專利名稱：兩段式爬壁機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種兩段式的、以真空吸盤作為吸附體的爬壁機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的現(xiàn)代化程度越來越高，城市建筑物也越來越趨向于摩天化，這樣就需要進(jìn)行許多的壁面作業(yè)。很多高樓的玻璃墻面清洗工作，由人來完成既不方便也不安全，而爬壁機(jī)器人就可以代替人來完成這項(xiàng)危險(xiǎn)的工作。爬壁機(jī)器人是能夠在垂直峭壁上進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，它作為高空極限作業(yè)的ー種自動(dòng)機(jī)械裝置，越來越受到人們的重視。此夕卜，爬壁機(jī)器人通過裝載不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)不同的作用功能，可以運(yùn)用于對(duì)核廢液儲(chǔ)蓄罐進(jìn)行檢查、測(cè)厚，探傷等核エ業(yè)；安裝瓷磚、較高光滑墻面油漆清理，高樓玻璃擦洗等建筑エ業(yè)；對(duì)船體或內(nèi)壁進(jìn)行噴涂、大型船殼焊接等造船工業(yè)；以及街道路ロ的臨時(shí)監(jiān)控與信息收集、機(jī)器人立體網(wǎng)絡(luò)化通訊、高樓或電梯井的電線老化檢查等。在工作中，爬壁機(jī) 器人必須具有以下幾種功能(I)能夠在傾斜面或垂直的光滑可吸附面上前進(jìn)、后退；(2)有足夠的動(dòng)カ拖動(dòng)負(fù)載；(3)運(yùn)動(dòng)要有足夠的精確度和可控性；(4)動(dòng)カ系統(tǒng)能夠頻發(fā)的啟動(dòng)和停止?？梢?，爬壁機(jī)器人的動(dòng)カ系統(tǒng)是機(jī)器人設(shè)計(jì)中最重要的ー個(gè)系統(tǒng)。動(dòng)カ部分是整個(gè)機(jī)器人動(dòng)カ的源泉，它直接負(fù)責(zé)給機(jī)器人提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在控制策略下在斜面上按照要求帶動(dòng)負(fù)載移動(dòng)，以完成相應(yīng)的任務(wù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有城市高空作業(yè)的需求，提出一種爬壁機(jī)器人，其具有更牢固、可靠的動(dòng)力系統(tǒng)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種兩段式爬壁機(jī)器人，包括上體部分，所述上體部分包括上體基座，以及設(shè)置在上體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；下體部分，所述下體部分包括下體基座，以及設(shè)置在下體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；使得所述上體基座與下體基座之間的相對(duì)距離實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮短的伸縮驅(qū)動(dòng)部分。本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是該機(jī)器人可用于為高空作業(yè)人員運(yùn)送工具等物品，以及代替人工自行完成高空作業(yè)，攜帯其他機(jī)器人，進(jìn)行組合完成更具有難度的高空各種桿狀城市建筑的油漆、噴涂料、檢查、維護(hù)或者電カ系統(tǒng)架設(shè)電纜等工作。

圖I為爬壁機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中機(jī)器人底部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中機(jī)器人上部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0009]參見圖I所示的爬壁機(jī)器人，其主要包括上體部分I、下體部分2以及伸縮驅(qū)動(dòng)部分3。其中上體部分I包括上體基座10，以及設(shè)置在上體基座10上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)11 ;下體部分2同樣包括下體基座20，以及設(shè)置在下體基座20上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)21 ;所述伸縮驅(qū)動(dòng)部分3使得所述上體基座10與下體基座20之間的相對(duì)距離實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮短。所述上體部分I與所述下體部分2的結(jié)構(gòu)大致是相同的，二者的吸盤機(jī)構(gòu)11、21也具有相同的結(jié)構(gòu)，因此將以上體部分I為例說明該爬壁機(jī)器人的具體結(jié)構(gòu)。參見圖2、圖3所示，所述吸盤機(jī)構(gòu)11包括固定在上體基座10上的直線電機(jī)12作為動(dòng)カ源；U型連桿13，所述U型連桿13的中部固定在直線電機(jī)12的輸出軸，所述U型連桿13具有第一端和第二端；轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在上體基座10上的第一吸盤固定桿14、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在上體基座10上的第二吸盤固定桿15，所述第一吸盤固定桿14通過第一連桿141連接至U型連桿13的第一端，所述第二吸盤固定桿15通過第二連桿151連接至U型連桿13的第ニ端；固定在所述第一吸盤固定桿14以及第ニ吸盤固定桿15上的吸盤16，上體部分I的各 吸盤16位于同一平面上，下體部分2所包括的各吸盤同樣位于同一平面上。所述直線電機(jī)12的輸出軸驅(qū)動(dòng)U型連桿13上下移動(dòng)，U型連桿13的第一端、第二端分別與第一連桿141、第二連桿151通過銷釘鉸接形成轉(zhuǎn)動(dòng)副并使第一吸盤固定桿14、第二吸盤固定桿15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)吸盤16靠近或者遠(yuǎn)離壁面。當(dāng)吸盤16靠近壁面時(shí)，采用真空吸壓機(jī)對(duì)吸盤16進(jìn)行抽氣，使得吸盤16貼住壁面；當(dāng)真空吸壓機(jī)對(duì)吸盤16通氣時(shí)，吸盤16脫離壁面。在本實(shí)施例中，所述上體基座10上固定有樞軸17，所述第一吸盤固定桿14、第二吸盤固定桿15均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在樞軸17上，因此形成相對(duì)上體基座10的轉(zhuǎn)動(dòng)連接。尤其的，所述第二吸盤固定桿15為ー根，而所述第一吸盤固定桿14有兩根，分別位于第二吸盤固定桿15的兩側(cè)；而兩根第一吸盤固定桿14通過固定桿140連接,所述固定桿140與第一連桿141轉(zhuǎn)動(dòng)連接，從而連接至U型連桿13的第一端。或者兩根第一吸盤固定桿14與固定桿140 —體成型,形成ー個(gè)整體。米用兩根第一吸盤固定桿14配合中間ー根第二吸盤固定桿15的結(jié)構(gòu)，能夠形成更加穩(wěn)定、可靠的吸附力，確保爬壁機(jī)器人保持在壁面上。參見圖2、圖4,所述伸縮驅(qū)動(dòng)部分3包括固定在下體基座20上的滑動(dòng)導(dǎo)桿31,所述滑動(dòng)導(dǎo)桿31滑動(dòng)套設(shè)于上體基座10上的導(dǎo)套32內(nèi)，所述滑動(dòng)導(dǎo)桿31與導(dǎo)套32最優(yōu)選為兩組，使得下體基座20與上體基座10的在同一平面內(nèi)形成ー個(gè)整體，對(duì)下體基座20相對(duì)上體基座10的運(yùn)動(dòng)范圍限定為直線運(yùn)動(dòng)。所述伸縮驅(qū)動(dòng)部分3還包括固定在下體基座20上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)33，固定在旋轉(zhuǎn)電機(jī)33輸出軸上的齒輪34，固定在上體基座10上的與所述齒輪34配合的齒條35。通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)33的驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)上體基座10與下體基座20之間相對(duì)距離的伸縮?？梢岳斫獾?，該爬壁機(jī)器人需要攜帶電源，通常是蓄電池，蓄電池優(yōu)選固定在下體基座20上(使得重心更加穩(wěn)定的考慮)。該機(jī)器人還配備適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)以實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作或者遠(yuǎn)程控制等，此部分內(nèi)容并非本專利的重點(diǎn)與核心所在，因此不再贅述。另外，與真空吸壓機(jī)連接的氣動(dòng)管路圖中也未示出。如上便是對(duì)該兩段式爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)的描述。該機(jī)器人的爬壁過程原理如下當(dāng)機(jī)器人向上爬壁時(shí)，首先打開電源，真空吸壓機(jī)對(duì)各吸盤抽氣，機(jī)器人吸附于壁面，然后，步驟(a)，保持下體部分2的吸盤機(jī)構(gòu)21相對(duì)壁面處于吸附狀態(tài)，對(duì)上體部分I的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得上體部分I的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)上體部分I相對(duì)下體部分2伸長(zhǎng)至最大行程；步驟(b)，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得上體部分I的吸盤靠近壁面，對(duì)上體部分I的吸盤抽氣、使得上體部分I吸附于壁面，對(duì)下體部分2的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得下體部分2的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)下體部分2相對(duì)上體部分I縮短至起點(diǎn)位置；步驟(c)，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得下體部分2的吸盤靠近壁面，對(duì)下體部分2的吸盤抽氣、使得下體部分2吸附于壁面，對(duì)上體部分I的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得上體部分I的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)上體部分I相對(duì)下體部分2伸長(zhǎng)至最大行程。交替執(zhí)行步驟(b)與步驟(C)，使得機(jī)器人上爬。到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，上體部分I以及下體部分2的吸盤都吸附于吸附體，使機(jī)器人更加牢固、穩(wěn)定。當(dāng)機(jī)器人向下爬壁時(shí)，首先打開電源，真空吸壓機(jī)對(duì)各吸盤抽氣，機(jī)器人吸附于壁面，然后，步驟(a’)，保持上體部分I的吸盤機(jī)構(gòu)11相對(duì)壁面處于吸附狀態(tài)，對(duì)下體部分
2的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得下體部分2的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)上體部分I相對(duì)下體部分2伸長(zhǎng)至最大行程；步驟(b’)，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得下體部分2的吸盤靠近壁面，對(duì)下體部分2的吸盤抽氣、使得下體部分2吸附于壁面，對(duì)上體部分I的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得上體部分I的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)上體部分I相對(duì)下體部分2縮短至起點(diǎn)位置；步驟(c’)，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得上體部分I的吸盤靠近壁面，對(duì)上體部分I的吸盤抽氣、使得上體部分I吸附于壁面，對(duì)下體部分2的吸盤通氣，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)使得下體部分2的吸盤遠(yuǎn)離壁面，伸縮驅(qū)動(dòng)部分3驅(qū)動(dòng)下體部分2相對(duì)上體部分I伸長(zhǎng)至最大行程。交替執(zhí)行步驟(b’ )與步驟(c’)，使得機(jī)器人下爬。本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于包括上體部分，所述上體部分包括上體基座，以及設(shè)置在上體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；下體部分，所述下體部分包括下體基座，以及設(shè)置在下體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；使得所述上體基座與下體基座之間的相對(duì)距離實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮短的伸縮驅(qū)動(dòng)部分。
2.如權(quán)利要求I所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述下體部分的吸盤機(jī)構(gòu)與上體部分的吸盤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同。
3.如權(quán)利要求2所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述上體部分的吸盤機(jī)構(gòu)包括固定在上體基座上的直線電機(jī)；U型連桿,所述U型連桿的中部固定在直線電機(jī)的輸出軸，所述U型連桿具有第一端和第二端；轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在上體基座上的第一吸盤固定桿、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在上體基座上的第二吸盤固定桿，所述第一吸盤固定桿通過第一連桿連接至U型連桿的第一端，所述第二吸盤固定桿通過第二連桿連接至U型連桿的第二端；固定在所述第一吸盤固定桿以及第二吸盤固定桿上的吸盤，上體部分的各吸盤位于同一平面上。
4.如權(quán)利要求3所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于下體部分也包括吸盤，下體部分的各吸盤位于同一平面上。
5.如權(quán)利要求3所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于上體基座上固定有樞軸，所述第一吸盤固定桿、第二吸盤固定桿均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在樞軸上。
6.如權(quán)利要求5所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述第二吸盤固定桿為ー根，所述第一吸盤固定桿為兩根，分別位于第二吸盤固定桿的兩側(cè)；兩根第一吸盤固定桿通過固定桿連接，所述固定桿與第一連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
7.如權(quán)利要求6所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于兩根第一吸盤固定桿與固定桿一體成型。
8.如權(quán)利要求I所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述伸縮驅(qū)動(dòng)部分包括固定在下體基座上的滑動(dòng)導(dǎo)桿，所述滑動(dòng)導(dǎo)桿滑動(dòng)套設(shè)于上體基座上的導(dǎo)套內(nèi)；固定在下體基座上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，固定在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸上的齒輪，固定在上體基座上的與所述齒輪配合的齒條。
9.如權(quán)利要求8所述的兩段式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述滑動(dòng)導(dǎo)桿與滑動(dòng)導(dǎo)套為兩組。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種兩段式爬壁機(jī)器人，適用于各種不同技術(shù)領(lǐng)域的高空作業(yè)。機(jī)器人包括上體部分，所述上體部分包括上體基座，以及設(shè)置在上體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；下體部分，所述下體部分包括下體基座，以及設(shè)置在下體基座上的相對(duì)壁面具有吸附和脫離狀態(tài)的吸盤機(jī)構(gòu)；使得所述上體基座與下體基座之間的相對(duì)距離實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮短的伸縮驅(qū)動(dòng)部分。該機(jī)器人可用于為高空作業(yè)人員運(yùn)送工具等物品，以及代替人工自行完成高空作業(yè)，攜帶其他機(jī)器人，進(jìn)行組合完成更具有難度的高空各種桿狀城市建筑的油漆、噴涂料、檢查、維護(hù)或者電力系統(tǒng)架設(shè)電纜等工作。
文檔編號(hào)B62D57/024GK202593670SQ20122017201
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者陳斌, 劉博敏, 張克松, 解得官 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院