[發明專利]一種多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人

有效

• 申請號: 201710103129.9
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106945740B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 趙春霞;張盛;袁夏;唐振民;蔣金鵬;蘇崇濤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B62D57/032
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人，其特征在于，包括多腔負壓吸附底盤、輪式運動機構、三段式越障臂和控制模塊：

所述多腔負壓吸附底盤，包括多個負壓吸附腔，每個負壓吸附腔包括一個吸盤和一個微型真空泵，用于將機器人吸附于壁面上；

所述輪式運動機構，安裝在多腔負壓吸附底盤上，用于驅動機器人前進后退和轉向；

所述三段式越障臂，為三段三自由度結構，一端固定在多腔負壓吸附底盤上，另一端安裝吸盤，吸盤用于將機器人吸附于壁面上；

所述控制模塊，包括電池、數傳模塊和驅動板；電池用于為機器人其它部件供電；數傳模塊提供遠程遙控功能；驅動板用于驅動輪式運動機構和三段式越障臂做出動作，并驅動多腔負壓吸附底盤和三段式越障臂的吸盤吸附于壁面；

上述爬壁機器人的工作過程如下：

當爬壁機器人正常移動時，多腔負壓吸附底盤將機器人吸附于壁面上，輪式運動機構驅動機器人前進后退和轉向，三段式越障臂抬起不接觸壁面；

當爬壁機器人越障時，三段式越障臂將吸盤落在壁面上，啟動三段式越障臂上的真空泵將吸盤吸附于壁面上，再解除多腔負壓吸附底盤的吸附工作，用三段式越障臂的吸盤為支撐，三段式越障臂將多腔負壓吸附底盤移動至障礙物的另一側并吸附在壁面上，再關閉三段式越障臂上吸盤的吸附工作，收回三段式越障臂，完成越障；

所述多腔負壓吸附底盤包括底座(1)、第一吸盤(2-1)、第二吸盤(2-2)、第三吸盤(2-3)、第四吸盤(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)；

所述第一吸盤(2-1)、第二吸盤(2-2)、第三吸盤(2-3)、第四吸盤(2-4)分別通過吸盤固定螺絲(21)固定于底座(1)下表面，且各吸盤的中心設置吸盤通氣孔(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)設置于底座(1)上表面，四個真空泵的抽氣孔分別通過塑膠軟管穿過底座(1)與對應的吸盤通氣孔(22)相連；

所述輪式運動機構包括第一車輪(7-1)、第二車輪(7-2)、第三車輪(7-3)、第四車輪(7-4)、第一驅動伺服電機(8-1)、第二驅動伺服電機(8-2)、第一同步帶(9-1)、第二同步帶(9-2)、第二電機座(23-1)、第三電機座(23-2)、車輪軸承座(24)、小帶輪(25)、第一連軸套(26-1)、第二連軸套(26-2)；

所述第一車輪(7-1)、第二車輪(7-2)、第三車輪(7-3)、第四車輪(7-4)分別設置于底座(1)的四角，每一個車輪均通過兩個一組的車輪軸承座(24)固定于底座(1)上表面，每組車輪軸承座(24)之間設有1個小帶輪(25)；第一車輪(7-1)、第三車輪(7-3)設置在行進方向的同一側，且該兩個車輪對應的小帶輪(25)通過第一同步帶(9-1)連接在一起，第二車輪(7-2)、第四車輪(7-4)設置在行進方向的另一側，且該兩個車輪對應的小帶輪(25)通過第二同步帶(9-2)連接在一起，小帶輪(25)使得同側車輪保持同步運轉；所述第一驅動伺服電機(8-1)通過第二電機座(23-1)固定于底座(1)上表面，第一驅動伺服電機(8-1)通過第一連軸套(26-1)與第一車輪(7-1)的軸相連接，驅動該側第一車輪(7-1)、第三車輪(7-3)運轉；所述第二驅動伺服電機(8-2)通過第三電機座(23-2)固定于底座(1)上表面，第二驅動伺服電機(8-2)通過第二連軸套(26-2)與第四車輪(7-4)的軸相連接，驅動該側第二車輪(7-2)、第四車輪(7-4)運轉；

所述三段式越障臂包括機座(10)、旋轉座(11)、第一電機座(12)、第五吸盤(13)、旋轉伺服電機(14)、吸盤架(15)、真空泵(16)、第一旋轉軸(17)、第二旋轉軸(18)；

所述機座(10)一端固定于底座(1)上表面中心位置、另一端通過第一旋轉軸(17)安裝在旋轉座(11)一端的軸承上，第一電機座(12)的一端通過第二旋轉軸(18)安裝在旋轉座(11)另一端的軸承上；旋轉座(11)的兩端分別固定一個越障臂伺服電機(27)，從而驅動機座(10)和第一電機座(12)相對旋轉座(11)轉動；第一電機座(12)內設置一個旋轉伺服電機(14)，用來驅動第一電機座(12)另一端的吸盤架(15)旋轉，從而帶動第五吸盤(13)繞第一電機座(12)旋轉；第五吸盤(13)通過塑料軟管與固定在旋轉座(11)上的真空泵(16)連接，當第五吸盤(13)貼近壁面時，啟動真空泵(16)將吸盤內部氣壓降低，第五吸盤(13)在大氣壓作用下吸附在壁面上。

2.根據權利要求1所述的多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人，其特征在于，所述控制模塊包括電池(4)、底盤驅動板(5)、數傳模塊(6)、手臂驅動板(19)、云臺驅動板(20)；

所述電池(4)、底盤驅動板(5)和數傳模塊(6)固定于底板底座(1)上表面，手臂驅動板(19)和云臺驅動板(20)設置于旋轉座(11)內部；電池(4)為機器人上所有控制板、伺服電機和真空泵供電，數傳模塊(6)提供遠程遙控功能，底盤驅動板(5)控制第一微型真空泵(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)、第一驅動伺服電機(8-1)、第二驅動伺服電機(8-2)和真空泵(16)的工作，手臂驅動板(19)控制第一旋轉軸(17)的工作，云臺驅動板(20)控制第二旋轉軸(18)、旋轉伺服電機(14)的工作。