[发明专利]一种壁面检测救援机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种壁面检测救援机器人及其控制方法，总体结构包括机器人本体、控制系统、楼顶安全保护系统。机器人本体包括旋转台、驱动轮、驱动电机、吸盘、机械臂、摄像头、喷涂装置等；楼顶安全保护装置包括随动小车、卷扬机构和钢丝绳等，承受系统的一部分自重，并随机器人一起运动。本发明能够实现机器人在高层建筑物表面实时检测瓷砖和玻璃等的贴合情况以及裂缝状况，并且当瓷砖或玻璃松动时可以利用自身携带的喷涂装置自动将松动处涂上颜料标记出来，方便维修人员更换，此外，当紧急状况发生时，可以破窗进入室内，展开救援。

技术领域

本发明涉及救援机械领域，尤其涉及一种壁面检测救援机器人及其控制方法。

背景技术

随着现代化社会的高速发展，100米以上的高层和超高层建筑物不断增多，而大部分的高楼表面十分光滑，不易攀爬。这些高层建筑在让人们体验到科技进步的同时，也带来了关于生命财产安全的难题—高层超高层墙面脱落预防和火灾时消防救援问题，但目前还没有一个非常好的解决方法。

爬壁机器人的出现为该问题的解决带来了希望，目前已研制出了多种机器人类型，有履带式、足式、框架式、轨道式和车轮式等。但是履带式体积大、结构复杂并且不易实现转向；足式结构复杂，行走速度慢，控制困难；框架式结构复杂，行走速度也较慢；轨道式壁面需铺设导轨，移动方向受限制。机器人的吸附方式有三种：真空吸附、磁吸附和推力吸附。其中磁吸附要求壁面必须是磁性材料，行走时磁体与壁面阻力大；推力吸附噪音大、体积大、效率低，技术上的可靠性及安全性还有待提高；真空吸附的实现大致有三种方式：真空吸附、滑动密封负压吸盘和无密封负压吸盘。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种壁面检测救援机器人及其控制方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种壁面检测救援机器，包括爬墙机器人本体、上位机监控系统以及下位机PLC控制系统；

爬墙机器人本体的底盘设置有四轮驱动装置以及用于壁面吸附的负压吸盘，爬墙机器人本体上安装有破窗锤和检测敲击锤，其中，四轮驱动装置包括驱动电机以及四个结构相同的驱动轮，每个驱动轮上安装有轴承以及与所述轴承相配合的轴承座，轴承座固定安装于爬墙机器人本体的底盘，驱动轮和驱动电机之间通过联轴器连接，驱动电机；

下位机PLC控制系统与爬墙机器人本体的四轮驱动装置以及用于壁面吸附的负压吸盘相连接，用于对爬墙机器人本体进行运动控制；

上位机监控系统用于各驱动电机的运动命令的生成，读取爬墙机器人的运动状态并实时显示。

所述爬墙机器人本体为长方体结构，驱动轮对称分布于机器人底部四周。

所述爬墙机器人本体的顶部中心位置安装有能够180度转动的旋转台，旋转台上安装有可伸缩的机械臂，破窗锤和检测敲击锤安装于机械臂的前端。

所述旋转台前后位置各设置有一个带照明装置的无线摄像头，无线摄像头拍摄检测视频并经过无线模块传输到下位机PLC控制系统，实时检测壁面的裂缝状况和机器人的工作状态。

所述机械臂上安装有用于空鼓处的标记的喷头。

所述旋转台上安装有用于控制机械臂和旋转台的旋转自由度的舵机。

所述下位机PLC控制系统包括运动控制器模块、电机驱动模块、信号隔离模块、以及内部信息检测模块；

运动控制器模块用于行走电机的正常运转以及电机转速；

电机驱动模块用于接收控制器输出的脉宽调制信号控制直流电机电枢电压有效值，改变电机速度和方向，控制爬墙机器人前进、后退以及转弯；

内部信息检测模块包括用于检测负压吸盘内负压值的负压传感器。