[发明专利]一种带有横向静摩擦力推进装置的攀壁机

说明书

一种带有横向推进装置的攀壁机。该攀壁机可以稳定地附着在墙壁上且能够在横向推进装置的作用下进行精确的横向移动，并在牵引系统的作用下上下移动。该攀壁机可以代替人工完成墙壁上的高空作业，以避免人身安全风险并降低作业成本。

技术领域

本发明涉及机械电子设备。

背景技术

公知的墙壁作业，如高楼擦玻璃等，尚无成熟的自动化设备以替代人工进行半空作业。而当前公知的可用墙壁作业设备，需要将人工吊挂在半空已完成作业，这不仅增大了作业成本，而且导致人身安全问题。为了实现避免将人工吊挂在半空，仅靠自动化设备就能实现墙壁高处作业的目的，相关领域的研究人员作了大量的研究工作，一种公知的思路是，采用带有螺旋桨的攀壁机，该设备通过螺旋桨产生的反向推力稳定地附着在墙壁上，并通过电动机拖动装置实现上下移动，同时设置有必要的作业装置以完成必要的攀壁作业，以代替人工完成墙壁上的高空作业。该方案需要解决的一个关键问题是，如何实现攀壁机的精确横向位置控制。

发明内容

为了实现攀壁机的精确横向位置控制，本发明提供了一种带有横向推进装置的攀壁机。横向推进装置包括驱动系统和对外接触组件。攀壁机利用螺旋桨产生的反向推力，将横向推进装置上的对外接触组件压到墙体表面上，在推进装置的驱动系统的驱动下，对外接触组件横向推动与之接触的墙体表面，并利用墙体表面的反向静摩擦力推动攀壁机本体横向移动。从而实现精确控制攀壁机本体的横向移动。

本发明提供的攀壁机，主要包括攀壁机本体、横向推进装置、螺旋桨、螺旋桨驱动装置、用于拖动攀壁机本体的电动机拖动装置。

优选地，螺旋桨驱动装置是电动机系统。

在实际工作中，攀壁机本体与电动机拖动装置之间通过牵引绳相连接，电动机拖动装置主要包括电动机驱动系统。电动机拖动装置利用牵引绳对攀壁机本体进行拖动。电动机拖动装置的驱动电机系统可以固定在墙体高处的固定位置处，通过牵引绳与攀壁机本体相连接。电动机拖动装置的驱动电机系统也可以直接固定在攀壁机本体上，同时将牵引绳的另一端连接在楼顶固定位置处或位于楼顶的电动小车上。

优选地，采用单套电机拖动系统对攀壁机本体进行拖动。采用公知的类似于多旋翼无人机姿态控制的通过调整螺旋桨转速差的方式来调整攀壁机本体的角度，实现攀壁机姿态的动态平衡。

优选地，作业工具（如擦拭器、刮水器等）固定在攀壁机本体的上方。

为了实现攀壁机的精确横向位置控制，本发明提供了一种横向推进装置。横向推进装置包括驱动系统和对外接触组件。驱动系统可以是带有角度传感器（如编码器）的伺服控制电动机。对外接触组件可以是轮子，也可以是带有支撑轮组的履带（优选地，采用皮革、橡胶或尼龙等柔性材质）。驱动系统和对外接触组件之间可以是直接相连，也可以通过传动装置相连。攀壁机利用螺旋桨产生的反向推力，将横向推进装置上的对外接触组件压到墙体表面上，在推进装置的驱动系统的驱动下，对外接触组件横向推动与之接触的墙体表面，并利用墙体表面的反向静摩擦力推动攀壁机本体横向移动。从而实现精确控制攀壁机本体的横向移动。

螺旋桨系统包括螺旋桨和螺旋桨驱动装置。螺旋桨的驱动装置固定在攀壁机本体上。实际工作中，攀壁机的螺旋桨所产生的推力将攀壁机本体推向墙壁，为了提高安全性，可以在螺旋桨周围设置防护框架。电动机拖动装置通过牵引绳对攀壁机本体进行牵引，攀壁机本体在该牵引作用下实现上下移动。此外，通过水平移动电动机拖动装置，实现攀壁机本体的水平移动。为了使攀壁机本体能够被平稳拖动，可以采用数字处理器及相应的传感器建立运动控制系统，用于控制电机拖动系统的电动机的运行速度。所采用的传感器可以是固定在攀壁机本体上的加速度计（用于测量重力信号，判断攀壁机本体是否倾斜）。