一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到机器人、机械设计、机械传动和机械电子等技术领域，具体涉及到一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构。
【背景技术】
[0002]对于高层建筑，外墙的清洗成为越来越重要的问题，以前人工需要通过吊绳从天台向下清洗建筑高层玻璃外墙，这种方法危险，而且效率很低。高层外墙清洗机器人就是利用爬壁能力实现对外墙的清洗。这样不再需要工人悬挂在空中清洗外墙，同时提高了清洗的效率。但是重量问题一直是限制外墙清洁及维护机器人发展的重要原因，由于吸附力无法提供足够的支撑，使得机器人很难长时间在复杂的墙面上工作。目前，解决这类问题在于两个方面:一是机器人的轻量化，二是寻求更大的吸盘或者真空发生器。其中机器人轻量化是研究的主流方向，具体包括机构的优化、使用轻量化材料等，机构优化主要集中在腿部结构的设计上。但是作为机器人重要的活动部件，其自由度直接影响着机器人越障性和灵活性，但是多自由度的驱动意味着多电机和减速器，这无法实现轻量化的要求。腿部作为连接机器人的重要部件，在多足机器人设计中占有很大比重。
【发明内容】
[0003]本
【发明内容】
实质在有提供一种适用于外墙清洁及维护多足机器人腿部结构。旨在通过腿部结构轻量化结构设计，利用传动机构与腿部结构的良好配合，减轻多足机器人腿部质量，并使多足机器人保持足够的自由度跨越各种障碍。
[0004]本发明提出的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于包括下肢、小腿、吸盘、大腿、电机、第一级减速器、第二级减速器、联轴器和若干个法兰盘，大腿包括上下挡板和侧板;其中:
I号电机通过联轴器依次连接第一减速器和第二减速器，第二减速器的输出轴通过法兰盘与小腿固定连接；
大腿包括上挡板、下挡板和侧板，上挡板和下挡板呈拱形结构，上挡板和下挡板的两端分别通过螺栓连接，构成环形结构，侧板的两端分别固定于上挡板和下挡板两端的连接处；2号电机通过联轴器依次连接第三减速器和第四减速器;3号电机通过联轴器依次连接第五减速器和第六减速器;2号电机和3号电机对称布置，位于环形结构内，且2号电机和3号电机输出轴共线，2号电机的第四减速器固定于上挡板和下挡板一端的连接处，3号电机的第六减速器固定于上挡板和下挡板另一端的连接处;2号电机第二减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与小腿固定连接；3号电机第六减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与下肢一端固定连接。
[0005]本发明中，I号电机的第二减速器、2号电机的第四减速器和3号电机的第六减速器均为锥齿轮啮合传动。
[0006]本发明中，小腿为长方形板，其上开有半环形的卡槽，法兰盘上设有螺栓孔，法兰盘上部插入所述卡槽内，法兰盘通过其上的螺栓孔与小腿固定连接。
[0007]本发明中，上挡板和下挡板为不同弧度的拱形结构，侧板形状配合上挡板和下挡板结构，侧板上设有管道，用于放置传感器和电机线路。
[0008]本发明中，下肢上部为U型结构，用于安装真空发生器、真空气阀和真空传感器，下肢上开有半环形的卡槽，所述卡槽用于卡住法兰盘上部，并通过螺栓使下肢与法兰盘固定相连。
[0009]本发明中，小腿和下肢采用轻质铝合金材料，上挡板、下挡板和侧板采用碳纤维材料。
[0010]本发明中，I号电机、2号电机和3号电机分别连接控制器。
[0011]本发明一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，采用三个电机驱动三个关节，具有多自由度，可以保证机器人跨越各种障碍。各个部件结构简单，装配简便，便于维修。腿部与机器人基体连接定位精度高，连接方便，适用于各种多足机器人。
【附图说明】
[0012]图1是机器人腿部立体结构示意图；
图2是小腿零件图，a为主视图，b为俯视图；
图3是大腿结构示意图；
图4是下肢结构图，a为主视图，b为右视图；
图5是上挡板结构示意图；
图6是小挡板结构示意图；
图7是侧板结构示意图；
图8是法兰盘结构示意图；
图9是小腿转动副结构示意图；
图10是下肢转动副结构示意图；
图中标号:I为I号电机，2为第一减速器，3为第二减速器，4为第四减速器，5为第三级减速器，6为上挡板，7为2号电机，8为3号电机，9为第五减速器，10为第六减速器，11为下肢，12为吸盘，13为侧板，14为下挡板，15为小腿，16为法兰盘，17为键，18为输出轴。
【具体实施方式】
[0013]结合附图和实施案例对本发明作以下说明。
[0014]实施例1:如图1-10所示，本发明一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构主要包括下肢11、吸盘12、小腿15、大腿、I号电机I及其相应的第一级减速器2和第二级减速器3、2号电机7及其相应的第一级减速器4和第二级减速器5、3号电机8及其相应的第一级减速器9和第二级减速器10、若干个法兰盘16，大腿包括上挡板6、下挡板14和侧板13。其中:
如图1、图2和图9所示，第二减速器3通过螺栓与多足机器人基体连接。第二减速器的输出轴18通过键17与法兰盘16相连，法兰盘16通过螺栓孔与小腿15相连。I号电机的第二级减速器3通过锥齿轮传动将电机动力变为驱动小腿15前后运动。小腿15为长方形结构，其上开有半环形的卡槽，卡槽周围开有三个螺栓孔，通过半环形的卡槽与法兰盘相切合，使法兰盘16与小腿15固定连接。
[0015]如图1和图3、图5、图6和图7所示，2号电机7通过联轴器依次连接第三减速器5和第四减速器4，第四减速器4通过螺栓分别与上挡板6和下挡板14固定连接，3号电机8通过联轴器依次连接第五减速器9和第六减速器10，第六减速器10亦通过分别螺栓与上挡板6和下挡板14固定连接;侧板13通过螺栓分别固定在上挡板6和下挡板14上，上挡板6和下挡板14呈拱形，上挡板6和下挡板14的两边均具有用于螺栓连接的孔，侧板13上有用于安放电路的通道和用于螺栓连接的孔。第四减速器的输出轴18通过键17与法兰盘16相连，法兰盘16上有三个螺栓孔用于与小腿15固定连接，在小腿15上有容纳法兰盘16的半环形卡槽。2号电机7依次通过第三减速器5和第四减速器4传动变向驱动下肢运动。
[0016]如图1、图4和图10所示，下肢11上连接着吸盘12，其中下肢11上U型板上放置用于检验吸盘工作效果的传感器和真空阀体，下肢11通过螺栓与法兰盘16固定连接，法兰盘16通过键17与第六减速器的输出轴相连。法兰盘16上有用于螺栓连接的孔，下肢IlU型板上方有放置法兰盘的半环形的卡槽。3号电机8依次通过3号电机第五减速器9、第六减速器10传动变向驱动下肢运动。吸盘12可以通过真空力使机器人吸附在墙面上。
[0017]本发明一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构结构简单轻便，拥有三个驱动电机，适用于多足爬壁机器人，可以使其跨越各种障碍。
【主权项】
1.一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于包括下肢、小腿、吸盘、大腿、电机、减速器、联轴器和若干个法兰盘，大腿包括上下挡板和侧板;其特征在于: I号电机通过联轴器依次连接第一减速器和第二减速器，第二减速器的输出轴通过法兰盘与小腿固定连接； 大腿包括上挡板、下挡板和侧板，上挡板和下挡板呈拱形结构，上挡板和下挡板的两端分别通过螺栓连接，构成环形结构，侧板的两端分别固定于上挡板和下挡板两端的连接处；2号电机通过联轴器依次连接第三减速器和第四减速器;3号电机通过联轴器依次连接第五减速器和第六减速器;2号电机和3号电机对称布置，位于环形结构内，且2号电机和3号电机输出轴共线，2号电机的第四减速器固定于上挡板和下挡板一端的连接处，3号电机的第六减速器固定于上挡板和下挡板另一端的连接处;2号电机第二减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与小腿固定连接；3号电机第六减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与下肢一端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:I号电机的第二减速器、2号电机的第四减速器和3号电机的第六减速器均为锥齿轮嗤合传动。3.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:小腿为长方形板，其上开有半环形的卡槽，法兰盘上设有螺栓孔，法兰盘上部插入所述卡槽内，法兰盘通过其上的螺栓孔与小腿固定连接。4.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:上挡板和下挡板为不同弧度的拱形结构，侧板形状配合上挡板和下挡板结构，侧板上设有管道，用于放置传感器和电机线路。5.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:下肢上部为U型结构，用于安装真空发生器、真空气阀和真空传感器，下肢上开有半环形的卡槽，所述卡槽用于卡住法兰盘上部，并通过螺栓使下肢与法兰盘固定相连。6.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:小腿和下肢采用轻质铝合金材料，上挡板、下挡板和侧板采用碳纤维材料。7.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于:I号电机、2号电机和3号电机分别连接控制器。
【专利摘要】本发明是一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，下肢、小腿、吸盘、大腿及1、2、3号电机及其相应的第一级减速器和第二级减速器、联轴器、法兰盘，大腿包括上、下挡板和侧板。上、下挡板分别与位于小腿和大腿之间的第四减速器、大腿和下肢之间的第六减速器固定相连，并且保证两电机输出轴共线，侧板通过孔与上下挡板成固定连接。电机、第一级减速器与第二级减速器依次通过联轴器传动，第二级减速器轴与法兰盘通过键传动，法兰盘与大腿、小腿和下肢之间通过多螺栓固定连接，驱动小腿向前运动的第二级减速器固定在多足机器人基体上，下肢上安装有吸盘。本发明适用于多足机器人或爬壁机器人等。
【IPC分类】B62D57/024
【公开号】CN105711674
【申请号】CN201610211302
【发明人】王昆, 牟玉壮
【申请人】同济大学