[发明专利]一种多腔吸附的轮腿结合式爬壁机器人

摘要

本发明公开了一种多腔吸附的轮腿结合式爬壁机器人。该爬壁机器人包括：多腔负压吸附底盘，包括多个由一个吸盘和一个微型真空泵形成的负压吸附腔，用于将机器人吸附于壁面上；轮式运动机构，安装在多腔负压吸附底盘上，用于驱动机器人前进后退和转向；三段式越障臂，为三段三自由度结构，一端固定在多腔负压吸附底盘上，另一端安装吸盘用于将机器人吸附于壁面上；控制模块，包括电池、数传模块和驱动板，电池用于供电，数传模块提供远程遥控功能，驱动板用于驱动轮式运动机构和三段式越障臂做出动作，并驱动多腔负压吸附底盘和三段式越障臂的吸盘吸附于壁面。本发明壁面适应性强，吸附可靠性高，轮腿结合的设计兼顾了速度与越障两方面的需求。

主权项

1.一种多腔吸附的轮腿结合式爬壁机器人，其特征在于，包括多腔负压吸附底盘、轮式运动机构、三段式越障臂和控制模块：所述多腔负压吸附底盘，包括多个负压吸附腔，每个负压吸附腔包括一个吸盘和一个微型真空泵，用于将机器人吸附于壁面上；所述轮式运动机构，安装在多腔负压吸附底盘上，用于驱动机器人前进后退和转向；所述三段式越障臂，为三段三自由度结构，一端固定在多腔负压吸附底盘上，另一端安装吸盘，吸盘用于将机器人吸附于壁面上；所述控制模块，包括电池、数传模块和驱动板；电池用于为机器人其它部件供电；数传模块提供远程遥控功能；驱动板用于驱动轮式运动机构和三段式越障臂做出动作，并驱动多腔负压吸附底盘和三段式越障臂的吸盘吸附于壁面；上述爬壁机器人的工作过程如下：当爬壁机器人正常移动时，多腔负压吸附底盘将机器人吸附于壁面上，轮式运动机构驱动机器人前进后退和转向，三段式越障臂抬起不接触壁面；当爬壁机器人越障时，三段式越障臂将吸盘落在壁面上，启动三段式越障臂上的真空泵将吸盘吸附于壁面上，再解除多腔负压吸附底盘的吸附工作，用三段式越障臂的吸盘为支撑，三段式越障臂将多腔负压吸附底盘移动至障碍物的另一侧并吸附在壁面上，再关闭三段式越障臂上吸盘的吸附工作，收回三段式越障臂，完成越障；所述多腔负压吸附底盘包括底座(1)、第一吸盘(2‑1)、第二吸盘(2‑2)、第三吸盘(2‑3)、第四吸盘(2‑4)、第一微型真空泵(3‑1)、第二微型真空泵(3‑2)、第三微型真空泵(3‑3)、第四微型真空泵(3‑4)；所述第一吸盘(2‑1)、第二吸盘(2‑2)、第三吸盘(2‑3)、第四吸盘(2‑4)分别通过吸盘固定螺丝(21)固定于底座(1)下表面，且各吸盘的中心设置吸盘通气孔(22)；第一微型真空泵(3‑1)、第二微型真空泵(3‑2)、第三微型真空泵(3‑3)、第四微型真空泵(3‑4)设置于底座(1)上表面，四个真空泵的抽气孔分别通过塑胶软管穿过底座(1)与对应的吸盘通气孔(22)相连；所述轮式运动机构包括第一车轮(7‑1)、第二车轮(7‑2)、第三车轮(7‑3)、第四车轮(7‑4)、第一驱动伺服电机(8‑1)、第二驱动伺服电机(8‑2)、第一同步带(9‑1)、第二同步带(9‑2)、第二电机座(23‑1)、第三电机座(23‑2)、车轮轴承座(24)、小带轮(25)、第一连轴套(26‑1)、第二连轴套(26‑2)；所述第一车轮(7‑1)、第二车轮(7‑2)、第三车轮(7‑3)、第四车轮(7‑4)分别设置于底座(1)的四角，每一个车轮均通过两个一组的车轮轴承座(24)固定于底座(1)上表面，每组车轮轴承座(24)之间设有1个小带轮(25)；第一车轮(7‑1)、第三车轮(7‑3)设置在行进方向的同一侧，且该两个车轮对应的小带轮(25)通过第一同步带(9‑1)连接在一起，第二车轮(7‑2)、第四车轮(7‑4)设置在行进方向的另一侧，且该两个车轮对应的小带轮(25)通过第二同步带(9‑2)连接在一起，小带轮(25)使得同侧车轮保持同步运转；所述第一驱动伺服电机(8‑1)通过第二电机座(23‑1)固定于底座(1)上表面，第一驱动伺服电机(8‑1)通过第一连轴套(26‑1)与第一车轮(7‑1)的轴相连接，驱动该侧第一车轮(7‑1)、第三车轮(7‑3)运转；所述第二驱动伺服电机(8‑2)通过第三电机座(23‑2)固定于底座(1)上表面，第二驱动伺服电机(8‑2)通过第二连轴套(26‑2)与第四车轮(7‑4)的轴相连接，驱动该侧第二车轮(7‑2)、第四车轮(7‑4)运转；所述三段式越障臂包括机座(10)、旋转座(11)、第一电机座(12)、第五吸盘(13)、旋转伺服电机(14)、吸盘架(15)、真空泵(16)、第一旋转轴(17)、第二旋转轴(18)；所述机座(10)一端固定于底座(1)上表面中心位置、另一端通过第一旋转轴(17)安装在旋转座(11)一端的轴承上，第一电机座(12)的一端通过第二旋转轴(18)安装在旋转座(11)另一端的轴承上；旋转座(11)的两端分别固定一个越障臂伺服电机(27)，从而驱动机座(10)和第一电机座(12)相对旋转座(11)转动；第一电机座(12)内设置一个旋转伺服电机(14)，用来驱动第一电机座(12)另一端的吸盘架(15)旋转，从而带动第五吸盘(13)绕第一电机座(12)旋转；第五吸盘(13)通过塑料软管与固定在旋转座(11)上的真空泵(16)连接，当第五吸盘(13)贴近壁面时，启动真空泵(16)将吸盘内部气压降低，第五吸盘(13)在大气压作用下吸附在壁面上。