[发明专利]一种轮足转换式可越障爬壁机器人及其越障方法

权利要求书

1.一种轮足转换式可越障爬壁机器人，其特征在于，机器人本体包括：框架（1）、螺旋桨（2）、螺旋桨驱动机构（3）、四个轮足转换机构（4）、四个车轮（5）、四个车轮驱动机构（6）、四个真空吸附系统（7），所述的螺旋桨驱动机构（3）包括螺旋桨翻转电机（3-1）、支撑杆（3-2）、螺旋桨驱动电机（3-3）；所述的螺旋桨翻转电机（3-1）安装在框架（1）上；所述的支撑杆（3-2）与螺旋桨翻转电机（3-1）的电机轴连接；所述的螺旋桨驱动电机（3-3）安装在支撑杆（3-2）的中心，所述的螺旋桨（2）输入轴与螺旋桨驱动电机（3-3）的电机轴固接；每个轮足转换机构（4）包括机架（4-1）、轮足转换电机（4-2）、车轮转向电机（4-3）、横梁（4-4）；所述的机架（4-1）固接在框架（1）上，所述的横梁（4-4）的一端与车轮驱动机构（6）绕Z轴铰接，所述的横梁（4-4）的另一端与机架（4-1）绕Y轴铰接，所述的四个轮足转换机构（4）对称布置在框架（1）上；所述的每个车轮驱动机构（6）包括空心杯电机（6-1）、小齿轮（6-2）、大齿轮（6-3）；小齿轮（6-2）与空心杯电机（6-1）的电机轴固接，大齿轮（6-3）与车轮（5）的驱动轴固接；所述的每个真空吸附系统（7）包括吸盘组（7-1）、空心固定轴（7-2）、橡胶软管（7-3）、真空气泵（9），所述的空心固定轴（7-2）安装在车轮（5）内；所述的吸盘组（7-1）安装在空心固定轴（7-2）上；所述的橡胶软管（7-3）与吸盘组（7-1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种轮足转换式可越障爬壁机器人，其特征在于，螺旋桨（2）可以在螺旋桨翻转电机（3-1）的驱动下绕X轴翻转180°，产生对框架（1）的压力或升力；当机器人为轮式行走模式时，螺旋桨提供压力，行进过程中机器人需要翻滚越障时，螺旋桨翻转180°后可提供升力。

3.根据权利要求1所述的一种轮足转换式可越障爬壁机器人，其特征在于：机器人行进中遇到可绕行的障碍物时，通过控制四个轮足转换机构（4）中的车轮转向电机（4-3），带动车轮（5）绕Z轴旋转，机器人可绕过障碍物，实现爬壁机器人的全向移动越障功能。

4.根据权利要求1所述的一种轮足转换式可越障爬壁机器人，其特征在于：机器人行进中遇到需要翻滚才能跨越的障碍物时，越障的具体步骤包括：

步骤1，控制四个轮足转换机构（4）中的轮足转换电机（4-2）带动横梁（4-4）绕Y轴转过90°，完成四个车轮（5）相对于框架（1）的内收动作；

步骤2，依次控制四个转换机构（4）中的车轮转向电机（4-3），带动车轮（5）绕Z轴转动90°，使车轮（5）内的吸盘组（7-1）与壁面垂直接触，实现爬壁机器人的轮足转换功能；

步骤3，启动安装在机器人框架（1）上的真空气泵（9），使吸盘组（7-1）产生真空，并吸附在壁面上，此时停止螺旋桨（2）桨叶的转动，完全由吸盘组（7-1）提供所述爬壁机器人对壁面的附着力；

步骤4，控制螺旋桨翻转电机（3-1），使螺旋桨（2）绕X轴翻转180°，启动螺旋桨驱动电机（3-3），驱动螺旋桨（2）桨叶转动，可提供爬壁机器人垂直于壁面的升力；

步骤5，释放远离条形障碍物（10）的两个车轮（5）内吸盘组（7-1）的真空，控制远离条形障碍物（10）的两个轮足转换电机（4-2）,使远离条形障碍物（10）的两个轮足转换机构的横梁（4-4）绕各自Y轴正方向转过180°；

步骤6，控制靠近条形障碍物（10）的两个轮足转换电机（4-2），驱动机器人的框架（1），使爬壁机器人翻转180°，并使四个车轮（5）内的吸盘组（7-1）重新全部吸附于壁面；

步骤7，重复步骤4至6，完成所述爬壁机器人的翻滚越障功能。