一种爬壁机器人制造技术

本申请属于机器人技术领域，提供一种爬壁机器人，包括主体，所述主体包括前置部和后置部，所述前置部与所述后置部之间设有使两者相互连接的铰链结构；所述前置部及所述后置部上均设有滚轮、机械足以及驱动机构，所述滚轮和所述机械足上分别设有接触面，且所述滚轮的接触面上以及所述机械足的接触面上分别布置有用于与障碍物表面接触的吸盘；所述驱动机构与所述机械足连接，并能够驱动机械足相对主体运动以使爬壁机器人在障碍物上攀爬。本申请的爬壁机器人能有效地攻克侧面较窄的墙或门框上实现翻越，特别是对于墙体的厚度小于机器人自身长度的墙体上，也能够实现翻越，有效地提高机器人的适用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种爬壁机器人
本申请属于机器人
，特指一种爬壁机器人。
技术介绍
爬壁机器人属于极限作业机器人的一种，在工业环境、高空环境、船舶或核工业等人力所不能或环境恶劣的场景下，通过搭载相应的作业工具，实现工业探测、壁面清洁以及消防救援等多种功能。经过长期的发展，国内外的爬壁机器人主要应用于垂直、倾斜或球形的壁面上进行移动作业。爬壁机器人作为一种工作在高空垂直或倾斜壁面的自动机械装置，必须具有两种基本功能，包括在壁面上的吸附功能和移动功能。具体地，爬壁机器人首先要通过吸附方式附着在墙面，然后利用吸附所产生的摩擦力驱动机器人进行攀爬。常见的爬壁机器人的吸附方式主要有：真空吸附、负压吸附、磁吸附、螺旋桨推压、机械夹持以及近年来才出现的涡流吸附、胶吸附、仿生吸附等方式。而对于爬壁机器人的移动方式，主要有多足式、车轮式、履带式、框架式等。其中，车轮式和履带式主要是与负压吸附、磁吸附相结合，具有移动速度快，控制简单的优点，但负载能力较差，而且需要协调驱动力与负压力之间的平衡。而框架式和多足式主要是与真空吸附、磁吸附相结合，通过吸附机构与移动机构的交替配合实现攀爬运动。在上述的移动方式中，框架式的结构较为简单，负载能力强，但是转向能力与壁面过渡能力较差；多足式的运动灵活性较好，适应能力强，但是存在控制复杂，运动速度较低等特点。结合上述的爬壁机器人的现有技术，目前的爬壁机器人已经能在相邻墙面之间的连接直角上实现壁面的翻越运动。但是，对于侧面较窄的墙或门框，爬壁机器人翻越到对面墙面是难以实现的，特别是需要翻越的障碍物厚度小于机器人自身长度的情况下，例如翻越的墙体厚度小于机器人自身的长度时，现有技术的爬壁机器人更加难以翻越，导致在翻越过程中直接掉落，造成损坏。因此，对于上述情况的机器人翻越运动是目前难以攻克的技术难题。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种爬壁机器人，能有效地攻克侧面较窄的墙或门框上实现翻越，特别是对于墙体的厚度小于机器人自身长度的墙体上，也能够实现翻越，有效地提高机器人的适用性能。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种爬壁机器人，包括主体，所述主体包括前置部和后置部，所述前置部与所述后置部之间设有使两者相互连接的铰链结构；所述前置部及所述后置部上均设有滚轮、机械足以及驱动机构，所述滚轮和所述机械足上分别具有接触面，且所述滚轮的接触面上以及所述机械足的接触面上分别布置有用于与障碍物表面接触的吸盘；所述驱动机构与所述机械足连接，并能够驱动机械足相对主体运动以使爬壁机器人在障碍物上攀爬。本申请提供的爬壁机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的爬壁机器人设有滚轮和机械足，且滚轮及机械足的接触面上分别布置有与障碍物表面接触的吸盘；其中，滚轮用于机器人的平移运动，机械足用于机械人进行翻越运动。当需要翻越墙体的转角时，由于机器人的主体包括前置部和后置部，二者之间通过铰链结构连接，以使前置部与后置部可相互折叠，有效地减少机器人的机身与墙体壁面的距离，并使得机器人的机械足可伸展到位吸附墙体的壁面。特别对于翻越墙体的厚度小于机器人自身长度的墙体时，更能让机械足可保持吸附于壁面上进行攀爬动作；当机器人翻越到墙体的另一侧后，前置部与后置部随所述铰链结构的变化而恢复摊开状态，进而利用滚轮恢复平移运动，有效地提高机体的可变性能，实现对各种障碍物的翻越。对所述铰链结构作的第一种改进，所述铰链结构包括设于所述前置部上的第一铰链和所述后置部上的第二铰链，所述第一铰链与所述第二铰链之间设有连接板。让主体上形成在第一铰链和第二铰链上的两处可折叠的活动部位，有效地扩展机器人的折叠动作和折叠变化幅度，有利于机械足在机器人的翻越过程中延伸到位，特别是对于翻越墙体的厚度小于机器人自身长度的墙体时，让机身可保持接近壁面，有效地提高机械足吸附壁面的稳定性。对所述铰链结构作的另一种改进，所述铰链结构包括设于所述前置部上的第一凸台和设于所述后置部上的第二凸台，所述第一凸台与所述第二凸台之间连接有铰链体。在确保能够达到折叠效果的情况下，提高前置部与后置部之间的紧凑度，既能让机身可保持接近壁面，又能有效地降低机器人在翻越过程中的偏向幅度。对所述机械足的触发控制结构作改进，所述主体上设有用于检测所述滚轮负压的传感器，以及用于收纳所述机械足的收纳槽，所述驱动机构以所述传感器的检测信号控制所述机械足伸出或收纳于所述主体的收纳槽内。一方面，机器人上增加了用于收纳机械足的收纳槽，让机械足具有伸出或收纳的可变性能，使得机器人具有分别用于平移和翻越运动的两种形态。其中，第一种形态是机器人通过滚轮作平移运动，机械足处于收纳状态，避免影响机器人的平移，有效地缩小机器人的体积，有利于机器人在平移过程中穿越空间狭窄的障碍物，提高机器人克服地形的适应性能。第二种形态是当机器人需要进行爬壁或翻越时弹出机械足，并利用机械足进行相应的攀爬或翻越运动。另一方面，针对机械足的伸出或收纳控制，机器人的主体设有对滚轮的负压作检测的传感器，以判断滚轮是否处于悬空状态。当滚轮处于悬空状态时，可确定机器人移动到达平面的边缘位置，驱动机构控制机械足弹出并进行翻越运动。当翻越完成后，滚轮持续接触壁面，利用传感器对滚轮的负压作检测，确定滚轮不处于悬空状态时，驱动机构控制机械足收纳于主体的收纳槽内，机器人恢复平移运动。可选地，所述前置部和所述后置部的侧部分别设有多个所述滚轮，且各个所述滚轮分别连接有所述传感器；所述驱动机构以产生检测信号的对应滚轮的个数，启动对所述机械足的伸出或收纳动作的控制。为了提高机械足伸出或收纳的触发控制准确率，在主体的前置部及后置部的侧部分别设置多个滚轮的排轮结构，所述传感器分别对各个滚轮的负压作检测并分别产生检测信号，所述驱动机构可根据产生检测信号的对应滚轮个数，触发对所述机械足的伸出或收纳动作进行相应的控制。在实际应用中，对机械足的触发控制可优选设置为产生检测信号的对应滚轮个数超过该前置部的侧部的滚轮总数的一半时，才触发伸出或收纳机械足的控制，从而有效地提高控制精确度，避免机械足的误操作而弹出或收纳，影响机器人的正常平移或正在进行的攀爬运动。对所述机械足的结构作第一种改进，所述机械足设有多个子足，相邻的所述子足设有活动机构，所述活动机构包括连接轴和设置在各个所述子足上的连接端，所述连接轴连接于相邻子足的连接端之间；各个所述子足的连接端上还设有微型电机，以驱使相邻的子足作相互折叠运动。让机械足分成多个子足的结构，通过相邻子足之间连接的活动机构，在微型电机的驱使下实现相邻子足之间的折叠运动，从而可实现多种的伸展或折叠收纳动作，有效地提高机械足的活动性能。可选地，所述驱动机构包括设于所述主体的收纳槽内的驱动电机和连杆，所述连杆与所述机械足的末端铰接，所述驱动电机驱动所述连杆旋转以带动所述机械足作伸缩运动。使得驱动电机可单向旋转即可驱动机械足实现伸缩，让机械足在机器人的攀爬过程中具有伸拉力，从而带动机体进行翻越运动。对所述机械足的结构作第二种改进，所述驱动机构包括设于所述主体的收纳槽内的驱动齿轮和驱动该驱动齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爬壁机器人，包括主体，其特征在于，所述主体包括前置部和后置部，所述前置部与所述后置部之间设有使两者相互连接的铰链结构；所述前置部及所述后置部上均设有滚轮、机械足以及驱动机构，所述滚轮和所述机械足上分别具有接触面，且所述滚轮的接触面上以及所述机械足的接触面上分别布置有用于与障碍物表面接触的吸盘；所述驱动机构与所述机械足连接，并能够驱动机械足相对主体运动以使爬壁机器人在障碍物上攀爬。/n

【技术特征摘要】
1.一种爬壁机器人，包括主体，其特征在于，所述主体包括前置部和后置部，所述前置部与所述后置部之间设有使两者相互连接的铰链结构；所述前置部及所述后置部上均设有滚轮、机械足以及驱动机构，所述滚轮和所述机械足上分别具有接触面，且所述滚轮的接触面上以及所述机械足的接触面上分别布置有用于与障碍物表面接触的吸盘；所述驱动机构与所述机械足连接，并能够驱动机械足相对主体运动以使爬壁机器人在障碍物上攀爬。


2.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述铰链结构包括设于所述前置部上的第一铰链和所述后置部上的第二铰链，所述第一铰链与所述第二铰链之间设有连接板。


3.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述铰链结构包括设于所述前置部上的第一凸台和设于所述后置部上的第二凸台，所述第一凸台与所述第二凸台之间连接有铰链体。


4.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述主体上设有用于检测所述滚轮负压的传感器，以及用于收纳所述机械足的收纳槽，所述驱动机构以所述传感器的检测信号控制所述机械足伸出或收纳于所述主体的收纳槽内。


5.根据权利要求4所述的爬壁机器人，其特征在于，所述前置部和所述后置部的侧部分别设有多个所述滚轮，且各个所述滚轮分别连接有所述传感器；所述驱动机构以产生检测信号的对应滚轮的个数，启动对所述机械足的伸出或收纳动作的控制。


6.根据权利要求4所述的爬壁机器人，其特征在于，所述机械足设有多个子足，相邻的所述子足设有活动机构，所述活动机构包括连接轴和设置在各...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，刘笑，高广聚，张艳辉，陈清朋，张树潇，彭川，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44