CN212861686U - 一种爬壁机器人底盘及爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种爬壁机器人底盘及爬壁机器人。爬壁机器人底盘包括单轮底盘模块，单轮底盘模块包括单轮底盘座、轮架、驱动电机、转向电机，轮架转动装配在单轮底盘座上，轮架上装配有滚轮，驱动电机驱动滚轮转动，转向电机驱动轮架转向；轮底盘模块设置至少两个；控制器用于控制单轮底盘模块上的转向电机，以控制爬壁机器人底盘的转向。本实用新型爬壁机器人底盘的转向依靠转向电机实现，各滚轮均可以转向，根据转向的需要，控制器控制转向电机可以控制爬壁机器人底盘的行进方向，可以原地转向，爬壁机器人底盘更灵活，解决了目前的爬壁机器人底盘采用前轮驱动装置转向造成的转弯半径较大、灵活性较差的技术问题。

Description

一种爬壁机器人底盘及爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及一种爬壁机器人底盘及爬壁机器人。

背景技术

磁吸附式爬壁机器人被广泛应用于各行各业，以在人工不易到达的地方进行勘测、清扫等工作，其爬壁原理是将机器人的滚轮设置为磁性滚轮，利用磁性滚轮的磁吸作用使机器人攀爬在由铁磁材料制成的圆筒状结构的壁面上。

授权公告号为CN209972619U、授权公告日为2020.02.21的中国专利公开了一种具有曲面吸附功能的两轮爬壁机器人，包括前驱动装置、后驱动装置和曲面自适应机构，曲面自适应机构包括第一铰接支架、第二铰接支架和圆柱销，第一铰接支架和第二铰接支架分别为凹凸性形，其接触端侧面开设有通孔，通孔捏***圆柱销配合链接，第一铰接支架和第二交接之家通过圆柱销铰接，前驱动装置和后驱动装置均采用永磁轮吸附机构，其中前驱动装置还有用于控制转向的转向机构。这种两轮爬壁机器人通过前轮驱动装置转向，转弯半径较大，灵活性较差，难以适用于作业空间较小的场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种爬壁机器人底盘，用于解决目前的爬壁机器人底盘采用前轮驱动装置转向造成的转弯半径较大、灵活性较差的技术问题；本实用新型还提供一种使用上述爬壁机器人底盘的爬壁机器人。

本实用新型的爬壁机器人底盘采用如下技术方案：

爬壁机器人底盘包括：

单轮底盘模块，包括单轮底盘座、轮架、驱动电机、转向电机，轮架转动装配在单轮底盘座上，轮架上装配有滚轮，驱动电机驱动滚轮转动，转向电机驱动轮架转向；

滚轮为磁轮和/或单轮底盘座上设有永磁体，以用于与所述爬壁机器人底盘所攀爬的壁面相互吸引而对单轮底盘座提供吸附力；

单轮底盘模块设置至少两个，各单轮底盘模块串接，相邻单轮底盘模块铰接；

控制器，用于控制单轮底盘模块上的转向电机，以控制爬壁机器人底盘的转向。

有益效果：本实用新型爬壁机器人底盘的单轮底盘模块铰接能够适应弯曲的攀爬壁面，底盘的转向依靠转向电机实现，各滚轮均可以转向，根据转向的需要，控制器控制转向电机可以控制爬壁机器人底盘的行进方向，可以原地转向，爬壁机器人底盘更灵活，解决了目前的爬壁机器人底盘采用前轮驱动装置转向造成的转弯半径较大、灵活性较差的技术问题。

进一步的，所述单轮底盘座上设有防侧翻支腿，防侧翻支腿用于在各滚轮轴线同轴时防止爬壁机器人底盘侧翻。

有益效果：使爬壁机器人底盘能够适用于更多的场合，运行更稳定，安全性更好。

进一步的，防侧翻支腿上设有用于在单路底盘座倾斜时与所攀爬壁面滚动配合的滚动件。

有益效果：滚动件减小防侧翻支腿与所攀爬壁面接触时的摩擦力，运行更流畅。

进一步的，相铰接的两单轮底盘模块满足：两个单轮底盘模块的布置方向与两个单轮底盘座的铰接轴线延伸方向垂直。

有益效果：能够适用较多工况，能够通过摆动更好的适应曲面。

进一步的，所述驱动电机为轮毂电机。

有益效果：结构简单，占用空间小。

进一步的，所述单轮底盘模块设置两个。

有益效果：结构简单，能够适用较小的空间。

进一步的，相邻的单轮底盘座通过合页铰接。

有益效果：合页结构简单，成本低，降低底盘成本。

进一步的，所述爬壁机器人底盘还包括用于校正行走方向的传感器。

有益效果：提高爬壁机器人行走的稳定性。

本实用新型爬壁机器人的技术方案：

爬壁机器人包括底盘和设置在底盘上的功能器件安装座，

底盘包括：

单轮底盘模块，包括单轮底盘座、轮架、驱动电机、转向电机，轮架转动装配在单轮底盘座上，轮架上装配有滚轮，驱动电机驱动滚轮转动，转向电机驱动轮架转向；

滚轮为磁轮和/或单轮底盘座上设有永磁体，以用于与底盘所攀爬的壁面相互吸引而对单轮底盘座提供吸附力；

单轮底盘模块设置至少两个，各单轮底盘模块串接，相邻单轮底盘模块铰接；

控制器，用于控制单轮底盘模块上的转向电机，以控制爬壁机器人底盘的转向。

有益效果：本实用新型爬壁机器人底盘的单轮底盘模块铰接能够适应弯曲的攀爬壁面，底盘的转向依靠转向电机实现，各滚轮均可以转向，根据转向的需要，控制器控制转向电机可以控制爬壁机器人底盘的行进方向，可以原地转向，爬壁机器人底盘更灵活，解决了目前的爬壁机器人底盘采用前轮驱动装置转向造成的转弯半径较大、灵活性较差的技术问题。

进一步的，所述单轮底盘座上设有防侧翻支腿，防侧翻支腿用于在各滚轮轴线同轴时防止爬壁机器人底盘侧翻。

有益效果：使爬壁机器人底盘能够适用于更多的场合，运行更稳定，安全性更好。

进一步的，防侧翻支腿上设有用于在单路底盘座倾斜时与所攀爬壁面滚动配合的滚动件。

有益效果：滚动件减小防侧翻支腿与所攀爬壁面接触时的摩擦力，运行更流畅。

进一步的，相铰接的两单轮底盘模块满足：两个单轮底盘模块的布置方向与两个单轮底盘座的铰接轴线延伸方向垂直。

有益效果：能够适用较多工况，能够通过摆动更好的适应曲面。

进一步的，所述驱动电机为轮毂电机。

有益效果：结构简单，占用空间小。

进一步的，所述单轮底盘模块设置两个。

有益效果：结构简单，能够适用较小的空间。

进一步的，相邻的单轮底盘座通过合页铰接。

有益效果：合页结构简单，成本低，降低底盘成本。

进一步的，所述爬壁机器人底盘还包括用于校正行走方向的传感器。

有益效果：提高爬壁机器人行走的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型爬壁机器人底盘具体实施例1中的结构示意图；

图中：1-单轮底盘模块；11-单轮底盘座；111-防侧翻支腿；12-滚轮；13-转向电机；14-合页；15-减速器；16-轮架；161-滚轮安装板；2-柱面。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例1：

如图1所示，爬壁机器人底盘包括两个单轮底盘模块1，两个单轮底盘模块1相铰接。

单轮底盘模块1包括单轮底盘座11、滚轮12、驱动电机、转向电机13，单轮底盘模块的驱动电机为内置轮毂电机，轮毂电机内定子与单轮底盘座连接，转子与滚轮13连接，从而驱动滚轮12转动。单轮底盘座1上转动装配有轮架16，滚轮12转动装配在轮架16上，转向电机13设置在单轮底盘座11上，驱动轮架16转动，实现使滚轮12的转向。转向电机13连接有减速器15，减速器15的输出轴与轮架连接。

本实施例中，滚轮12为柱状磁性轮，单轮底盘模块1通过滚轮12吸附在所攀爬的壁面上。轮架16上设置有两个滚轮安装板161，滚轮12的轮轴转动装配在滚轮安装板161上。

两个单轮底盘模块1铰接，本实施例中，两个单轮底盘模块1的单轮底盘座11通过合页14铰接，合页14的两个连接片分别固定在两个单轮底盘座11上。两个单轮底盘模块1的布置方向与两个单轮底盘座11的铰接轴线延伸方向垂直。

爬壁机器人底盘还包括控制转向电机13、驱动电机的控制器，本实用新型的爬壁机器人底盘的转向依靠转向电机实现，根据转向的需要，控制器控制两个转向电机可以控制爬壁机器人底盘的行进方向，可以原地转向，爬壁机器人底盘更灵活。

在爬壁机器人底盘1行走时，两个滚轮12的轴线重合时爬壁机器人底盘容易不稳，因此在实际使用时应当控制转向电机13尽可能避免两个滚轮12的轴线重合，另外，为了保证爬壁机器人底盘1的不侧翻，单轮底盘座11上设有防侧翻支腿111，防侧翻支腿111用于在各滚轮轴线同轴时防止爬壁机器人底盘侧翻，本实施例中，防侧翻支腿111设置两个，防侧翻支腿111上设有用于在单路底盘座倾斜时与所攀爬壁面滚动配合的滚珠（图中未示出），滚珠在爬壁机器人底盘1的滚轮轴线不重合时与所攀爬的壁面间隔设置，不与攀爬壁面接触。两个防侧翻支腿111的布置方向与两个单轮底盘模块的铰接轴线延伸方向一致。

本实用新型的爬壁机器人底盘采用模块化设计，两个单轮底盘模块的结构相同，方便爬壁机器人底盘的组装，降低生产生产成本。

以机器人底盘在柱面上沿柱面延伸方向行进为例进行说明，行进过程中，控制器可以控制两个滚轮的轴线处于水平位置，如图1所示，此时机器人底盘较为稳定，受滚轮12吸附力，两个单轮底盘模块受力指向柱面中心，由于两个滚轮12不同轴，两个滚轮12的轴线相交，互成一定角度，组合后的两个单轮底盘模块1与所攀爬的柱面2成三角稳定结构，因此整个机器底盘可在行走过程中保持稳定，不会因为驱动电机旋转扭矩的原因发生前后翻转。两个单轮底盘模块1无法在行进方向上前后摆动，保证爬壁机器人的稳定性。由于此时两个单轮底盘模块1布置方向与行进方向垂直，两个单轮底盘模块1上滚轮12的在行进方向上的间距在行进的过程中不会发生变化。驱动电机驱动滚轮12行进的方向与机器人底盘行进方向一致，在垂直于机器人底盘行进方向上，并没有动力驱使滚轮12运动，因此，在垂直于机器人底盘行进方向上，两个单轮底盘模块1上的滚轮12之间的轮距不容易变化，稳定性较好。机器人底盘在柱面2上沿柱面2延伸方向行进过程中，在前后方向上不容易摆动、在左右方向上轮距不容易变化，整体稳定性较好。

本实用新型的爬壁机器人底盘沿柱面2延伸方向行走时以图1所示的姿态行走稳定性最好，当然根据实际的需要也可以以其他姿态行走，比如两个滚轮12上下的姿态。在使用时，也可以沿与柱面2延伸方向呈一定夹角的方向行走，夹角小于90度可以保证两个滚轮12的轴线不重合，稳定性也较好。当然，根据实际的需要，本实用新型的爬壁机器人底盘也可以使用在平面上攀爬，或者沿柱面2周向上攀爬的情况。

为了进一步提高爬壁机器人底盘的稳定性，本实施例中，爬壁机器人底盘还包括用于矫正行走方向的陀螺仪，本实施例中的陀螺仪固定在其中一个单轮底盘模块1上。陀螺仪构成用于矫正底盘行走方向的传感器。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例2，本实施例中的爬壁机器人底盘的结构与上述具体实施例1中的区别仅在于：本实施例中，单轮底盘模块设置三个。其他实施例中，单轮底盘模块根据需要可以设置四个、五个等其他任意数量。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例3，本实施例中的爬壁机器人底盘的结构与上述具体实施例1中的区别仅在于：本实施例中的相邻单轮底盘座上可以一体设置铰接耳，邻单轮底盘座通过穿过铰接耳的铰接轴铰接。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例4，本实施例中的爬壁机器人底盘的结构与上述具体实施例1中的区别仅在于：滚轮不是磁性轮，单轮底盘座上设置永磁体，通过永磁体与爬壁机器人底盘所攀爬的壁面相互吸引而对单轮底盘座提供吸附力。其他实施例中，可以将滚轮设置为磁性轮，同时在单轮底盘座上设置永磁体，在永磁体和磁性轮的共同作用下对单轮底盘座提供吸附力。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例5，本实施例中的爬壁机器人底盘的结构与上述具体实施例1中的区别仅在于：单轮底盘座上没有设置防侧翻支腿，此时爬壁机器人底盘在行走时控制器控制两个单轮底盘模块的滚轮轴线不重合。

本实用新型爬壁机器人底盘的具体实施例6，本实施例中的爬壁机器人底盘的结构与上述具体实施例1中的区别仅在于：单轮底盘座倾斜时，防侧翻支腿直接与攀爬壁面滑动，防侧翻支腿上没有设置滚珠。

本实用新型爬壁机器人的具体实施例，包括底盘和设置在底盘上的功能器件安装座，其中功能器件安装座用于安装诸如传感器等功能器件，底盘的结构与上述爬壁机器人底盘的任一实施例中的底盘的结构相同，此处不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.爬壁机器人底盘，其特征在于，包括：

单轮底盘模块，包括单轮底盘座、轮架、驱动电机、转向电机，轮架转动装配在单轮底盘座上，轮架上装配有滚轮，驱动电机驱动滚轮转动，转向电机驱动轮架转向；

滚轮为磁轮和/或单轮底盘座上设有永磁体，以用于与所述爬壁机器人底盘所攀爬的壁面相互吸引而对单轮底盘座提供吸附力；

单轮底盘模块设置至少两个，各单轮底盘模块串接，相邻单轮底盘模块铰接；

控制器，用于控制单轮底盘模块上的转向电机，以控制爬壁机器人底盘的转向。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，所述单轮底盘座上设有防侧翻支腿，防侧翻支腿用于在各滚轮轴线同轴时防止爬壁机器人底盘侧翻。

3.根据权利要求2所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，防侧翻支腿上设有用于在单路底盘座倾斜时与所攀爬壁面滚动配合的滚动件。

4.根据权利要求1或2或3所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，相铰接的两单轮底盘模块满足：两个单轮底盘模块的布置方向与两个单轮底盘座的铰接轴线延伸方向垂直。

5.根据权利要求1或2或3所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，所述驱动电机为轮毂电机。

6.根据权利要求1或2或3所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，所述单轮底盘模块设置两个。

7.根据权利要求1或2或3所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，相邻的单轮底盘座通过合页铰接。

8.根据权利要求1或2或3所述的爬壁机器人底盘，其特征在于，所述爬壁机器人底盘还包括用于校正行走方向的传感器。

9.爬壁机器人，包括底盘和设置在底盘上的功能器件安装座，其特征在于，所述底盘为权利要求1-8任意一项所述的爬壁机器人底盘。

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