[發明專利]一種旋翼式爬墻機器人

在審

• 申請號: 202011060305.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112172426A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 郎健;鐘晨陽;洪凱;朱洪江;熊良濤
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B62D57/024;B64C39/02;B64C27/20;B64D47/08;H02J7/00;G05D1/02;G05D1/10
• 代理公司: 北京哌智科創知識產權代理事務所(普通合伙) 11745
• 代理人: 梁愛榮

1.一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，包括機器人骨架、旋翼機構、行走機構和檢測控制組件，所述機器人骨架包括底盤支架和結構支架，所述行走機構設置于底盤支架上，由4組主動行走輪構成，所述旋翼機構由旋翼罩殼、螺旋槳和旋轉電機構成，所述檢測控制組件包括控制主板、平衡傳感器、無線發射接收器、蓄電池、監控器和傳感器；

所述底盤支架呈H形，其所呈的H形的四個邊角處固定設置安裝座，所述結構支架呈X形，其所呈的X的四個端部分別與底盤支架所呈的H形的四個邊角鉸接相連；

4組所述主動行走輪分別對應設置于底盤支架四個邊角處的安裝座上，主動行走輪由驅動電機和行走輪構成，所述驅動電機與安裝座固定連接，所述行走輪與驅動電機的傳動軸固定相連，由驅動電機控制轉動和轉速；

所述底盤支架所呈的H形的四個邊角處固定設置有旋翼支架，所述旋翼支架位于安裝座的上方，其頂部固定設置軸承座，所述旋翼機構為2組，對稱設置于底盤支架的上方，旋翼罩殼呈圓環形，其所呈的圓環形的外壁上固定設有對稱的轉軸、其內壁上焊接有安裝橫梁，所述轉軸與軸承座相連，旋翼機構通過轉軸、軸承座實現與旋翼支架的轉動連接，所述旋轉電機固定設置于安裝橫梁的中部，所述螺旋槳與旋轉電機的轉動軸固定相連，由旋轉電機控制旋轉、旋轉速度和旋轉方向；

所述控制主板和蓄電池安裝于底盤支架中部的設備箱中，所述平衡傳感器安裝于底盤支架下端面上，所述無線發射接收器集成于控制主板上，所述監控器和傳感器安裝于底盤支架上；蓄電池與控制主板電性交互，控制主板與平衡傳感器、無線發射接收器、監控器、傳感器、驅動電機和旋轉電機交互。

2.如權利要求1所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述結構支架所呈的X的四個端部上均設有彈性撐桿，所述彈性撐桿的一端與結構支架固定連接，另一端與安裝座固定連接。

3.如權利要求2所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述行走輪為橡膠輪，其外設有防滑紋。

4.如權利要求3所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述底盤支架、結構支架和彈性撐桿均為碳素材質，所述翼罩殼、螺旋槳和安裝橫梁均為硬質發泡塑料材質。

5.如權利要求4所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述旋翼機構配置有調節機構，所述調節機構包括調節電機、主動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶，所述調節電機固定設置于旋翼支架處，所述主動皮帶輪與調節電機的傳動軸固定相連，所述從動皮帶輪與轉軸固定相連，所述皮帶繞設在主動皮帶輪和從動皮帶輪上，調節電機控制旋翼機構旋轉。

6.如權利要求5所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述監控器包括但不限于視頻監控器、音頻監控器和紅外監控器，所述傳感器包括但不限于溫度傳感器、濕度傳感器、火焰傳感器、危險氣體傳感器和煙霧傳感器。

7.如權利要求6所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述視頻監控器搭載在云臺上，全方位拍攝。

8.如權利要求6或7所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述控制主板通過無線發射接收器與控制系統交互，所述控制系統包括控制模塊、通訊模塊、存儲模塊和顯示模塊，所述通訊模塊與無線發射接收器交互，控制模塊通過通訊模塊向爬墻機器人發送控制命令，從而控制平衡傳感器、無線發射接收器、監控器、傳感器、驅動電機和旋轉電機運行，所述存儲模塊通過通訊模塊接收并存儲平衡傳感器、監控器、傳感器采集的信號數據，所述顯示模塊自存儲模塊中調取采集的信號數據，并進行展現。

9.如權利要求8所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，所述控制主板上集成用于檢測蓄電池電量的電量檢測模塊，所述控制系統配置有續航模塊，當蓄電池低電時，爬墻機器人自動巡航返程。

10.如權利要求9所述的一種旋翼式爬墻機器人，其特征在于，該爬墻機器人具備多種運動模式：

(1)行走模式：由行走機構實現；4組主動行走輪獨立控制，同向同轉速轉動時，爬墻機器人進行直線的前進或后退；在行進過程中，4組主動行走輪差速旋轉，爬墻機器人進行轉向；

(2)爬墻模式：由旋翼機構實現；旋翼機構工作時，給予爬墻機器人緊貼墻面的推力，此時，行走模式工作，即可爬墻機器人的爬墻功能；與此同時，調節機構可調節旋翼機構的朝向，從而調整旋翼機構給予的推力方向，用于爬墻機器人的加速行進和減速制動；

(3)飛行模式：由旋翼機構和調節機構協同實現；當旋翼機構處于水平位置，且轉速轉向相同時，給予爬墻機器人升力，使爬墻機器人進行豎直方向的上升、下降或懸停；當初調節機構工作，調節旋翼機構的朝向，使飛行模式下的爬墻機器人在直線方向上進行移動。