[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

本發明公開了一種多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人。該爬壁機器人包括：多腔負壓吸附底盤，包括多個由一個吸盤和一個微型真空泵形成的負壓吸附腔，用于將機器人吸附于壁面上；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；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，另一端安裝吸盤用于將機器人吸附于壁面上；控制模塊，包括電池、數傳模塊和驅動板，電池用于供電，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。本發明壁面適應性強，吸附可靠性高，輪腿結合的設計兼顧了速度與越障兩方面的需求。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是一種多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人。

背景技術

爬壁機器人是一種可在垂直壁面上移動及作業的機器人。爬壁機器人可代替人類執行建筑壁面清潔，船只外殼噴漆，儲罐內外壁探傷及軍事偵查，高空消防等作業工作，降低工作人員的危險。爬壁機器人在建筑、橋梁、造船、軍事領域有著廣泛的應用前景。

爬壁機器人，特別是負壓吸附式爬壁機器人在壁面吸附的穩定性上要求很高，一旦機器人在壁面工作時失去吸附力，輕則導致作業中斷，重則造成設備墜落毀傷和威脅周邊人員安全。另外，爬壁機器人在壁面上運動時不可避免的會遇到管道，高臺，縫隙等無法繞行的障礙，及壁面轉換的問題。因此，爬壁機器人的越障能力決定了其運動空間的大小。

現有的輪腿互換爬壁并聯機器人、履帶吸盤式爬壁機器人、全氣動真空吸附式爬壁機器人和負壓吸附式爬壁機器人均缺乏跨越壁面障礙的手段；負壓吸附式仿生爬壁機器人關節數量多且完全依靠吸附足來移動，運動速度緩慢；仿生式越障爬壁機器人越障機構關節數量多而自由度少，控制復雜且越障方式單一，所用的離心風機有功耗高噪聲大的缺點，單負壓腔可靠性也較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能在壁面穩定高速運動并且具有跨越障礙能力的多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種多腔吸附的輪腿結合式爬壁機器人，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。

作為一種具體示例，所述多腔負壓吸附底盤包括底座、第一吸盤、第二吸盤、第三吸盤、第四吸盤、第一微型真空泵、第二微型真空泵、第三微型真空泵、第四微型真空泵；