自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到自適應(yīng)爬壁裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著高層建筑的日益增多，高空作業(yè)量越來越大。同時，日益嚴(yán)峻的安全形勢對高空偵查設(shè)備的要求也越來越高。目前單一的特種設(shè)備無法滿足日益增長的需求，缺點日益顯現(xiàn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，由于四旋翼低空飛行穩(wěn)定，因此有人通過吸附裝置使四旋翼飛行機器人擁有在空中物體表面棲息吸附的能力，實現(xiàn)了仿飛行生物飛行和棲息的機制。雖然這很大程度提高了機器人的續(xù)航時間，但是機動性較差，控制比較復(fù)雜，且飛行的功耗比較尚O
[0004]另外，中國專利CN 201010147738.2公開了一種履帶式爬壁機器人，該機器人裝有兩套吸附裝置，由吸盤式電磁鐵和真空吸盤組成，具有吸附性強，載重量大等特點。但存在移動速度慢、越障困難、功耗高等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，該機器人具有飛行、爬壁、棲息三種功能，機動性高、功耗低、適用范圍廣。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明表述一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，包括安裝支架、用于提供飛行動力的多個旋翼機構(gòu)以及用于實現(xiàn)工作狀態(tài)自適應(yīng)控制的無線控制模塊，其關(guān)鍵在于:在每個所述旋翼機構(gòu)的下方設(shè)置有第一吸附機構(gòu)，且所述第一吸附機構(gòu)吸附面的朝向與所述旋翼機構(gòu)的安裝方向相反，在所述安裝支架的側(cè)邊緣上還通過連接機構(gòu)連接有第二吸附機構(gòu)，在所述第二吸附機構(gòu)中還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于改變第二吸附機構(gòu)吸附面的朝向，所述無線控制模塊還分別與所述第一吸附機構(gòu)和第二吸附機構(gòu)相連并用于控制所述第一吸附機構(gòu)和第二吸附機構(gòu)的吸附狀態(tài)。
[0007]在使用過程中，本爬壁機器人具有飛行、爬壁、棲息三種工作狀態(tài):當(dāng)處于飛行狀態(tài)時，所述第一吸附機構(gòu)和第二吸附機構(gòu)處于未工作狀態(tài)，同時第二吸附機構(gòu)的吸附面與第一吸附機構(gòu)的吸附面一致，多個旋翼機構(gòu)工作為爬壁機器人提供飛行動力，實現(xiàn)爬壁機器人在壁面上的各向移動；當(dāng)處于爬壁狀態(tài)時，無線控制模塊首先通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)控制第二吸附機構(gòu)的吸附面對準(zhǔn)壁面，使得爬壁機器人的一端吸附在墻壁上，同時通過控制多個旋翼機構(gòu)的工作狀態(tài)，驅(qū)動爬壁機器人實現(xiàn)在壁面上的爬升與下降；當(dāng)處于棲息狀態(tài)時，無線控制模塊控制旋翼機構(gòu)停止工作，并通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使得第二吸附機構(gòu)的吸附面與第一吸附機構(gòu)的吸附面一致，然后第一吸附機構(gòu)工作使得爬壁機器人吸附在壁面上。
[0008]本爬壁機器人結(jié)合了旋翼飛行器與爬壁機器人的特點，具有飛行、爬壁、棲息三種狀態(tài)；可以在三種狀態(tài)下靈活、快速切換，能夠適應(yīng)不同空間壁面，穩(wěn)定性高；同時克服了爬壁機器人移動緩慢、功耗高以及四旋翼飛行器續(xù)航能力差、無法貼近壁面自由移動的缺點；適用范圍廣，具有良好的使用前景。
[0009]進一步的描述，所述安裝支架設(shè)有十字形的連接臂，在該十字形的連接臂的中心固定所述無線控制模塊，在每根連接臂的端部分別安裝所述旋翼機構(gòu)和第一吸附機構(gòu)，在靠近其中任意一個旋翼機構(gòu)處通過連接機構(gòu)連接所述第二吸附機構(gòu)。
[0010]采用四旋翼結(jié)構(gòu)，不僅能夠為爬壁機器人提供充足的飛行動力，機動性較高，而且控制簡單，功耗較低。
[0011 ] 更進一步的，在所述無線控制模塊上方設(shè)置有攝像頭。
[0012]提供攝像頭能夠?qū)崟r傳輸圖像，提供偵查、監(jiān)測信息，有助于更好地根據(jù)壁面結(jié)構(gòu)對爬壁機器人進行自適應(yīng)控制。
[0013]再進一步的，所述第一吸附機構(gòu)與第二吸附機構(gòu)均采用真空負(fù)壓吸附，在每個吸附機構(gòu)上設(shè)置有真空吸盤，在所述安裝支架上還設(shè)置有真空負(fù)壓腔，該真空負(fù)壓腔分別通過吸氣管道與每個吸附機構(gòu)的真空吸盤連接，在每個吸附機構(gòu)的吸氣管道上還安裝有電控氣閥。
[0014]采用上述結(jié)構(gòu)，通過一個真空負(fù)壓腔對各個吸附機構(gòu)通過負(fù)壓，可有助于進行統(tǒng)一管理，同時有助于優(yōu)化本爬壁機器人的空間布局。
[0015]再進一步的，所述真空負(fù)壓腔中設(shè)置有真空隔膜泵或低速離心風(fēng)扇。
[0016]本發(fā)明的顯著效果是:1、結(jié)合了四旋翼飛行器與爬壁機器人的特點，具有飛行、爬壁、棲息三種狀態(tài)；2、可以在三種狀態(tài)下靈活、快速切換，能夠適應(yīng)不同空間壁面，穩(wěn)定性高；3、可以在壁面狹縫間飛行，與普通四旋翼飛行器有較大不同；4、同時克服了爬壁機器人移動緩慢、功耗高以及四旋翼飛行器續(xù)航能力差、無法貼近壁面自由移動的缺點；5、機動性高、功耗低、適用范圍廣，兼具飛行器與爬壁機器人的功能，具有良好的使用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的爬壁狀態(tài)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明爬壁狀態(tài)的受力分析圖；
[0020]圖4是本發(fā)明的棲息狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】以及工作原理作進一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1-圖2所示，一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，包括設(shè)有十字形連接臂的安裝支架1、用于提供飛行動力的多個旋翼機構(gòu)2以及用于實現(xiàn)工作狀態(tài)自適應(yīng)控制的無線控制模塊3，所述無線控制模塊3固定在所述十字形連接臂的中心，在所述無線控制模塊3上方設(shè)置有攝像頭8，多個所述旋翼機構(gòu)2分別安裝在每根連接臂的端部，在每個所述旋翼機構(gòu)2的下方設(shè)置有第一吸附機構(gòu)4，且所述第一吸附機構(gòu)4吸附面的朝向與所述旋翼機構(gòu)2的安裝方向相反，在靠近其中任意一個旋翼機構(gòu)2的側(cè)邊緣處上還通過連接機構(gòu)5連接有第二吸附機構(gòu)6，在所述第二吸附機構(gòu)6中還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7用于改變第二吸附機構(gòu)6吸附面的朝向，所述無線控制模塊3還分別與所述第一吸附機構(gòu)4和第二吸附機構(gòu)6相連并用于控制所述第一吸附機構(gòu)4和第二吸附機構(gòu)6的吸附狀態(tài)。
[0023]本實施例中，優(yōu)選所述第一吸附機構(gòu)4與第二吸附機構(gòu)6均采用真空負(fù)壓吸附，在每個吸附機構(gòu)上設(shè)置有真空吸盤，在所述安裝支架I上還設(shè)置有真空負(fù)壓腔，該真空負(fù)壓腔分別通過吸氣管道與每個吸附機構(gòu)的真空吸盤連接，在每個吸附機構(gòu)的吸氣管道上還安裝有電控氣閥，所述真空負(fù)壓腔中設(shè)置有真空隔膜泵，所述無線控制模塊3通過控制真空隔膜泵與電控氣閥控制各個吸附機構(gòu)的吸附狀態(tài)。
[0024]本爬壁機器人在工作過程中具有飛行、棲息、爬壁三種狀態(tài):
[0025]當(dāng)處于飛行狀態(tài)時，如圖1所示，所述第一吸附機構(gòu)4和第二吸附機構(gòu)6均處于未工作狀態(tài)，且第二吸附機構(gòu)6的吸附面與第一吸附機構(gòu)4的吸附面相平行，同時四個旋翼機構(gòu)2工作為爬壁機器人提供飛行動力，無線控制模塊3通過控制四個旋翼機構(gòu)2的工作狀態(tài)實現(xiàn)爬壁機器人的各向移動。
[0026]當(dāng)爬壁機器人處于爬壁狀態(tài)時，參見附圖2，無線控制模塊3首先通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7控制第二吸附機構(gòu)6的吸附面對準(zhǔn)壁面，使得爬壁機器人的一端吸附在墻壁上，同時通過控制四個旋翼機構(gòu)2的工作狀態(tài)，驅(qū)動爬壁機器人實現(xiàn)在壁面上的升降或左右移動。此時，爬壁機器人的受力情況如圖3所示，圖中Fl表示四個旋翼機構(gòu)2產(chǎn)生的垂直于所述安裝支架I所在平面向上的合力，F(xiàn)2表示所述第二吸附機構(gòu)6對墻壁吸附力的反作用力，G表示爬壁機器人所受的重力。
[0027]當(dāng)需要上下移動時，對爬壁機器人進行受力分析，則力Fl與力F2的合力表示為F ;由力學(xué)知識可知，通過控制多個旋翼機構(gòu)2和第二吸附機構(gòu)6，可以改變合力F的大小，當(dāng)合力F大于重力G，則爬壁機器人向上運動，當(dāng)合力F小于重力G，則爬壁機器人向下運動。
[0028]當(dāng)需要左右移動時，控制位于無線控制模塊3左右兩側(cè)的旋翼機構(gòu)2產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差即可實現(xiàn)。以向右運動為例，只需使位于左側(cè)的旋翼機構(gòu)2轉(zhuǎn)速大于右側(cè)，爬壁機器人即向右側(cè)移動。
[0029]當(dāng)爬壁機器人處于棲息狀態(tài)時，如圖4所示，第二吸附機構(gòu)6吸附在壁面上，無線控制模塊3控制各個旋翼機構(gòu)2停止工作，并通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7控制第二吸附機構(gòu)6轉(zhuǎn)動，使得第一吸附機構(gòu)4的吸附面與第二吸附機構(gòu)6的吸附面共面，即第一吸附機構(gòu)4工作使得爬壁機器人完全吸附在壁面上。
【主權(quán)項】
1.一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，包括安裝支架(I)、用于提供飛行動力的多個旋翼機構(gòu)(2)以及用于實現(xiàn)工作狀態(tài)自適應(yīng)控制的無線控制模塊(3)，其特征在于:在每個所述旋翼機構(gòu)(2)的下方設(shè)置有第一吸附機構(gòu)(4)，且所述第一吸附機構(gòu)(4)吸附面的朝向與所述旋翼機構(gòu)(2)的安裝方向相反，在所述安裝支架(I)的側(cè)邊緣上還通過連接機構(gòu)(5)連接有第二吸附機構(gòu)(6)，在所述第二吸附機構(gòu)(6)中還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)用于改變第二吸附機構(gòu)(6)吸附面的朝向，所述無線控制模塊(3)還分別與所述第一吸附機構(gòu)⑷和第二吸附機構(gòu)(6)相連并用于控制所述第一吸附機構(gòu)⑷和第二吸附機構(gòu)(6)的吸附狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，其特征在于:所述安裝支架(I)設(shè)有十字形的連接臂，在該十字形的連接臂的中心固定所述無線控制模塊(3)，在每根連接臂的端部分別安裝所述旋翼機構(gòu)(2)和第一吸附機構(gòu)(4)，在靠近其中任意一個旋翼機構(gòu)(2)處通過連接機構(gòu)(5)連接所述第二吸附機構(gòu)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，其特征在于:在所述無線控制模塊(3)上方設(shè)置有攝像頭(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，其特征在于:所述第一吸附機構(gòu)(4)與第二吸附機構(gòu)(6)均采用真空負(fù)壓吸附，在每個吸附機構(gòu)上設(shè)置有真空吸盤，在所述安裝支架(I)上還設(shè)置有真空負(fù)壓腔，該真空負(fù)壓腔分別通過吸氣管道與每個吸附機構(gòu)的真空吸盤連接，在每個吸附機構(gòu)的吸氣管道上還安裝有電控氣閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，其特征在于:所述真空負(fù)壓腔中設(shè)置有真空隔膜泵或低速離心風(fēng)扇。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)飛行吸附式爬壁機器人，包括安裝支架、多個旋翼機構(gòu)以及無線控制模塊，在每個所述旋翼機構(gòu)的下方設(shè)置有第一吸附機構(gòu)，在所述安裝支架的側(cè)邊緣上還通過連接機構(gòu)連接有第二吸附機構(gòu)，在所述第二吸附機構(gòu)中還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于改變第二吸附機構(gòu)吸附面的朝向，所述無線控制模塊還分別與所述第一吸附機構(gòu)和第二吸附機構(gòu)相連并用于控制所述第一吸附機構(gòu)和第二吸附機構(gòu)的吸附狀態(tài)。其顯著效果是：具有可靈活切換的飛行、爬壁、棲息三種狀態(tài)；能夠適應(yīng)不同空間壁面，穩(wěn)定性高；機動性高，功耗低，可貼近壁面自由移動；適用范圍廣，具有良好的使用前景。
【IPC分類】B64C27-08, B62D57-04
【公開號】CN104648516
【申請?zhí)枴緾N201510066785
【發(fā)明人】葉兆虹, 孫躍, 徐康, 丁治強, 王旭東, 曾成
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月9日