[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

说明书

本发明公开了一种轮足转换式可越障爬壁机器人及其越障方法，涉及爬壁机器人领域，由框架、螺旋桨、螺旋桨驱动机构、轮足转换机构、车轮、车轮驱动机构和真空吸附系统组成，螺旋桨驱动机构安装在机器人框架中心，四个轮足转换机构对称安装在框架上，轮足转换机构上安装有车轮驱动机构，车轮驱动机构上安装有车轮和真空吸附系统。本发明的爬壁机器人具有轮式直线行走，轮式全向移动越障，足式翻滚越障功能。本发明结构紧凑性，行走效率高，转弯半径小，越障能力强。

技术领域

本发明属于爬壁机器人技术领域，特别涉及一种可越障轮足转换式爬壁机器人及其越障方法。

背景技术

爬壁机器人是指能够在垂直壁面等环境中进行作业的机器人，它作为高空极限作业的一种自动化机械装置，主要用于以下几个方面：

1.探测：对桥梁、核电站、管道、太阳能发电站、大型油气罐等大型物体进行探测工作。

2.检测：对风力发电、化工等的无损检测。

3.建筑：建筑物的修复和维护等。

4.清洁：玻璃幕墙、大型壁面、吊顶等的清洁工作。

5.运输：建筑物内部的运输，例如消防部门采用爬壁机器人传递救助物资进行救援工作。

真空吸附式爬壁机器人，采用负压吸附、吸盘交替的工作方式实现机器人的吸附与移动，这种机器人壁面适应能力较强，但行走效率低。轮式爬壁机器人虽然行走效率高，但越障能力较差。如何提供一种行走效率高、转弯半径小、越障能力强的爬壁机器人，成为了一项急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮足转换式可越障爬壁机器人及其越障方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的可越障爬壁机器人可在垂直壁面上自由行走，具有较强的越障能力，具有较高的行走效率和运动灵活性，可应用在多个领域。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮足转换式可越障爬壁机器人，机器人本体包括：框架、螺旋桨、螺旋桨驱动机构、四个轮足转换机构、四个车轮、四个车轮驱动机构、四个真空吸附系统，所述的螺旋桨驱动机构包括螺旋桨翻转电机、支撑杆、螺旋桨驱动电机；所述的螺旋桨翻转电机安装在框架上；所述的支撑杆与螺旋桨翻转电机的电机轴连接；所述的螺旋桨驱动电机安装在支撑杆的中心，所述的螺旋桨输入轴与螺旋桨驱动电机的电机轴固接；所述的每个轮足转换机构包括机架、轮足转换电机、车轮转向电机、横梁；所述的机架固接在框架上，所述的横梁的一端与车轮驱动机构绕Z轴铰接，所述的横梁的另一端与机架绕Y轴铰接，所述的四个轮足转换机构对称布置在框架上；所述的每个车轮驱动机构包括空心杯电机、小齿轮、大齿轮；小齿轮与空心杯电机的电机轴固接，大齿轮与车轮的驱动轴固接；所述的每个真空吸附系统包括吸盘组、空心固定轴、橡胶软管、真空气泵，所述的空心固定轴安装在车轮内；所述的吸盘组安装在空心固定轴上；所述的橡胶软管与吸盘组连接。

作为优选，螺旋桨可以在螺旋桨翻转电机的驱动下绕X轴翻转180°，产生对框架的压力或升力；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。

根据上述轮足转换式可越障爬壁机器人，机器人的越障方法包括全向移动越障和翻滚越障。

爬壁机器人全向移动越障可通过如下方法实现，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中的车轮转向电机，带动车轮绕Z轴旋转一定的角度，机器人行进时即可绕过障碍物，由于机器人的四个车轮可分别独立或者同时控制，进而实现爬壁机器人的全向移动越障功能。

爬壁机器人的翻滚越障具体步骤包括：

步骤1，控制四个轮足转换机构中的轮足转换电机带动横梁绕Y轴转过90°，完成四个车轮相对于框架的内收动作；