对本发明技术方案的优选，所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘还包括多个吸盘组件，多个吸盘组件分为两组分别安装在两个履带组件上。多个吸盘组件装在履带组件上，作为机器人的足，构成多足爬墙机器人。多足爬墙机器人，在遇到障碍时，在障碍位置处的几个吸盘松开，但其余的吸盘还能继续保持稳定不脱落。

对本发明技术方案的优选，吸盘组件包括吸盘、吸盘法兰、直杆气缸、空心吸盘导柱、导筒、安装框架、真空泵和四个电磁阀，吸盘用于吸附墙面或壁面，吸盘法兰与吸盘连接，直杆气缸的推杆自由端垂直于吸盘法兰设置，直杆气缸的气缸本体设置在安装框架上，导筒设置在安装框架上，空心吸盘导柱插入导筒并沿导筒长度方向滑动；空心吸盘导柱的下端贯穿吸盘法兰与吸盘连通，四个电磁阀设置在安装框架上，真空泵设置在安装框架上，真空泵与直杆气缸的上下端、空心吸盘导柱的顶端均通过气管相连，四个电磁阀均布接在每条气路上。本申请的吸盘组件，结构紧凑，负压吸附。

对本发明技术方案的优选，所述吸盘组件还包括与履带连接的主体安装板以及与上安装板和下安装板的边沿分别卡合的两对卡轮，主体安装板设置在安装框架上；一对卡轮由两个空间垂直设置的橡胶轮构成，橡胶轮通过轮轴转动设置主体安装板上，四个橡胶轮分别接触上安装板和下安装板的侧壁以及板面。主体安装板和两对卡轮，更快速地与可越障的多足爬壁机器人移动底盘连接。

对本发明技术方案的优选，导筒为直线运动轴承，空心吸盘导柱为空心圆管。空心吸盘导柱末端与吸盘相通，形成一个气体导通的通道，同时能在直杆气缸运动时，在与安装框架连接的导筒内上下滑动。

本发明技术方案的吸盘组件中提及的直杆气缸、导筒、真空泵和四个电磁阀，均为市售件，直接购买获得。

本发明技术方案的可越障的多足爬壁机器人移动底盘中提及的电机和电动滑环均为市售件，直接购买获得。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，用于爬墙机器人，吸盘组件用于充当爬墙机器人的足，实现多足爬墙机器人；负压吸附，且能够越障。

2、本发明的可越障的多足爬壁机器人移动底盘的应用，结合吸盘组件，构成多足爬墙机器人的行走主体；通过吸盘组件的交替推出-吸附/缩回-脱附实现机器人底盘的全向运动，在吸盘组件的推出-缩回作用下，可实现壁面障碍的越过。

附图说明

图1是可越障的多足爬壁机器人移动底盘的立体图。

图2是装有驱动电机组件的履带组件的立体图（图中省略了电机）。

图3是装有驱动电机组件的履带组件的爆炸视图。

图4是本实施例的吸盘组件的示意图。

图5是本实施例中直杆气缸的推杆伸出的吸盘组件的状态示意图。

图6是可越障的多足爬壁机器人移动底盘和多个吸盘组件的装配图。

图7是在图6上装上罩壳的示意图。

图8是图6的吸盘组件内的直杆气缸的推杆伸出的状态示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图8和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，包括安装框体1、两个履带组件2和两个驱动电机组件3，安装框体1连接两个履带组件2，两个履带组件2左右对称设置，两个驱动电机组件3一一对应设置在两个履带组件2上。

如图2和3所示，履带组件2包括上安装板2-1、下安装板2-2、主动轮2-3、被动轮2-4、履带2-5和若干支柱2-6，上安装板2-1与下安装板2-2平行设置且由若干支柱2-6撑起并连接，主动轮2-3和被动轮2-4均由轮轴转动支撑在上安装板2-1与下安装板2-2之间，履带2-5安装于主动轮2-3和被动轮2-4上，驱动电机组件3装在下安装板2-2上，驱动电机组件3带动主动轮2-3转动。

如图2和3所示，驱动电机组件3包括电机3-1、电动滑环3-2、电动组件主动轮3-3、电动组件从动轮3-4和同步带3-5，电机3-1设置在下安装板2-2上，电动组件主动轮3-3设置在电机3-1的电机轴上，电动组件从动轮3-4与主动轮2-3同轴设置，同步带3-5安装于电动组件主动轮3-3和电动组件从动轮3-4上；电动滑环3-2安装在下安装板2-2上，且与电机3-1电连接。

本实施例的履带组件2和驱动电机组件3，驱动电机组件3内的电机组件主动轮3-3在电机3-1转动下，通过同步带3-5带动电动组件从动轮3-4转动，从而带动履带组件2的主动轮2-3转动，实现履带组件2的履带2-5转动，最终实现吸盘组件的运动。

如图1所示，履带2-5外表面上均布且间隔设置若干用于安装机器人足的凸块2-5-1。

如图2和3所示，上安装板2-1与下安装板2-2的板面上开设多个减重孔，减重孔的设置降低可越障的多足爬壁机器人移动底盘的整体重量。

如图1所示，安装框体1架设在两个履带组件2的上安装板2-1上。进一步，本实施例中的安装框体1还可以用来安装机器人所需的电气控制元件5。本实施例中，电气控制元件5为爬壁机器人领域内的已知元器件，本领域内的技术人员已知。

如图1所示，本实施例的可越障的多足爬壁机器人移动底盘还包括多个吸盘组件4，多个吸盘组件4分为两组分别安装在两个履带组件2上。多个吸盘组件装在履带组件上，作为机器人的足，构成多足爬墙机器人。多足爬墙机器人，在遇到障碍时，在障碍位置处的几个吸盘松开，但其余的吸盘还能继续保持稳定不脱落。

如图4所示，本实施的吸盘组件，结构紧凑，负压吸附。吸盘组件4包括吸盘4-1、吸盘法兰4-2、直杆气缸4-3、空心吸盘导柱4-4、导筒4-5、安装框架4-6、真空泵4-8和四个电磁阀4-7，吸盘4-1用于吸附墙面或壁面，吸盘法兰4-2通过螺栓与吸盘4-1连接，吸盘法兰4-2与吸盘4-1之间可进一步作密封处理；吸盘法兰4-2用于连接直杆气缸4-3和空心吸盘导柱4-4。

直杆气缸4-3的推杆自由端垂直于吸盘法兰4-2设置，直杆气缸4-3的气缸本体设置在安装框架4-6上，直杆气缸4-3的推杆的伸出或缩回，是将吸盘4-1推出去，吸到墙上或收回来的。如图5所示。

如图4所示，导筒5为直线运动轴承，导筒4-5设置在安装框架4-6上，空心吸盘导柱4-4插入导筒4-5并沿导筒4-5长度方向滑动；空心吸盘导柱4-4的下端贯穿吸盘法兰4-2与吸盘4-1连通，直杆气缸4-3的推杆的伸出，空心吸盘导柱4-4随之顶出。

如图4所示，四个电磁阀4-7设置在安装框架4-6上，真空泵4-8设置在安装框架4-6上，真空泵4-8与直杆气缸4-3的上下端、空心吸盘导柱4-4的顶端均通过气管相连，四个电磁阀4-7均布接在每条气路上。本实施例的电磁阀与真空泵、直杆气缸的上下端和空气吸盘导柱的首端相连，用于控制气管内气路启停和方向。本实施例中提及的四个电磁阀4-7与真空泵4-8、直杆气缸4-3的上下端和空气吸盘导柱4-4的首端相连，用于控制气管内气路启停和方向，其涉及的控制方法为已知技术。

如图4所示，本实施的吸盘组件，导筒4-5为直线运动轴承，空心吸盘导柱4-4为空心圆管。空心吸盘导柱末端与吸盘4-1相通，形成一个气体导通的通道，同时能在直杆气缸运动时，在与安装框架连接的导筒内上下滑动。空心吸盘导柱4-4与吸盘法兰4-2的连接处密封，具体为空心吸盘导柱4-4与吸盘法兰4-22可焊接成一体。

如图4所示，本实施的吸盘组件，直杆气缸4-3的上下端以及空心吸盘导柱4-4的顶端均设置气管接头，气管接头的设置方便了气管的快速安装。

如图4所示，安装框架4-6用于固定吸盘4-1、吸盘法兰4-2、直杆气缸4-3、空心吸盘导柱4-4、导筒4-5、四个电磁阀4-7、真空泵4-8、主体安装板4-9和卡轮等组件，真空泵4-8通过立式框架4-11设置在安装框架4-6上，立式框架4-11与安装框架4-6垂直设置。立式框架4-11与安装框架4-6的板面上开设多个减震孔，此处减重孔的设置是用来降低吸盘组件整体的重量，从而间接降低本实施例中提及的可越障的多足爬壁机器人的整体重量。

如图4和6所示，所述吸盘组件4还包括与履带2-5连接的主体安装板4-9以及与上安装板2-1和下安装板2-2的边沿分别卡合的两对卡轮，主体安装板4-9设置在安装框架4-6上；一对卡轮由两个空间垂直设置的橡胶轮4-10构成，橡胶轮4-10通过轮轴转动设置主体安装板4-9上，四个橡胶轮4-10分别接触上安装板2-1和下安装板2-2的侧壁以及板面。

本实施例的吸盘组件的工作过程为：

1、当需要吸附时，在电磁阀4-7控制下，真空泵4-8启动，直杆气缸4-3的推杆顶出，空心吸盘导柱4-4随之顶出，将吸盘4-1顶到被吸附墙面或壁面，电磁阀4-2控制真空泵4-8与空心吸盘导柱4-4连接的气路，将吸盘4-1内的空气吸出，吸盘4-1内形成负压，将吸盘4-1仅仅吸附在被吸附壁面。如图2所示。

2、当需要脱开时，电磁阀4-7控制真空泵4-8与空心吸盘导柱4-4连接的气路，向内充气，形成正压，（吸盘内可安装有差压传感器测量内外压差或真空度）将吸盘内气压与大气压相同，同时，电磁阀4-7控制真空泵4-8与直杆气缸4-3的气路，将直杆气缸4-3的推杆收回，收回吸盘4-1，脱开墙面。

如图1和6所示，本实施的可越障的多足爬壁机器人移动底盘与若干吸盘组件连接构成可越障的多足爬壁机器人。吸盘组件4上的主体安装板4-9通过螺栓连接在可越障的多足爬壁机器人移动底盘上的履带2-5的凸块2-5-1上。吸盘组件4上的四个橡胶轮4-10分别接触上安装板2-1和下安装板2-2的侧壁以及板面。

如图7所示，在可越障的多足爬壁机器人移动底盘的上安装罩壳6，罩壳6与安装框体1连接。

如图6、7和8所示，可越障的多足爬壁机器人的运动流程如下：

1、首先将可越障的多足爬壁机器人装好，将机器人放置到行走壁面；

2、开启电气控制部分电源，将吸盘组件吸盘推出吸附在壁面上；

3、电气控制部分发出信号，吸盘组件交替吸附，并且在驱动电机作用下，随着履带组件的履带运动；

4、当向前直线运动时，履带组件的内侧吸盘组件始终保持推出吸附在墙面上，外侧履带圆弧部分吸盘组件呈现缩回脱离壁面，随着履带组件的转动，当顶部第一个吸盘组件运动到内侧时，同时推出吸附上壁面，内侧末端吸盘组件脱离壁面，并转动到圆弧部分的末端，持续以上动作，实现机器人的前向直线运动；当向后直线运动时，动作与之相似。

5、当转向运动时，履带组件的内侧吸盘始终脱离壁面，在左右驱动电机组件的差速转动下，与圆弧部分吸盘交替吸附-脱离壁面，实现转向，待转向完成后，再转化成上述直线运动模式。

6、越障：当壁面存在障碍时（障碍物高度低于吸盘组件直杆气缸的推杆行程），吸盘推出时会顶住障碍物实现在障碍物上的吸附，或者受障碍物的影响不吸附，但是由于多足的存在，机器人整体还能稳定吸附在壁面上，不会脱落，实现运动过程中的越障功能。

本实施例的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，用于爬墙机器人，吸盘组件用于充当爬墙机器人的足，实现多足爬墙机器人；负压吸附，且能够越障；在遇到障碍时，在障碍位置处的几个吸盘松开，但其余的吸盘还能继续保持稳定不脱落。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，包括安装框体（1）、两个履带组件（2）和两个驱动电机组件（3），安装框体（1）连接两个履带组件（2），两个履带组件（2）左右对称设置，两个驱动电机组件（3）一一对应设置在两个履带组件（2）上。

2.根据权利要求1所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，履带组件（2）包括上安装板（2-1）、下安装板（2-2）、主动轮（2-3）、被动轮（2-4）、履带（2-5）和若干支柱（2-6），上安装板（2-1）与下安装板（2-2）平行设置且由若干支柱（2-6）撑起并连接，主动轮（2-3）和被动轮（2-4）均由轮轴转动支撑在上安装板（2-1）与下安装板（2-2）之间，履带（2-5）安装于主动轮（2-3）和被动轮（2-4）上，驱动电机组件（3）装在下安装板（2-2）上，驱动电机组件（3）带动主动轮（2-3）转动。

3.根据权利要求2所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，驱动电机组件（3）包括电机（3-1）、电动滑环（3-2）、电动组件主动轮（3-3）、电动组件从动轮（3-4）和同步带（3-5），电机（3-1）设置在下安装板（2-2）上，电动组件主动轮（3-3）设置在电机（3-1）的电机轴上，电动组件从动轮（3-4）与主动轮（2-3）同轴设置，同步带（3-5）安装于电动组件主动轮（3-3）和电动组件从动轮（3-4）上；电动滑环（3-2）安装在下安装板（2-2）上，且与电机（3-1）电连接。

4.根据权利要求2所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，履带（2-5）外表面上均布且间隔设置若干用于安装机器人足的凸块（2-5-1）。

5.根据权利要求2所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，上安装板（2-1）与下安装板（2-2）的板面上开设多个减重孔。

6.根据权利要求2所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，安装框体（1）架设在两个履带组件（2）的上安装板（2-1）上。

7.根据权利要求2所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘还包括多个吸盘组件（4），多个吸盘组件（4）分为两组分别安装在两个履带组件（2）上。

8.根据权利要求7所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，吸盘组件（4）包括吸盘（4-1）、吸盘法兰（4-2）、直杆气缸（4-3）、空心吸盘导柱（4-4）、导筒（4-5）、安装框架（4-6）、真空泵（4-8）和四个电磁阀（4-7），吸盘（4-1）用于吸附墙面或壁面，吸盘法兰（4-2）与吸盘（4-1）连接，直杆气缸（4-3）的推杆自由端垂直于吸盘法兰（4-2）设置，直杆气缸（4-3）的气缸本体设置在安装框架（4-6）上，导筒（4-5）设置在安装框架（4-6）上，空心吸盘导柱（4-4）插入导筒（4-5）并沿导筒（4-5）长度方向滑动；空心吸盘导柱（4-4）的下端贯穿吸盘法兰（4-2）与吸盘（4-1）连通，四个电磁阀（4-7）设置在安装框架（4-6）上，真空泵（4-8）设置在安装框架（4-6）上，真空泵（4-8）与直杆气缸（4-3）的上下端、空心吸盘导柱（4-4）的顶端均通过气管相连，四个电磁阀（4-7）均布接在每条气路上。

9.根据权利要求8所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，所述吸盘组件（4）还包括与履带（2-5）连接的主体安装板（4-9）以及与上安装板（2-1）和下安装板（2-2）的边沿分别卡合的两对卡轮，主体安装板（4-9）设置在安装框架（4-6）上；一对卡轮由两个空间垂直设置的橡胶轮（4-10）构成，橡胶轮（4-10）通过轮轴转动设置主体安装板（4-9）上，四个橡胶轮（4-10）分别接触上安装板（2-1）和下安装板（2-2）的侧壁以及板面。

10.根据权利要求1所述的可越障的多足爬壁机器人移动底盘，其特征在于，导筒（4-5）为直线运动轴承，空心吸盘导柱（4-4）为空心圆管。

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