专利名称：两段式爬壁机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种两段式的、以真空吸盘作为吸附体的爬壁机器人。
背景技术：
随着城市建设的现代化程度越来越高，城市建筑物也越来越趋向于摩天化，这样就需要进行许多的壁面作业。很多高楼的玻璃墙面清洗工作，由人来完成既不方便也不安全，而爬壁机器人就可以代替人来完成这项危险的工作。爬壁机器人是能够在垂直峭壁上进行作业的机器人，它作为高空极限作业的ー种自动机械装置，越来越受到人们的重视。此夕卜，爬壁机器人通过装载不同的执行机构能够实现不同的作用功能，可以运用于对核废液储蓄罐进行检查、测厚，探伤等核エ业；安装瓷砖、较高光滑墙面油漆清理，高楼玻璃擦洗等建筑エ业；对船体或内壁进行喷涂、大型船壳焊接等造船工业；以及街道路ロ的临时监控与信息收集、机器人立体网络化通讯、高楼或电梯井的电线老化检查等。在工作中，爬壁机 器人必须具有以下几种功能(I)能够在倾斜面或垂直的光滑可吸附面上前进、后退；(2)有足够的动カ拖动负载；(3)运动要有足够的精确度和可控性；(4)动カ系统能够频发的启动和停止。可见，爬壁机器人的动カ系统是机器人设计中最重要的ー个系统。动カ部分是整个机器人动カ的源泉，它直接负责给机器人提供动力，驱动机器人在控制策略下在斜面上按照要求带动负载移动，以完成相应的任务。
实用新型内容本实用新型针对现有城市高空作业的需求，提出一种爬壁机器人，其具有更牢固、可靠的动力系统。本实用新型所采用的技术方案是一种两段式爬壁机器人，包括上体部分，所述上体部分包括上体基座，以及设置在上体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；下体部分，所述下体部分包括下体基座，以及设置在下体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；使得所述上体基座与下体基座之间的相对距离实现伸长和缩短的伸缩驱动部分。本实用新型所达到的有益效果是该机器人可用于为高空作业人员运送工具等物品，以及代替人工自行完成高空作业，携帯其他机器人，进行组合完成更具有难度的高空各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护或者电カ系统架设电缆等工作。
图I为爬壁机器人整体结构示意图；图2为图I中机器人底部结构示意图；图3为图I中机器人上部结构示意图。
具体实施方式
[0009]參见图I所示的爬壁机器人，其主要包括上体部分I、下体部分2以及伸缩驱动部分3。其中上体部分I包括上体基座10，以及设置在上体基座10上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构11 ;下体部分2同样包括下体基座20，以及设置在下体基座20上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构21 ;所述伸缩驱动部分3使得所述上体基座10与下体基座20之间的相对距离实现伸长和缩短。所述上体部分I与所述下体部分2的结构大致是相同的，二者的吸盘机构11、21也具有相同的结构，因此将以上体部分I为例说明该爬壁机器人的具体结构。參见图2、图3所示，所述吸盘机构11包括固定在上体基座10上的直线电机12作为动カ源；U型连杆13，所述U型连杆13的中部固定在直线电机12的输出轴，所述U型连杆13具有第一端和第二端；转动设置在上体基座10上的第一吸盘固定杆14、转动设置在上体基座10上的第二吸盘固定杆15，所述第一吸盘固定杆14通过第一连杆141连接至U型连杆13的第一端，所述第二吸盘固定杆15通过第二连杆151连接至U型连杆13的第ニ端；固定在所述第一吸盘固定杆14以及第ニ吸盘固定杆15上的吸盘16，上体部分I的各 吸盘16位于同一平面上，下体部分2所包括的各吸盘同样位于同一平面上。所述直线电机12的输出轴驱动U型连杆13上下移动，U型连杆13的第一端、第二端分别与第一连杆141、第二连杆151通过销钉铰接形成转动副并使第一吸盘固定杆14、第二吸盘固定杆15转动，从而带动吸盘16靠近或者远离壁面。当吸盘16靠近壁面时，采用真空吸压机对吸盘16进行抽气，使得吸盘16贴住壁面；当真空吸压机对吸盘16通气时，吸盘16脱离壁面。在本实施例中，所述上体基座10上固定有枢轴17，所述第一吸盘固定杆14、第二吸盘固定杆15均转动设置在枢轴17上，因此形成相对上体基座10的转动连接。尤其的，所述第二吸盘固定杆15为ー根，而所述第一吸盘固定杆14有两根，分别位于第二吸盘固定杆15的两侧；而两根第一吸盘固定杆14通过固定杆140连接,所述固定杆140与第一连杆141转动连接，从而连接至U型连杆13的第一端。或者两根第一吸盘固定杆14与固定杆140 —体成型,形成ー个整体。米用两根第一吸盘固定杆14配合中间ー根第二吸盘固定杆15的结构，能够形成更加稳定、可靠的吸附力，确保爬壁机器人保持在壁面上。參见图2、图4,所述伸缩驱动部分3包括固定在下体基座20上的滑动导杆31,所述滑动导杆31滑动套设于上体基座10上的导套32内，所述滑动导杆31与导套32最优选为两组，使得下体基座20与上体基座10的在同一平面内形成ー个整体，对下体基座20相对上体基座10的运动范围限定为直线运动。所述伸缩驱动部分3还包括固定在下体基座20上的旋转电机33，固定在旋转电机33输出轴上的齿轮34，固定在上体基座10上的与所述齿轮34配合的齿条35。通过旋转电机33的驱动，可以实现上体基座10与下体基座20之间相对距离的伸縮。可以理解的，该爬壁机器人需要携带电源，通常是蓄电池，蓄电池优选固定在下体基座20上(使得重心更加稳定的考虑)。该机器人还配备适当的控制系统以实现各种动作或者远程控制等，此部分内容并非本专利的重点与核心所在，因此不再赘述。另外，与真空吸压机连接的气动管路图中也未示出。如上便是对该两段式爬壁机器人结构的描述。该机器人的爬壁过程原理如下当机器人向上爬壁时，首先打开电源，真空吸压机对各吸盘抽气，机器人吸附于壁面，然后，步骤(a)，保持下体部分2的吸盘机构21相对壁面处于吸附状态，对上体部分I的吸盘通气，驱动直线电机使得上体部分I的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动上体部分I相对下体部分2伸长至最大行程；步骤(b)，驱动直线电机使得上体部分I的吸盘靠近壁面，对上体部分I的吸盘抽气、使得上体部分I吸附于壁面，对下体部分2的吸盘通气，驱动直线电机使得下体部分2的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动下体部分2相对上体部分I缩短至起点位置；步骤(c)，驱动直线电机使得下体部分2的吸盘靠近壁面，对下体部分2的吸盘抽气、使得下体部分2吸附于壁面，对上体部分I的吸盘通气，驱动直线电机使得上体部分I的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动上体部分I相对下体部分2伸长至最大行程。交替执行步骤(b)与步骤(C)，使得机器人上爬。到达预定位置时，上体部分I以及下体部分2的吸盘都吸附于吸附体，使机器人更加牢固、稳定。当机器人向下爬壁时，首先打开电源，真空吸压机对各吸盘抽气，机器人吸附于壁面，然后，步骤(a’)，保持上体部分I的吸盘机构11相对壁面处于吸附状态，对下体部分
2的吸盘通气，驱动直线电机使得下体部分2的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动上体部分I相对下体部分2伸长至最大行程；步骤(b’)，驱动直线电机使得下体部分2的吸盘靠近壁面，对下体部分2的吸盘抽气、使得下体部分2吸附于壁面，对上体部分I的吸盘通气，驱动直线电机使得上体部分I的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动上体部分I相对下体部分2缩短至起点位置；步骤(c’)，驱动直线电机使得上体部分I的吸盘靠近壁面，对上体部分I的吸盘抽气、使得上体部分I吸附于壁面，对下体部分2的吸盘通气，驱动直线电机使得下体部分2的吸盘远离壁面，伸缩驱动部分3驱动下体部分2相对上体部分I伸长至最大行程。交替执行步骤(b’ )与步骤(c’)，使得机器人下爬。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种两段式爬壁机器人，其特征在于包括上体部分，所述上体部分包括上体基座，以及设置在上体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；下体部分，所述下体部分包括下体基座，以及设置在下体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；使得所述上体基座与下体基座之间的相对距离实现伸长和缩短的伸缩驱动部分。
2.如权利要求I所述的两段式爬壁机器人，其特征在于所述下体部分的吸盘机构与上体部分的吸盘机构结构相同。
3.如权利要求2所述的两段式爬壁机器人，其特征在于所述上体部分的吸盘机构包括固定在上体基座上的直线电机；U型连杆,所述U型连杆的中部固定在直线电机的输出轴，所述U型连杆具有第一端和第二端；转动设置在上体基座上的第一吸盘固定杆、转动设置在上体基座上的第二吸盘固定杆，所述第一吸盘固定杆通过第一连杆连接至U型连杆的第一端，所述第二吸盘固定杆通过第二连杆连接至U型连杆的第二端；固定在所述第一吸盘固定杆以及第二吸盘固定杆上的吸盘，上体部分的各吸盘位于同一平面上。
4.如权利要求3所述的两段式爬壁机器人，其特征在于下体部分也包括吸盘，下体部分的各吸盘位于同一平面上。
5.如权利要求3所述的两段式爬壁机器人，其特征在于上体基座上固定有枢轴，所述第一吸盘固定杆、第二吸盘固定杆均转动设置在枢轴上。
6.如权利要求5所述的两段式爬壁机器人，其特征在于所述第二吸盘固定杆为ー根，所述第一吸盘固定杆为两根，分别位于第二吸盘固定杆的两侧；两根第一吸盘固定杆通过固定杆连接，所述固定杆与第一连杆转动连接。
7.如权利要求6所述的两段式爬壁机器人，其特征在于两根第一吸盘固定杆与固定杆一体成型。
8.如权利要求I所述的两段式爬壁机器人，其特征在于所述伸缩驱动部分包括固定在下体基座上的滑动导杆，所述滑动导杆滑动套设于上体基座上的导套内；固定在下体基座上的旋转电机，固定在旋转电机的输出轴上的齿轮，固定在上体基座上的与所述齿轮配合的齿条。
9.如权利要求8所述的两段式爬壁机器人，其特征在于所述滑动导杆与滑动导套为两组。
专利摘要本实用新型涉及一种两段式爬壁机器人，适用于各种不同技术领域的高空作业。机器人包括上体部分，所述上体部分包括上体基座，以及设置在上体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；下体部分，所述下体部分包括下体基座，以及设置在下体基座上的相对壁面具有吸附和脱离状态的吸盘机构；使得所述上体基座与下体基座之间的相对距离实现伸长和缩短的伸缩驱动部分。该机器人可用于为高空作业人员运送工具等物品，以及代替人工自行完成高空作业，携带其他机器人，进行组合完成更具有难度的高空各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护或者电力系统架设电缆等工作。
文档编号B62D57/024GK202593670SQ20122017201
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者陈斌, 刘博敏, 张克松, 解得官 申请人:上海电机学院