CN113696987A - 单履带爬壁机器人 - Google Patents

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Abstract

本申请提供有一种单履带爬壁机器人，包括行走装置和转向装置；所述转向装置包括连杆；所述连杆的一端设有可绕第一轴线转动的旋转件；所述第一轴线与所述行走装置的行走方向平行；所述旋转件上设有可绕第二轴线转动的电磁铁；所述第二轴线与第一轴线垂直；所述连杆远离所述电磁铁的一端通过支撑架与所述行走装置连接；所述支撑架与所述连杆可转动连接，转动轴线与所述第一轴线平行。电磁铁没有通电的时候，电磁铁悬空；通电之后电磁铁下降并吸附在壁面上，行走装置就会以电磁铁为中心旋转，最终实现转向；转向完成之后，电磁铁断电，从而升起整块电磁铁；实现了平稳转向的同时，也不会增加机器人作直线运动时的阻力。

Description

单履带爬壁机器人
技术领域
本公开具体公开一种单履带爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人可作为平台在壁面上进行工作，执行高危、高难度的空中作业。爬壁机器人的应用前景广泛。对于由铁磁性材料组成的壁面，多采用永磁性机器人，利用磁力将机器人吸附在铁磁性材料上。现有的永磁性爬壁机器人一般通过双履带和轮式作为机器人的整体结构。永磁性爬壁机器人对曲面的适应能力强、对大曲面也能较好的贴合，但在机器人运动过程中容易出现脱落，影响机器人的安全性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种单履带爬壁机器人，包括行走装置和转向装置，所述行走装置包括支架、行走驱动组件，所述转向装置包括连杆、旋转件、电磁铁及连杆驱动组件；其中：
所述行走驱动组件安装于所述支架以驱动所述支架沿第一方向行走；
所述连杆的第一端可绕第一轴线转动的安装于所述支架，且沿第二方向，所述连杆的第二端延伸至所述支架的侧方，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第一轴线与所述第一方向平行；所述连杆相对于所述支架绕所述第一轴线旋转时具有第一状态和第二状态；
所述旋转件可绕第二轴线转动的安装于所诉连杆的第二端，所述第二轴线与所述第一轴线平行；
所述电磁铁具有用于与墙面磁吸贴合的吸合面，所述吸合面与所述第一轴线平行，所述电磁铁可绕第三轴线旋转地安装于所述转动件，所述第三轴线与所述第一轴线、第二轴线垂直，且与所述吸合面垂直，当所述连杆相对于所述支架处于第一状态时，所述电磁铁处于与墙面贴合的工作状态，当所述连杆相对于所述支架处于第二状态时，所述电磁铁处于远离墙面的抬升状态；
所述连杆驱动组件设置于所述支架与所述连杆之间，动作时驱动所述连杆在第一状态和第二状态之间切换。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述连杆驱动组件包括斜杆；所述斜杆一端与所述连杆可绕第四轴线转动配合；所述第四轴线与所述第一轴线平行；所述斜杆远离所述连杆的一端与所述支架之间沿第三方向滑动配合；所述第三方向与所述第一方向垂直，且与所述第二方向垂直。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述连杆的第一端通过支撑架与所述支架连接；所述斜杆靠近所述支架的一端与所述支撑架通过滑槽和滑块滑动配合；所述滑槽平行于所述第三方向。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述滑块与所述滑槽之间设有用于带动所述滑动装置复位的第一弹性元件；所述滑块与所述斜杆铰接，铰接轴平行于所述第一轴线方向。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述电磁铁包括呈圆盘形状的铁块；所述铁块上设有用于安装线圈的环形槽；所述铁块的中心设有用于连接所述旋转件的连接柱；所述连接柱平行于所述第二轴线方向；所述旋转件可绕第二轴线旋转的安装在所述连接柱上。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述连接柱上还套设有用于减震的第二弹性元件；所述第二弹性元件位于所述旋转件远离所述铁块的一侧；所述连接柱远离所述铁块的一端设有用于限制所述第二弹性元件的螺母。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述支架包括中间骨架；所述中间骨架包括沿平行所述第一轴线方向排列的前骨架、中部骨架以及后骨架；前骨架与中部骨架铰接，且后骨架与中部骨架铰接，前骨架和后骨架与中部骨架的铰接轴均与所述第二方向平行。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述前骨架包括两平行的骨架旋转件前段；所述后骨架包括两平行的骨架旋转件后段；两所述骨架旋转件后段上设有用于连接驱动行走装置的组件的通孔；两所述平行的骨架旋转件前段与两所述骨架旋转件后段通过中部骨架铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述中部骨架包括中间弯曲件；所述前骨架还包括第一工字型连接件；所述后骨架还包括第二工字型连接件；所述第一工字型连接件和所述第二工字型连接件均与所述中间弯曲件铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
根据本申请实施例提供的技术方案，两所述骨架旋转件后段间设有匹配的主动齿轮；两所述骨架旋转件前段间设有匹配的从动齿轮；所述行走装置对应所述主动齿轮和所述从动齿轮设有匹配的链条；所述链条远离所述主动齿轮与所述从动齿轮一侧设有沿行走方向依次排列的磁吸附单元。
综上所述，本申请公开有一种单履带爬壁机器人。
本技术方案具体地提供有一种单履带爬壁机器人的具体结构，电磁铁没有通电的时候，电磁铁悬空；通电之后电磁铁下降并吸附在壁面上，斜杆下降，第一弹性元件处于伸长状态，此时行走装置开始运转，由于电磁铁牢牢地吸附在壁面上，行走装置就会以电磁铁为中心旋转，最终实现转向；转向完成之后，电磁铁断电，从而升起整块电磁铁；实现了平稳转向的同时，也不会增加机器人作直线运动时的阻力。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请的单履带爬壁机器人的转向装置的一种实施例示意图；
图2是本申请的单履带爬壁机器人的电磁铁的一种实施例示意图；
图3是本申请的单履带爬壁机器人的整体结构的一种实施例示意图；
图4是本申请的单履带爬壁机器人的中间骨架的一种实施例示意图；
图5是本申请的单履带爬壁机器人的行走装置的一种实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
诚如背景技术中提到的，针对永磁性爬壁机器人转向过程中容易出现脱落的问题，本公开提出一种单履带爬壁机器人。
请参考图1、图3和图5，一种单履带爬壁机器人，包括行走装置2和转向装置3，所述行走装置包括支架、行走驱动组件，所述转向装置3包括连杆35、旋转件36、电磁铁37及连杆驱动组件；其中：
所述行走驱动组件安装于所述支架以驱动所述支架沿第一方向行走；
所述连杆35的第一端可绕第一轴线转动的安装于所述支架，且沿第二方向，所述连杆35的第二端延伸至所述支架的侧方，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第一轴线与所述第一方向平行；所述连杆35相对于所述支架绕所述第一轴线旋转时具有第一状态和第二状态；
所述旋转件36可绕第二轴线转动的安装于所诉连杆35的第二端，所述第二轴线与所述第一轴线平行；
所述电磁铁37具有用于与墙面磁吸贴合的吸合面，所述吸合面与所述第一轴线平行，所述电磁铁37可绕第三轴线旋转地安装于所述转动件，所述第三轴线与所述第一轴线、第二轴线垂直，且与所述吸合面垂直，当所述连杆35相对于所述支架处于第一状态时，所述电磁铁37处于与墙面贴合的工作状态，当所述连杆35相对于所述支架处于第二状态时，所述电磁铁37处于远离墙面的抬升状态；
所述连杆驱动组件设置于所述支架与所述连杆35之间，动作时驱动所述连杆35在第一状态和第二状态之间切换。
所述连杆驱动组件包括斜杆34；所述斜杆34一端与所述连杆35可绕第四轴线转动配合；所述第四轴线与所述第一轴线平行；所述斜杆34远离所述连杆35的一端与所述支架之间沿第三方向滑动配合；所述第三方向与所述第一方向垂直，且与所述第二方向垂直。
所述连杆35的第一端通过支撑架32与所述支架连接；所述斜杆34靠近所述支架的一端与所述支撑架32通过滑槽和滑块33滑动配合；所述滑槽平行于所述第三方向。
优选地，所述斜杆34远离所述滑槽的一端设有连接头，所述连杆35远离所述电磁铁37的表面靠近旋转件36的一侧设有匹配的连接件。
优选地，所述滑块为圆柱滑块33；所述圆柱滑块33通过连接件39与所述第一弹性元件31连接。
进一步地，所述连接件39上还设有用于铰接所述斜杆34的孔。
所述滑块33与所述滑槽之间设有用于带动所述滑动装置复位的第一弹性元件31；所述滑块33与所述斜杆34铰接，铰接轴平行于所述第一轴线方向。
如图2所示，所述电磁铁37包括呈圆盘形状的铁块371；所述铁块371上设有用于安装线圈374的环形槽；所述铁块371的中心设有用于连接所述旋转件36的连接柱372；所述连接柱372平行于所述第二轴线方向；所述旋转件36可绕第二轴线旋转的安装在所述连接柱372上。
进一步地，为了限制所述旋转件36，所述连接柱372靠近所述铁块371的一端半径略大于远离所述铁块371的一端。
所述连接柱372上还套设有用于减震的第二弹性元件38；所述第二弹性元件38位于所述旋转件36远离所述铁块371的一侧；所述连接柱372远离所述铁块371的一端设有用于限制所述第二弹性元件38的螺母373。
进一步地，所述电磁铁37没有通电的时候悬空，通电之后所述电磁铁37下降并吸附在壁面上，所述斜杆34下降，所述第一弹性元件31处于伸长状态，由于所述电磁铁37牢牢地吸附在壁面上，机器人以所述电磁铁37为中心旋转，最终实现转向；转向完成之后，所述电磁铁37断电；所述第一弹性元件31的拉力带动所述圆柱滑块33上升，拉起所述斜杆34、连杆35，从而升起所述电磁铁37。
进一步地，有时候机器人工作的壁面曲率较大，然后所述第一弹性元件31已经到达极限位置的时候，那个所述电磁铁37仍然无法触碰到壁面时，凭借所述电磁体37自身的吸力，可以再压缩第二弹性元件38，所述电磁铁就可以牢牢吸附到壁面上。
如图3和图4所示，所述支架包括中间骨架21；所述中间骨架21包括沿平行所述第一轴线方向排列的前骨架、中部骨架以及后骨架；前骨架与中部骨架铰接，且后骨架与中部骨架铰接，前骨架和后骨架与中部骨架的铰接轴均与所述第二方向平行。
所述前骨架包括两平行的骨架旋转件前段211；所述后骨架包括两平行的骨架旋转件后段215；两所述骨架旋转件后段215上设有用于连接驱动行走装置的组件的通孔；两所述平行的骨架旋转件前段211与两所述骨架旋转件后段215通过中部骨架铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
进一步地，所述驱动行走装置的组件为电机(1)。
所述中部骨架包括中间弯曲件213；所述前骨架还包括第一工字型连接件212；所述后骨架还包括第二工字型连接件214；所述第一工字型连接件212和所述第二工字型连接件214均与所述中间弯曲件213铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
进一步地，两所述骨架旋转件后段215通过第一联接横板连接；两所述骨架旋转件前段211通过第二联接横板连接；所述第一联接横板与所述第二联接横板平行。
如图5所示，两所述骨架旋转件后段215间设有匹配的主动齿轮22；两所述骨架旋转件前段211间设有匹配的从动齿轮23；所述行走装置2对应所述主动齿轮22和所述从动齿轮23设有匹配的链条24；所述链条24远离所述主动齿轮22与所述从动齿轮23一侧设有沿行走方向依次排列的磁吸附单元25。
优选地，所述支撑架32固定连接在所述中间骨架21远离所述电机1的一侧，且所述连杆35的轴线与所述电机1的轴线平行。
优选地，所述电机1与所述转向装置3位于所述行走装置2的两侧。
与现有技术相比，通过上述的技术方案，骨架中间可弯折的设计，可以让机器人更好的贴合壁面，增大磁吸附单元与壁面的接触面积，机器人在运转时吸附的更牢固，提升运转时的稳定性。转向装置与电机的摆放位置对称，抵消电机自重对行走装置的影响，转弯时，通过电磁铁的吸附作用，避免了机器人在转向时出现的脱落等问题，显著的提升了机器人工作时的安全性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种单履带爬壁机器人，其特征在于：包括行走装置(2)和转向装置(3)，所述行走装置包括支架、行走驱动组件，所述转向装置(3)包括连杆(35)、旋转件(36)、电磁铁(37)及连杆驱动组件；其中：
所述行走驱动组件安装于所述支架以驱动所述支架沿第一方向行走；
所述连杆(35)的第一端可绕第一轴线转动的安装于所述支架，且沿第二方向，所述连杆(35)的第二端延伸至所述支架的侧方，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第一轴线与所述第一方向平行；所述连杆(35)相对于所述支架绕所述第一轴线旋转时具有第一状态和第二状态；
所述旋转件(36)可绕第二轴线转动的安装于所诉连杆(35)的第二端，所述第二轴线与所述第一轴线平行；
所述电磁铁(37)具有用于与墙面磁吸贴合的吸合面，所述吸合面与所述第一轴线平行，所述电磁铁(37)可绕第三轴线旋转地安装于所述转动件，所述第三轴线与所述第一轴线、第二轴线垂直，且与所述吸合面垂直，当所述连杆(35)相对于所述支架处于第一状态时，所述电磁铁(37)处于与墙面贴合的工作状态，当所述连杆(35)相对于所述支架处于第二状态时，所述电磁铁(37)处于远离墙面的抬升状态；
所述连杆驱动组件设置于所述支架与所述连杆(35)之间，动作时驱动所述连杆(35)在第一状态和第二状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述连杆驱动组件包括斜杆(34)；所述斜杆(34)一端与所述连杆(35)可绕第四轴线转动配合；所述第四轴线与所述第一轴线平行；所述斜杆(34)远离所述连杆(35)的一端与所述支架之间沿第三方向滑动配合；所述第三方向与所述第一方向垂直，且与所述第二方向垂直。
3.根据权利要求2所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述连杆(35)的第一端通过支撑架(32)与所述支架连接；所述斜杆(34)靠近所述支架的一端与所述支撑架(32)通过滑槽和滑块(33)滑动配合；所述滑槽平行于所述第三方向。
4.根据权利要求3所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述滑块(33)与所述滑槽之间设有用于带动所述滑动装置复位的第一弹性元件(31)；所述滑块(33)与所述斜杆(34)铰接，铰接轴平行于所述第一轴线方向。
5.根据权利要求1所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述电磁铁(37)包括呈圆盘形状的铁块(371)；所述铁块(371)上设有用于安装线圈(374)的环形槽；所述铁块(371)的中心设有用于连接所述旋转件(36)的连接柱(372)；所述连接柱(372)平行于所述第二轴线方向；所述旋转件(36)可绕第二轴线旋转的安装在所述连接柱(372)上。
6.根据权利要求5所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述连接柱(372)上还套设有用于减震的第二弹性元件(38)；所述第二弹性元件(38)位于所述旋转件(36)远离所述铁块(371)的一侧；所述连接柱(372)远离所述铁块(371)的一端设有用于限制所述第二弹性元件(38)的螺母(373)。
7.根据权利要求1所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述支架包括中间骨架(21)；所述中间骨架(21)包括沿平行所述第一轴线方向排列的前骨架、中部骨架以及后骨架；前骨架与中部骨架铰接，且后骨架与中部骨架铰接，前骨架和后骨架与中部骨架的铰接轴均与所述第二方向平行。
8.根据权利要求7所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述前骨架包括两平行的骨架旋转件前段(211)；所述后骨架包括两平行的骨架旋转件后段(215)；两所述骨架旋转件后段(215)上设有用于连接驱动行走装置的组件的通孔；两所述平行的骨架旋转件前段(211)与两所述骨架旋转件后段(215)通过中部骨架铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
9.根据权利要求7所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：所述中部骨架包括中间弯曲件(213)；所述前骨架还包括第一工字型连接件(212)；所述后骨架还包括第二工字型连接件(214)；所述第一工字型连接件(212)和所述第二工字型连接件(214)均与所述中间弯曲件(213)铰接，铰接轴的方向垂直于所述第一轴线方向。
10.根据权利要求9所述的单履带爬壁机器人，其特征在于：两所述骨架旋转件后段(215)间设有匹配的主动齿轮(22)；两所述骨架旋转件前段(211)间设有匹配的从动齿轮(23)；所述行走装置(2)对应所述主动齿轮(22)和所述从动齿轮(23)设有匹配的链条(24)；所述链条(24)远离所述主动齿轮(22)与所述从动齿轮(23)一侧设有沿行走方向依次排列的磁吸附单元(25)。
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