一种全平面爬壁机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种平移运动的爬壁的机器人。

背景技术：

爬壁机器人是一种利用现代科技，在倾斜或垂直壁面上攀爬并进行各种作业的特种机器人，目前多用于高楼外壁清洗、渔船内外壁检查、航天检查等工作，具有广泛的应用前景。

现有的爬壁机器人以吸附方式分类可主要分为真空吸附式、电磁吸附式以及仿生吸附式爬壁机器人。电磁吸附式爬壁机器人能够产生可观的吸附力，但只适用于导磁壁面，应用场合适应性不够理想；仿生吸附式爬壁机器人灵活性强，但移动速度慢且腿足关节复杂不易维修，制造和维护成本均较高；真空吸附式爬壁机器人适用于较为平整的壁面，应用相对广泛，技术最为成熟。

无论是真空吸附式、电磁吸附式以及仿生吸附式爬壁机器人均设有转向机构，当爬壁机器人移动的目标位置不在当前行进方向上时，爬壁机器人往往需要进行直线行进动作和扭动躯体的拐弯动作的多次切换才能移动至目标位置，动作繁琐、移动效率低。同时，现有的真空吸附式爬壁机器人虽已基本能够适应曲率小的光滑曲面及带有微小裂缝的平整壁面的攀爬需要，但提高其吸附稳定性需要通过增加其足部的吸附面积来实现，这将不可避免地增加其足部与壁面分离时的阻力，导致其移动效率更低。因此，现有的爬壁机器人存在移动效率低和难以兼顾吸附稳定性和移动效率的问题。

技术实现要素：

本实用新型正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种全平面爬壁机器人。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：一种全平面爬壁机器人，包括躯干、正交对称设于所述躯干周向的至少四个腿足部结构及用于驱动各所述腿足部结构动作的驱动结构；

足部外壳连接于腿部末端，其底端依此连接并密封连通连接管、导气管及吸盘，吸附气泵连接固定于所述足部外壳上，其输出端与所述连接管密封连通，构成所述腿足部结构；

所述腿部前端与所述躯干连接固定，所述连接管和所述导气管由刚性材料制成，对称设置的一组所述腿足部结构中至少一个的所述腿部为呈杆状的可伸缩结构，所述驱动结构用于驱动所述可伸缩结构做沿自身轴线的伸缩动作。

进一步的，每个所述足部外壳对应的吸盘的数量成对设置，各所述吸盘对称布置于对应的所述足部外壳底部两侧；

还包括分气管和对应所述吸盘的数量设置的各导气软管，所述吸附气泵的输出端依次通过分气管、各所述导气软管、各所述连接管及各所述导气管与各所述吸盘密封连通。

进一步的，所述足部外壳呈中空结构，所述分气管和各所述导气软管设于所述足部外壳内。

进一步的，所述驱动结构包括气泵和各驱动气路，对称设置的一组所述腿足部结构中至少一个的所述腿部为气缸，所述驱动结构的数量对应所述气缸的数量设置；所述气缸的输出端与对应的所述足部外壳连接固定，各所述气泵的输出端分别通过各所述驱动气路与各所述气缸的缸体对应密封连通。

进一步的，所述躯干呈中空结构，各所述驱动气路设于所述躯干内。

进一步的，所述腿足部结构的数量为四个，且每个所述腿足部结构的腿部均为可伸缩结构。

本实用新型提供了一种全平面爬壁机器人，具有以下有益效果：

1、本实用新型的爬壁机器人的机器人采用躯干周向对称设置各腿足部结构的整体对称结构形式，通过各腿部的伸缩动作配合吸盘实现爬壁机器人沿各腿部轴向的平移动作，爬壁机器人的整个运动过程均为平面移动，无躯体的扭转动作，大大简化了爬壁运动过程，提高了机器人动作的灵活性和移动效率；

2、本实用新型的吸附气泵可抽出对应的吸盘与壁面之间的空气，使吸盘与壁面之间产生负压环境，进而使吸盘稳固吸附于壁面上，大大提高了爬壁机器人工作的安全性和稳定性，同时提高了爬壁机器人对壁面环境的适应性；

3、本实用新型的每个足部外壳可对应设置多个吸盘，多个吸盘构成的吸盘组相较于单个吸盘吸附更为稳固，进一步提高了爬壁机器人工作的安全性和稳定性；

4、本实用新型的爬壁机器人可由气泵驱动，并以气路控制，无需设置大量传感器，结构简单、操作使用便捷，能耗和制造成本低，具有良好的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型的主视半剖结构示意图。

图中：

1、躯干；2、腿足部结构，21、腿部，22、足部外壳，23、连接管，24、导气管，25、吸盘，26、导气软管，27、吸附气泵，28、分气管；3、驱动结构，31、气泵，32、驱动气路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图2所示，其结构关系为：包括躯干1、正交对称设于躯干1周向的至少四个腿足部结构2及用于驱动各腿足部结构2动作的驱动结构3；

足部外壳22连接于腿部21末端，其底端依此连接并密封连通连接管23、导气管24及吸盘25，吸附气泵27连接固定于足部外壳22上，其输出端与连接管23密封连通，构成腿足部结构2；吸附气泵27进行抽气时，可抽出对应的吸盘25与壁面之间的空气，使吸盘25与壁面之间产生负压环境，进而使吸盘25稳固吸附于壁面上；

腿部21前端与躯干1连接固定，连接管23和导气管24由刚性材料制成，对称设置的一组腿足部结构2中至少一个的腿部21为呈杆状的可伸缩结构，驱动结构3用于驱动可伸缩结构做沿自身轴线的伸缩动作；驱动结构3驱动对应的可伸缩结构做沿自身轴线的伸缩动作，可配合对应吸盘25实现爬壁机器人沿该可伸缩结构的轴线向平移运动。

优选的，每个足部外壳22对应的吸盘25的数量成对设置，各吸盘25对称布置于对应的足部外壳22底部两侧；

还包括分气管28和对应吸盘25的数量设置的各导气软管26，吸附气泵27的输出端依次通过分气管28、各导气软管26、各连接管23及各导气管24与各吸盘25密封连通。

优选的，足部外壳22呈中空结构，分气管28和各导气软管26设于足部外壳22内。

优选的，驱动结构3包括气泵31和各驱动气路32，对称设置的一组腿足部结构2中至少一个的腿部21为气缸，驱动结构3的数量对应气缸的数量设置；气缸的输出端与对应的足部外壳22连接固定，各气泵31的输出端分别通过各驱动气路32与各气缸的缸体对应密封连通。

优选的，躯干1呈中空结构，各驱动气路32设于躯干1内。

优选的，腿足部结构2的数量为四个，且每个腿足部结构2的腿部21均为可伸缩结构。

具体工作时，爬壁机器人进行沿任一腿部21轴线向运动时，其一个步距的动作按下述过程进行，以具有a、b、c、d四组腿足部结构2的爬壁机器人向a组的腿足部结构2方向运动为例：

步骤一，a组和c组的吸附气泵27抽气，使a组和c组的各吸盘25稳固吸附于壁面，b组和d组的吸附气泵27打气，使b组和d组的各吸盘25脱离与壁面的吸附；

步骤二，a组和c组的气泵31工作，分别抽气和打气，使对应的腿部21分别缩短和伸长，带动躯干1及b组和d组的腿足部结构2朝向a组的腿足部结构2的方向平移，随后b组和d组的吸附气泵27抽气，使b组和d组的各吸盘25稳固吸附于壁面；

步骤三，a组和c组的吸附气泵27打气，使a组和c组的各吸盘25脱离与壁面的吸附，随后a组和c组的气泵31分别打气和抽气，使对应的腿部21分别伸长和缩短复位，完成一个步距的动作。

循环重复上述过程即可实现爬壁机器人沿任一腿部21轴线向的运动。实际使用时，可根据需要使a组和c组的两个腿部21中的任一个动作，或两个同时协调动作，并可通过调节腿部21动作的行程和频率来调节爬壁机器人的移动速度。

爬壁机器人进行非沿腿部21轴线向的斜向运动时，其一个步距的动作按下述过程进行，以具有a、b、c、d四组腿足部结构2的爬壁机器人向a组和b组的腿足部结构2之间的方向斜向运动为例：

步骤一，c组和d组的吸附气泵27抽气，使c组和d组的各吸盘25稳固吸附于壁面，a组和b组的吸附气泵27打气，使a组和b组的各吸盘25脱离与壁面的吸附；

步骤二，a～d四组的气泵31均打气，使四个腿部21均伸长，带动躯干1及a足和b足的腿足部结构2朝向a组和b组的腿足部结构2之间的方向斜向平移，随后a组和b组的吸附气泵27抽气，使a组和b组的各吸盘25稳固吸附于壁面；

步骤三，c组和d组的吸附气泵27打气，使c组和d组的各吸盘25脱离与壁面的吸附，随后a～d四组的气泵31均抽气，使四个腿部21缩短复位，完成一个步距的动作。

循环重复上述过程即可实现爬壁机器人非沿腿部21轴线向的斜向运动，实际使用时，可根据需要使a组和b组的两个腿部21或c组和d组的两个腿部21动作，也可使a～d四组的四个腿部21同时协调动作，并可通过协调各腿部21动作的行程和频率来调节爬壁机器人的移动速度以及斜向运动的角度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。