[实用新型]基于四旋翼结构的爬墙机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于四旋翼结构的爬墙机器人。

背景技术

随着工业4.0的到来，机器人领域越发的活跃起来，其在各行各业中都得到了应用和发展，其中爬墙机器人在生产生活中的作用也凸现出来。首先在建筑领域，随着人类建筑物高度的不断提升，高层建筑的各种问题随之出现，高层建筑的日常维护，以及救援成了棘手的问题。爬墙机器人的出现可以代替人工从事高空喷涂墙面、壁面清洗、擦洗高层玻璃等工作。其次在石油化工领域，爬墙机器人还可以对各种储存罐进行视觉检查、测厚、焊缝探伤，以及对于金属内外壁进项检查、除锈、喷砂、喷漆防腐等。再次在消防部门中，爬墙机器人还可以用于进行救援工作或者运输救援物资等工作，大大保证了消防员的安全。

爬墙机器人在墙面上的移动功能和吸附功能是其最基本的两个功能。国际上，在研究开发爬壁机器人上日本是开始较早且技术领先的国家之一，其相继成功设计了各种爬壁移动机器人。如日本应用技术研究所研制的车轮磁吸附式爬壁机器人，它可以吸附在各种大型构造物如球形煤气罐、油罐、船舶等的壁面，代替人进行各种所需检查或修理等作业。这种爬壁机器人利用磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是：行走稳定速度快，最大速度可达到9m/min，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。国内爬壁机器人相对与国外而言，开展时间较晚，不过技术进步也很快，先后出现了各种检测用机器人以及玻璃外墙清洗机器人等。例如我国哈尔滨工业大学机器人研究所，已经成功研制出永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人和单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人。永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构，利用在履带上安装的数多个永磁体其中的几个吸附块，使其更好地吸附在墙壁表面上(受墙壁材料的限制)，形成一定的吸附力，通过履带(由链条和永磁块组成)和墙面的直接接触，实现机器人在墙面上的吸附和移动功能。单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人利用真空泵是产生的负压使负压腔内形成一定程度的真空度(不受墙壁材料限制，但受墙面粗糙度的限制)，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。

目前国内外的爬壁机器人主要在以下几方面存在一定弊端：

(1)驱动装置

传统的伺服电机体积大、重量大，在较高速运行时还需要庞大的减速机构，对于爬壁机器人移动带来困难，寻找各种轻重量、小体积、高效率的电机变的尤为重要。

(2)能源问题

现存的锂电池虽然相同体积、重量下的储电量已不容小觑，但是对于爬壁机器人来讲仍然庞大，探索出一种新的供电性能强、体积小的电池或者另外的能量传输方式变得很迫切。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够适用于各种材质墙面且不受墙面角度影响的基于四旋翼结构的爬墙机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：基于四旋翼结构的爬墙机器人，包括行走底盘，所述行走底盘底端固定安装有承载底板，所述承载底板连接有相对设置的搭载平台，所述承载底板与所述搭载平台之间夹装固定有机器人控制盒，所述机器人控制盒上均布有至少四个向外延伸的旋翼固定臂，各所述旋翼固定臂的端部对应固定安装有旋翼舵机，所述旋翼舵机信号连接至所述机器人控制盒，所述旋翼舵机的动力输出端连接有旋翼转臂，各所述旋翼转臂上分别对应转动安装有旋翼。

作为优选的技术方案，所述机器人控制盒包括主控制板，所述主控制板连接有稳压电路模块、行走驱动模块和旋翼控制模块，所述行走驱动模块连接至所述行走地盘，所述旋翼控制模块连接至所述旋翼舵机。

作为优选的技术方案，所述旋翼控制模块包括在各所述旋翼上对应设置的超声波测距传感器、三轴陀螺仪、气压计和磁场传感器，与所述主控制板连接有舵机控制板，所述舵机控制板分别与所述超声波测距传感器、所述三轴陀螺仪、所述气压计和所述磁场传感器连接。

作为优选的技术方案，所述行走底盘包括行走底板，所述行走底板的后端相对安装有两个驱动轮，各所述驱动轮分别对应连接有驱动舵机，所述行走底板前端安装有万向轮，所述万向轮与两所述驱动轮呈等腰三角形结构布置。

作为对上述技术方案的改进，所述承载底板与所述搭载平台之间布置连接有锁紧螺柱。