CN106275122B - 一种吸盘式爬墙机器人 - Google Patents
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Abstract
一种吸盘式爬墙机器人，属于爬墙机器人技术领域，所述机器人包括平台，平台上固定有气泵装置，气泵装置与电控装置相连，平台的周边设置有四个行进装置，每个行进装置包括臂梁支架，臂梁支架的一端固定于平台，另一端固定有第一微型舵机，第一微型舵机的自由端连接有第一电动推杆，第一电动推杆的自由端连接于球关节的凹端，球关节的凸端位于凹端内，凹端和凸端内部空心设置，凹端内部与气泵装置通过第一管道连接，凸端固定于悬浮固定器，悬浮固定器连接于悬浮梁的一端，悬浮梁的另一端连接有吸盘，吸盘的中心设置有通孔，通孔与凸端内部通过第二管道连接。本发明所述机器人结构轻巧，实用性强，能够实现在天花板以及光滑墙面上的行走作业。
Description
技术领域
本发明属于爬墙机器人技术领域，特别是涉及一种吸盘式爬墙机器人。
背景技术
随着科学技术的快速发展和智能化与现代化的不断进步，出现了越来越多的智能机器人，这些智能机器人以其智能性、高效性和给人们生活带来的方便性，普遍得到了人们的接受和喜爱，有些智能机器人已经可以替代人工在一些危险的环境中进行作业，从而降低了人工劳动的强度和危险性，保证了作业人员的人身安全。
爬墙机器人作为智能机器人的一个种类，实现了人力所不能及的飞檐走壁，从发明出来，就得到了人们的喜爱，可用于高层建筑外墙的清洁及检修勘测等工作，避免了人工作业的危险性。但是，现有爬墙机器人都难以在天花板以及光滑墙面上行走，因此，需要一种新型的爬墙机器人来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种吸盘式爬墙机器人，该机器人结构轻巧，实用性强，能够实现在天花板以及光滑墙面上的行走作业。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种吸盘式爬墙机器人，包括平台，所述平台上固定有气泵装置，所述气泵装置与电控装置相连，所述平台的周边设置有四个行进装置，每个所述行进装置包括倾斜的臂梁支架，所述臂梁支架的一端固定于所述平台，另一端伸出所述平台外侧，并固定有第一微型舵机，所述第一微型舵机的自由端连接有第一电动推杆，所述第一电动推杆的自由端连接于球关节的凹端，所述球关节的凸端位于所述凹端内，可在所述凹端内自由转动，所述凹端和所述凸端内部空心设置，所述凹端内部与所述气泵装置通过第一管道连接，所述凸端固定于悬浮固定器，所述悬浮固定器连接于悬浮梁的一端，所述悬浮梁的另一端连接有吸盘，所述吸盘的中心设置有通孔，所述通孔与所述凸端内部通过第二管道连接。
所述第一微型舵机的自由端与所述第一电动推杆之间通过第二微型舵机连接，所述第二微型舵机的旋转轴线与所述第一微型舵机的旋转轴线相垂直。
所述吸盘内部设有凸起，所述凸起以所述通孔为中心对称分布。
所述悬浮梁的端部铰接于所述悬浮固定器，可相对所述悬浮固定器转动。
所述悬浮梁与所述悬浮固定器之间设置有减震器。
所述悬浮固定器连接有三个所述悬浮梁，所述悬浮梁在圆周上均匀分布，每个所述悬浮梁的端部均连接有所述吸盘。
所述吸盘上设置有检测所述吸盘吸附情况的负压传感器。
所述平台通过固定架设置有用于勘测行走墙面情况的勘测器，所述勘测器连接于所述电控装置，所述勘测器连接有信号接收发射装置。
所述固定架内设置有第二电动推杆，所述第二电动推杆一端固定于固定架，另一端通过旋转台与第三微型舵机连接于所述勘测器。
每个所述行进装置的所述凹端上连接的所述第一管道都有单独的阀门分别控制气路的通断。
本发明的有益效果：
本发明提供一种吸盘式爬墙机器人，该爬墙机器人结构轻巧，实用性强。由于吸盘通孔与空心球关节的凸端通过第二管道连接，凹端通过第一管道与气泵装置连接，凸端可在凹端内转动，所以行进装置移动时，在吸盘吸附于墙壁平面上以后，通过电控装置控制气泵装置吸气，将吸盘内的气体排出，使吸盘与墙壁之间形成真空，产生更大的吸附力，从而使机器人在行走时能够牢固的吸附在光滑墙壁及天花板上，防止掉落。
附图说明
图1是本发明吸盘式爬墙机器人的结构示意图；
图2是图1的主视图；
图3是本发明行进装置部分的结构示意图；
图4是本发明吸盘处的结构示意图；
图中：1-臂梁支架，2-第一微型舵机，3-第二微型舵机，4-第一电动推杆，5-球关节，6-悬浮梁，7-第二行进装置，8-平台，9-固定架，10-第一行进装置，11-电控装置，12-第一管道，13-第三行进装置，14-气泵装置，15-勘测器，16-第四行进装置，17-凸端，18-悬浮固定器，19-吸盘，20-减震器，21-第二管道，22-负压传感器，23-通孔，24-凸起，25-接收发射装置，26-第三微型舵机，27-旋转台，28-第二电动推杆，29-凹端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1至图4所示，一种吸盘式爬墙机器人，属于爬墙机器人领域，可用于在天花板以及高层建筑的光滑外壁墙面上进行清洁或检修勘察等作业。
如图1所示，本发明的吸盘式爬墙机器人包括平台8，平台8上固定有气泵装置14，气泵装置14与电控装置11相连，电控装置11用于控制气泵装置14的工作状态。在本实施例中，平台8的前方设置有对称分布的第一行进装置10和第二行进装置7，平台8的后方设置有对称分布的第三行进装置13和第四行进装置16，其中第一行进装置10和第三行进装置13在平台8的左侧，第二行进装置7和第四行进装置16在平台8的右侧，在其他实施例中，也可以四周分布设置多个行进装置。每个行进装置包括倾斜的臂梁支架1，臂梁支架1的一端固定于平台8，另一端伸出平台8外侧，并固定有第一微型舵机2，第一微型舵机2的自由端连接有第二微型舵机3，第二微型舵机3的旋转轴线与第一微型舵机2的旋转轴线相垂直。在本实施例中，第一微型舵机2的自由端绕前后方向旋转，用于控制机器人的前后行走，第二微型舵机3的自由端绕左右方向旋转，用于控制机器人的左右行走，在其他实施例中，也可以定义相反的旋转方向，或者是通过改变行进装置的分布，只使用第一微型舵机2或第二微型舵机3来实现不同方向的行进功能。第二微型舵机3的自由端连接有第一电动推杆4，通过第一电动推杆4的伸缩来实现机器人的行走。
如图3所示，第一电动推杆4的自由端连接于球关节5的凹端29，球关节5的凸端17位于凹端29内，可在凹端29内自由转动，凹端29和凸端17内部空心设置，凹端29内部与气泵装置14通过第一管道12连接，每个行进装置的凹端29上连接的第一管道12都有单独的阀门分别控制气路的通断，因此可以不被第一管道12的连接所限制，使机器人在行进过程中更加灵活，并且采用球关节5也便于对行进装置进行分体的检修更换。凸端17固定于悬浮固定器18，悬浮固定器18连接于悬浮梁6的一端，悬浮梁6的另一端连接有吸盘19，在本实施例中，悬浮固定器18连接有三个悬浮梁6，悬浮梁6在圆周上均匀分布，每个悬浮梁6的端部均连接有吸盘19，使支撑更加稳定，悬浮梁6的端部与悬浮固定器18采用铰接，且可相对悬浮固定器18转动，在悬浮梁6与悬浮固定器18之间设置有减震器20，可以在行进装置落地时起到缓冲作用，使行走更加平稳。
如图4所示，吸盘19的中心设置有通孔23，通孔23与凸端17内部通过第二管道21连接，在本实施例中，吸盘19内部设有凸起24，凸起24以通孔23为中心对称分布，多个凸起24之间形成十字交叉的凹槽，以便于将吸盘19与墙壁所形成空间内的气体全部排出，形成真空，从而增大吸附力，防止机器人在天花板以及光滑墙壁上行走时掉落，并使吸盘19受力均匀，同时通过向吸盘19内充气，也使得吸盘19更容易从墙壁上脱离，使行走更加便捷，在其他实施例中，吸盘19内部也可以设置其他能使吸盘19吸附力增大和便于使吸盘19脱离的结构。吸盘19上设置有负压传感器22，用于检测吸盘19的吸附情况，从而使机器人的运行更稳固牢靠。
如图2所示，平台8前方固定有固定架9，固定架9内设置有第二电动推杆28，第二电动推杆28的一端固定于固定架9，另一端通过旋转台27与第三微型舵机26连接于勘测器15，勘测器15连接于电控装置11和信号接收发射装置25，勘测器15用于勘测机器人行走墙面的情况，以便在行走过程中躲避障碍，同时也可以勘测墙面的破损情况，以便及时发现修复，旋转台27可实现勘测器15的旋转，第三微型舵机26能够实现勘测器15的俯仰，从而使得勘测器15能够多方位的进行勘测，避免视角盲区。同时，在其他实施例中，也可以通过在平台8上搭载不同的装置或模块，来实现清洁或者检修等不同的使用功能。
下面结合附图说明本发明的一次动作过程。
以向前行走为例，来说明前后行走的过程：
当机器人向前行走时，电控装置11控制气泵装置14启动，开启设置在第一行进装置10的第一管道12上的阀门，通过第一管道12、球关节5及第二管道21向第一行进装置10的吸盘19内通气，使第一行进装置的吸盘19与墙面脱离，之后，关闭气泵装置14。令第一微型舵机2的自由端向前旋转一定角度，再令第一电动推杆4伸出，由于球关节5处可以灵活转动，所以此时吸盘19在电动推杆4的作用下与前方墙面发生接触，并吸附在墙面上，令第一电动推杆4停止动作并锁住。电控装置11控制气泵装置14启动，并通过第一管道12、球关节5及第二管道21将吸盘19与墙面内的空气排出，使内部形成真空状态，以增大吸盘与墙面的吸附力，此时，通过负压传感器22反馈的信号会自动进行判断，若反馈信号正常，则关闭第一管道12处的阀门；若反馈信号异常，则重复进行上述动作，直至反馈信号正常。在第一行进装置10的动作反馈正常以后，依次动作第四行进装置16、第二行进装置7和第三行进装置13，每个行进装置的动作过程均与第一行进装置的动过过程一致。在第三行进装置13动作完成以后，每个行进装置第一微型舵机2的自由端同时向后旋转与移动时相同的角度，之后令第一电动推杆4同时缩回，机器人回到了初始状态，完成了一次向前的行走。
以向左行走为例，来说明横向左右行走的过程：
当机器人向左行走时，电控装置11控制气泵装置14启动，开启设置在第一行进装置10的第一管道12上的阀门，通过第一管道12、球关节5及第二管道21向第一行进装置10的吸盘19内通气，使第一行进装置的吸盘19与墙面脱离，之后，关闭气泵装置14。令第二微型舵机3的自由端向左旋转一定角度，再令第一电动推杆4伸出，由于球关节5处可以灵活转动，所以此时吸盘19在电动推杆4的作用下与前方墙面发生接触，并吸附在墙面上，令第一电动推杆4停止动作并锁住。电控装置11控制气泵装置14启动，并通过第一管道12、球关节5及第二管道21将吸盘19与墙面内的空气排出，使内部形成真空状态，以增大吸盘与墙面的吸附力，此时，通过负压传感器22反馈的信号会自动进行判断，若反馈信号正常，则关闭第一管道12处的阀门；若反馈信号异常，则重复进行上述动作，直至反馈信号正常。在第一行进装置10的动作反馈正常以后，依次动作第四行进装置16、第三行进装置13和第二行进装置7，每个行进装置的动作过程均与第一行进装置的动过过程一致。在第二行进装置7动作完成以后，每个行进装置第二微型舵机3的自由端同时向右旋转与移动时相同的角度，之后令第一电动推杆4同时缩回，机器人回到了初始状态，完成了一次向左的行走。
在行进过程中，通过第二电动推杆28的伸缩、旋转台27的转动以及第三微型舵机26的俯仰摆动，勘测器15可实现对行进路面的勘测，通过信号接收发射装置25可传送和接收指令，如果发现行进路线有障碍存在，可将结果反馈到电控装置11，从而控制机器人改变路线，避开行进路线上的障碍。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种吸盘式爬墙机器人，其特征在于，包括：平台，所述平台上固定有气泵装置，所述气泵装置与电控装置相连，所述平台的周边设置有四个行进装置，每个所述行进装置包括倾斜的臂梁支架，所述臂梁支架的一端固定于所述平台，另一端伸出所述平台外侧，并固定有第一微型舵机，所述第一微型舵机的自由端连接有第一电动推杆，所述第一电动推杆的自由端连接于球关节的凹端，所述球关节的凸端位于所述凹端内，可在所述凹端内自由转动，所述凹端和所述凸端内部空心设置，所述凹端内部与所述气泵装置通过第一管道连接，所述凸端固定于悬浮固定器，所述悬浮固定器连接于悬浮梁的一端，所述悬浮梁的另一端连接有吸盘，所述吸盘的中心设置有通孔，所述通孔与所述凸端内部通过第二管道连接。
2.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述第一微型舵机的自由端与所述第一电动推杆之间通过第二微型舵机连接，所述第二微型舵机的旋转轴线与所述第一微型舵机的旋转轴线相垂直。
3.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述吸盘内部设有凸起，所述凸起以所述通孔为中心对称分布。
4.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述悬浮梁的端部铰接于所述悬浮固定器，可相对所述悬浮固定器转动。
5.根据权利要求4所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述悬浮梁与所述悬浮固定器之间设置有减震器。
6.根据权利要求1或4所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述悬浮固定器连接有三个所述悬浮梁，所述悬浮梁在圆周上均匀分布，每个所述悬浮梁的端部均连接有所述吸盘。
7.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述吸盘上设置有检测所述吸盘吸附情况的负压传感器。
8.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述平台通过固定架设置有用于勘测行走墙面情况的勘测器，所述勘测器连接于所述电控装置，所述勘测器连接有信号接收发射装置。
9.根据权利要求8所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：所述固定架内设置有第二电动推杆，所述第二电动推杆一端固定于固定架，另一端通过旋转台与第三微型舵机连接于所述勘测器。
10.根据权利要求1所述的吸盘式爬墙机器人，其特征在于：每个所述行进装置的所述凹端上连接的所述第一管道都有单独的阀门分别控制气路的通断。
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