本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種爬墻機器人。

背景技術：

隨著科技的日新月異，人工智能正在逐步代替繁瑣的勞動力；而爬墻機器人作為這一時代潮流的產物正廣泛的被用于高層建筑物的清洗、遠距離金屬探傷中?，F有的爬墻機器人主要按照爬墻方式分為以下幾類：一種是利用導軌，即在垂直表面上安裝若干導軌，使機器人通過履帶或者其他步行機構在導軌上進行運動，該方案對平面的材質和形狀要求不高，但是安裝導軌會改變平面外觀；二是通過真空吸附的方式，即利用吸盤將機器人固定在垂直面上，缺點在于對平面平整度有一定要求；三是通過電磁吸附的方式，比如電磁鐵等，但僅限于金屬等特殊平面。因此，怎樣設計出一款輕巧、靈活、智能、高效的爬墻機，已成為本領域技術人員急需解決的技術問題。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于解決現有爬墻機器人使用不方便，靈活性差，效率低的問題，提供一種爬墻機器人，輕巧、靈活、智能、高效，能夠快速地在墻面上自由行走。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：一種爬墻機器人，其特征在于：包括底盤、主動輪和從動輪；所述底盤包括底板、兩側板和兩端板，兩側板和兩端板分別與底盤的兩側和兩端固定連接；所述主動輪和從動輪均為兩個，且兩主動輪和兩從動輪交叉分布于兩側板上；在兩側板上分別安裝有一驅動電機，所述驅動電機通過傳動齒輪與主動輪相連，并能夠帶動主動輪轉動；

在底板的上方中部設有一封閉的負壓腔，該負壓腔的底部具有一吸氣孔，所述吸氣孔貫穿底板；在負壓腔的頂部設有一離心風扇，通過該離心風扇能夠將負壓腔內的空氣向外抽，從而在負壓腔內形成負壓；在底板的邊緣設有繞底板一周的密封幅裙；

在底部上設有蓄電池，所述蓄電池為驅動電機和離心風扇供電。

進一步地，在底板上還設有一控制板，所述控制板包括控制芯片和無線收發(fā)模塊，該控制芯片與兩驅動電機、離心風扇和無線收發(fā)模塊相連；控制芯片能夠通過無線收發(fā)模塊接收到的終端控制信號，對驅動電機和離心風扇進行控制。

與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：結構簡單，能夠快速、自由、靈活的在墻面上行走，并且穩(wěn)定性好，移動效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為主動輪與從動輪的分布結構示意圖。

圖中：11—底板，12—側板，13—端板，2—主動輪，3—從動輪，4—負壓腔，5—離心風扇。

具體實施方式

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例：參見圖1、圖2，一種爬墻機器人，包括底盤、主動輪2和從動輪3。所述底盤包括底板11、兩側板12和兩端板13，兩側板12和兩端板13分別與底盤的兩側和兩端固定連接。所述主動輪2和從動輪3均為兩個，且兩主動輪2和兩從動輪3交叉分布于兩側板12上；在兩側板12上分別安裝有一驅動電機，所述驅動電機通過傳動齒輪與主動輪2相連，并能夠帶動主動輪2轉動。將兩個主動輪2和兩個從動輪3交叉設于兩側板12上，從而能夠通過對電機轉動方向的控制，實現機器人的前進、后退、左轉、右轉以及旋轉等；操控方便，行走自由、靈活，且效率更高。

在底板11的上方中部設有一封閉的負壓腔4，該負壓腔4的底部具有一吸氣孔，所述吸氣孔貫穿底板11；具體實施時，所述負壓腔4與底板11一體成型，從而使負壓腔4的密封效果更好。在負壓腔4的頂部設有一離心風扇5，通過該離心風扇5能夠將負壓腔4內的空氣向外抽，從而在負壓腔4內形成負壓；在底板11的邊緣設有繞底板11一周的密封幅裙。通過離心風機、負壓腔4、以及密封幅裙的配合，從而產生將機器人壓在墻面上的壓力；當壓力足夠大時，機器人能夠緊貼于墻面上；此時，再通過控制主動輪2，即可帶動機器人在墻面上行走。

在底部上設有蓄電池，所述蓄電池為驅動電機和離心風扇5供電。

在底板11上還設有一控制板，所述控制板包括控制芯片和無線收發(fā)模塊，該控制芯片與兩驅動電機、離心風扇5和無線收發(fā)模塊相連；控制芯片能夠通過無線收發(fā)模塊接收到的終端控制信號，對驅動電機和離心風扇5進行控制。

為保證機器人能夠吸附在墻體上并不會發(fā)生掉落，我們對機器人進行了受力分析。

當爬墻機器人保持方向豎直向上，處于靜止狀態(tài)時，分析靜態(tài)吸附的機器人受力情況。首先假設機器人運動機構的運動輪與墻壁為剛性接觸，作用在密封幅裙上的壓力均勻分布；由于密封幅裙與爬壁機器人本體之間柔性連接，因此密封裙上的壓力不會通過密封裙進行傳遞，即墻壁對幅裙的壓力在x軸方向不直接傳遞到爬墻機器人本體上，爬墻機器人所受的力及坐標系設定情況。

爬墻機器人在XOY平面上受力平衡和力矩平衡方程組：

式中：F_p1——由內外壓差引起的吸附作用產生的在機器人本體等效合力；

F_p2——內外壓差引起的機器人密封裙的等效合力；

N₁——墻壁作用在上面兩個行走輪上的壓力；

N₂——墻壁作用在下面兩個后行走輪上的壓力，2(N₁+N₂)＝F_p1；

N_q——墻壁對密封裙的反作用力，N_q＝F_p2；

F_f1——前行走輪上的摩擦力，為靜摩擦力時F_f1＝μ₁N₁；

μ₁——壁面與行走輪間的靜摩擦系數；

F_f2——后行走輪上的摩擦力，為靜摩擦力時F_f2＝μ₂N₂；

F_f3——墻壁對密封裙的摩擦力，為靜摩擦力時F_f3＝μ₃N₃；

μ₂——壁面與密封裙間的靜摩擦系數；

G——機器人的重力；

H——機器人重心離墻壁的距離；

L——機器人中心離前后輪的距離。

由于作用在密封裙上的正壓力和墻壁對密封裙的反作用力相互抵消，則吸附力為：

F_p1＝2(N₁+N₂)；

假設密封裙上產生的負壓吸附力為機器人本體負壓吸附力的1/4，在豎直方向的受力平衡狀況通過簡化，負壓吸附力至少有：

由力矩平衡條件可以得到，爬壁機器人的力矩平衡表達式：

同時為防止機器人運動輪打滑，至少必須保證N₁＞0，則機器人靜止狀態(tài)時，本體上的負壓吸附力F_p1應滿足：

最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。