專利名稱：爬壁機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高大建筑壁面作業(yè)的爬壁機器人。
現(xiàn)代城市中，高樓林立，需要進行許多壁面作業(yè)。諸如高大建筑玻璃墻面清洗等大量的工作，由人來完成既不方便也不安全，這需要使用爬壁機器人代替人進行作業(yè)。目前使用的爬壁機器人，主要采用磁吸附、真空吸盤等方法使機器人吸附于壁面上?；谶@些方法的爬壁機器人，由于其壁面適應(yīng)能力及越障能力均較差，可靠性和工作效率也較低，因而僅能在較有限的范圍內(nèi)使用。JSME期刊V36No3、sep1993(P361-367)，較全面地對已有的幾種方案進行了研究、比較，還討論了日本研制的一種較新的爬壁機器人，它使用螺旋槳產(chǎn)生向上的升力克服機器人自重，推力的方向僅稍向壁面傾斜，工作中需保證輪子指向同一方向，且需控制機器人的方向基本保持向上，還需控制推力的大小、方向，其控制及操縱都較困難，可靠性及越障能力也很差，研究者自己也認為，這種爬壁機器人僅能在很有限的范圍內(nèi)使用。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、壁面適應(yīng)能力及越障能力強、適用范圍廣、可靠性和工作效率高的爬壁機器人。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的機器人上裝有螺旋槳或涵道風(fēng)扇及移動機構(gòu)，利用螺旋槳或涵道風(fēng)扇產(chǎn)生指向壁面的推力，將機器人推壓于壁面上，在移動機構(gòu)的驅(qū)動下，整個爬壁機器人便可以貼在壁面上爬行。移動機構(gòu)可以采用簡單的輪式小車或履帶結(jié)構(gòu)，后者更適用于對越障能力有較高要求的場合，履帶的兩端還可以加上向上翹起的導(dǎo)引輪，以進一步提高越障能力。在工作環(huán)境允許的情況下，可以機器人可以帶有纜繩，并通過卷揚機使纜繩產(chǎn)生向上的拉力，以部分或全部抵消機器人重力，提高其工作負載能力。
本發(fā)明利用螺旋槳或涵道風(fēng)扇產(chǎn)生指向壁面的推力，使機器人貼于壁面，推力大小或方向均無需控制，機構(gòu)及控制都很簡單；只要螺旋槳或風(fēng)扇不失去動力，既使壁面不平整、有裂縫或障礙物，機器人仍可貼于壁面或貼于障礙物上行進而不致掉下，壁面適應(yīng)能力、越障能力和可靠性很高；機器人的移動機構(gòu)可以單獨控制，可以使機器人以較高的速度爬行，工作效率高。
以下所述實施例詳細說明了本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
圖1所述爬壁機器人(1)包括螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)、動力(3)、移動機構(gòu)(4)、控制盒(5)。
螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)聯(lián)結(jié)在動力(3)上，形成的推力發(fā)生裝置固聯(lián)于移動機構(gòu)(4)上，安裝時可以使推力方向與壁面垂直或稍有傾斜，例如經(jīng)常處于向上作業(yè)條件下的機器人，推力方向可以有向上的一點傾斜角?？刂坪?5)用有線或無線的方式操縱控制移動機構(gòu)(4)，形成爬壁機器人(1)整體。
螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)可以有一個或多個，以產(chǎn)生更大的推力并使反扭矩相抵消，使用涵道風(fēng)扇方式可以有更大的推力，但結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。對于使用電動機做動力(3)的爬壁機器人，還有供電電纜(6)以從地面供給電力。
移動機構(gòu)(4)可以采用簡單的輪式小車，為提高機器人的越障能力，還可以覆上履帶(7)，并在履帶(7)前端及后端加裝向上翹的導(dǎo)引輪(8)。在遇到障礙物(10)時，由于導(dǎo)引輪(8)較高，可以產(chǎn)生較大翻轉(zhuǎn)力矩，使機器人整體貼著障礙物(10)爬行。這種移動機構(gòu)還可保證機器人從地面直接爬向墻面，或從墻面爬到天花板上。也可以使機器人在崎嶇陡峭的山路上爬行，因而還可以在軍事用為排險、偵察的越野爬行機器人。當(dāng)然，在工作環(huán)境中沒有很大的障礙物時，也可以不使用履帶(7)及導(dǎo)引輪(8)，直接使用輪式小車，以求結(jié)構(gòu)簡單。移動機構(gòu)(4)自帶動力源，或由動力(3)傳動驅(qū)動。
工作時，螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)在動力(3)的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生指向壁面的推力，使機器人(1)整體貼于壁面(9)上，操縱者通過控制盒(5)控制移動機構(gòu)(4)，依靠壁面的摩擦力，驅(qū)動爬壁機器人(1)在壁面上爬行。以履帶式小車為例，兩邊車輪轉(zhuǎn)動速度受控制盒控制，爬壁機器人(1)可以前進、后退或轉(zhuǎn)彎。
在工作環(huán)境允許的情況下，機器人上還可以安上纜繩(11)，并連接到壁面頂部的卷揚機(12)上，利用卷揚機(12)上的控制裝置，自動調(diào)節(jié)纜繩(11)向上的拉力，以部分或全部的抵消機器人的重量，使之工作或爬行中不易向下打滑，也就可以帶更大的負載，同時也增加了保險系數(shù)。此種情況下供電電纜可以與纜繩(11)合用。
制作了一臺樣機，功率為700w，推力為5.5kg，自重2kg，壁面摩擦系統(tǒng)約0.8，不用纜繩時，機器人可載重2.2kg，用纜繩時，載重?zé)o明顯的限制，可提供4.4kg的力用于作業(yè)。
權(quán)利要求
1.爬壁機器人，包括螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)、動力(3)、移動機構(gòu)(4)、控制盒(5)等部分組成。螺旋槳或涵道風(fēng)扇(2)在動力(3)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生指向壁面的推力，使機器人貼于壁面(6)，移動機構(gòu)(4)在控制盒(5)的操縱下產(chǎn)生驅(qū)動力，依靠壁面摩擦，驅(qū)動機器人在壁面爬行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征是推力裝置安裝得使推力方向垂直地指向壁面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征是推力裝置安裝得使推力方向指向壁面且有一個較小的傾斜角度，傾斜角度在30度以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的爬壁機器人，其特征是移動機構(gòu)(4)采用輪式小車。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的爬壁機器人，其特征是移動機構(gòu)(4)采用履帶(8)驅(qū)動，兩端裝有位置較高的導(dǎo)引輪(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的爬壁機器人，其特征是機器人上系有纜繩(11)，纜繩(11)連于壁面頂部的卷揚機(12)上，利用纜繩(11)的拉力，部分或全部克服機器人的自重，同時，利用移動機構(gòu)(4)的驅(qū)動力，依靠壁面摩擦，驅(qū)動機器人爬行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的爬壁機器人，其特征是直接利用移動機構(gòu)(4)的驅(qū)動力，依靠壁面摩擦，克服機器人自重并驅(qū)動機器人爬行。
全文摘要
本發(fā)明為一種爬壁機器人,由螺旋槳或涵道風(fēng)扇、動力、移動機構(gòu)、控制盒等部分構(gòu)成。螺旋槳或涵道風(fēng)扇在動力驅(qū)動下產(chǎn)生指向壁面的推力,使機器人貼于壁面,移動機構(gòu)在控制盒的操縱下,驅(qū)動機器人在壁面爬行。該爬壁機器人可以用于各種高大建筑壁面作業(yè),如玻璃幕墻的清洗、墻面噴涂等場合。
文檔編號B25J5/00GK1219457SQ9712189
公開日1999年6月16日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者唐世明 申請人:唐世明