本发明涉及特种机器人技术领域，特别是涉及一种爬壁机器人。
背景技术：
目前，高层超高层建筑越来越多，这些高层建筑多以瓷砖或玻璃幕墙作为墙壁外立面，装修时有时会对其喷绘不同的图案或字体，同时每过一段时间都需要对其外表面进行清洗等高空作业。现有的外墙表面的喷绘和清洁等工作大多数是由人工来进行完成的，其工作效率低下，耗时长，且由于高空作业存在很多不安全因素，存在极大的安全隐患。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种爬壁机器人，能够在竖直光滑壁面等危险环境下移动和作业，且操作方便，移动灵活可靠，控制简单，具有良好操作性能。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种爬壁机器人，包括前半身、后半身、转向机构组件、腿部吸盘组件和尾部夹具头组件，所述前半身和后半身通过转向机构组件链接，所述腿部吸盘组件分别安装在前半身和后半身上，通过齿轮联动使得机器人左右运动协调，通过电磁继电器完成吸盘吸气和排气动作，从而达到机器人吸附墙壁的目的。
所述前半身包括前底板、plc控制器、光电素子、减速电机、真空发生器、轴承支座、传动齿轮、电机齿轮和连杆铰链座，所述plc控制器、光电素子、减速电机、真空发生器、轴承支座均通过螺钉安装在前底板上，传动齿轮通过旋转轴安装在轴承支座上，并与电机齿轮啮合联动，电机齿轮直接由螺钉紧固在减速电机轴上；所述连杆铰链座安装在传动齿轮和电机齿轮上；所述光电素子安装在前底板上，信号片设在传动齿轮和电机齿轮上，通过光电素子设立减速电机的原点位，通过减速电机自带的编码器精准记录爬壁机器人前进的距离；所述plc控制器控制整个机器人的运动包括减速电机、电磁继电器和真空发生器。
所述连杆铰链座包括连杆轴、法兰轴承和紧固螺钉，所述法兰轴承通过连杆轴和紧固螺钉与齿轮连接。
所述后半身包括后底板、电机安装板、减速电机、光电素子、轴承支座、电机齿轮、传动齿轮和连杆铰链座，所述电机安装板光电素子、轴承支座均通过螺钉安装在后底板上，所述减速电机安装在电机安装板上，所述传动齿轮通过旋转轴安装在轴承支座上，并与电机齿轮啮合联动，电机齿轮直接由螺钉紧固在减速电机轴上；所述连杆铰链座安装在传动齿轮和电机齿轮上；所述光电素子安装在后底板上，信号片设在两个齿轮上，通过光电素子设立减速电机的原点位，通过减速电机自带的编码器精准记录爬壁机器人前进的距离。
所述转向机构组件包括转向连接板、转向固定座和转向垫板；转向机构组件一端通过转向固定座固定在后半身上的减速电机轴上，另一端通过螺钉紧固在前半身上，转向垫板用于平衡转向固定座的厚度；转向机构组件通过后半身的减速电机为动力源，使得前半身与后半身发生角度偏移从而达到转向的作用。
所述腿部吸盘组件包括腿臂、电磁继电器、真空吸盘、铰接组件一、连杆和铰接组件二，四个腿部吸盘组件分别安装在机器人四个齿轮连杆铰链座上；真空吸盘安装在电磁继电器末端，电磁继电器通过螺钉紧固在腿臂末端，连杆一端通过铰接组件一安装在腿臂上，另一端通过铰接组件二安装在轴承支座上；工作时，爬壁机器人模仿壁虎行走形式，其四条腿中只有两条腿吸附在壁面上，其余两条腿悬空向前行走，通过电磁继电器完成机器人腿部的抬腿和吸附动作。
所述铰接组件一包括铰链轴一、法兰轴承和螺钉，所述法兰轴承相对内嵌在腿臂上的通孔内，所述法兰轴承的法兰面与腿臂表面贴合，所述铰链轴一贯穿于法兰轴承内孔，通过螺钉紧固在法兰轴承中，使其自由转动。
所述铰接组件二包括铰链轴二、轴套、垫片和螺钉，所述铰链轴二贯穿连杆一侧通孔和轴承支座内孔，连杆与轴承支座通过轴套隔开，所述垫片压在轴承支座上通过螺钉紧固，使其连杆与铰链轴二之间无轴向窜动，从而构成一副铰链组件。
所述尾部夹具头组件包括快换夹具头、尾臂和调整垫片，所述快换夹具头通过螺钉安装在尾臂尾部，能够安装多种用途的操作末端，尾部夹具头组件通过螺钉安装在机器后半身尾部，调整垫片调节机器人操作末端的高度；工作时，快换夹具头底部为万向轴承支撑，与其余两吸附腿构成三点一面的工作平面，保证机器人工作平稳。
更进一步地，所述爬壁机器人整体安装板件都是采用碳纤维板制作而成，因工艺简单、且具有质量轻、高强度高性能的特点，使机器人整体质量较轻且性能较为优异。
与现有技术相比，本发明的有益成果是：
本发明机器人控制简单，设计精巧，能够在光滑的壁面上灵活行走，所需电力及气源可以自身供应，且爬行安全可靠；此外，因其末端具有快换能力，使得机器人可以搭载不同功能的操作末端，完成清洁、喷涂、测量、勘探等工作。
附图说明
图1为本发明的爬壁机器人整体轴侧图；
图2为本发明的爬壁机器人前半身轴侧图；
图3为本发明的爬壁机器人前半身反面正视图；
图4为本发明的爬壁机器人前半身连杆铰链座和齿轮安装部位剖视图；
图5为本发明的爬壁机器人后半身正侧图；
图6为本发明的爬壁机器人后半身反面轴侧图；
图7为本发明的爬壁机器人后半身连杆铰链座和齿轮安装部位剖视图；
图8为本发明的爬壁机器人转向机构组件轴侧视图；
图9为本发明的爬壁机器人腿部吸盘组件轴侧视图；
图10为本发明的爬壁机器人铰链组件一剖视图；
图11为本发明的爬壁机器人铰链组件二剖视图；
图12为本发明的爬壁机器人尾部夹具头组件轴侧视图。
具体实施方式
以下将参照附图所示的本发明的具体实施例对以上概述进行具体的说明。
如图1所示，一种爬壁机器人，包括前半身1、后半身2、转向机构组件3、腿部吸盘组件4和尾部夹具头组件5，所述前半身1和后半身2通过转向机构组件3链接，所述腿部吸盘组件4分别安装在前半身1和后半身2上，通过齿轮联动使得机器人左右运动协调，通过电磁继电器42完成吸盘43吸气和排气动作，从而达到机器人吸附墙壁的目的。所述爬壁机器人整体运动通过plc控制，可以控制机器人运动稳定，自主根据工作环境操作。
如图2、图3和图4所示为爬壁机器人前半身1以及内部结构视图，所述前半身1包括前底板11、plc控制器12、光电素子13、减速电机14、真空发生器15、轴承支座16、传动齿轮17、电机齿轮18和连杆铰链座19，所述plc控制器12、光电素子13、减速电机14、真空发生器15、轴承支座16均通过螺钉安装在前底板11上，传动齿轮17通过旋转轴20安装在轴承支座16上，并与电机齿轮18啮合联动，电机齿轮18直接由螺钉紧固在减速电机14轴上；所述连杆铰链座19安装在传动齿轮17和电机齿轮18上；所述光电素子13安装在前底板11上，信号片设在传动齿轮17和电机齿轮18上，通过光电素子13设立减速电机14的原点位，通过减速电机14自带的编码器精准记录爬壁机器人前进的距离；所述plc控制器12控制整个机器人的运动包括减速电机14、电磁继电器42和真空发生器15。
所述连杆铰链座19包括连杆轴191、法兰轴承192和紧固螺钉193，所述法兰轴承192通过连杆轴191和紧固螺钉193与齿轮连接。
如图5、图6和图7所示为爬壁机器人后半身2以及内部结构视图，所述后半身2包括后底板21、电机安装板22、减速电机14、光电素子13、轴承支座16、电机齿轮18、传动齿轮17和连杆铰链座19，所述电机安装板22、光电素子13、轴承支座16均通过螺钉安装在后底板21上，所述减速电机14安装在电机安装板22上，所述传动齿轮17通过旋转轴20安装在轴承支座16上，并与电机齿轮18啮合联动，电机齿轮18直接由螺钉紧固在减速电机14轴上；所述连杆铰链座19安装在传动齿轮17和电机齿轮18上；所述光电素子13安装在后底板21上，信号片设在两个齿轮上，通过光电素子13设立减速电机14的原点位，通过减速电机14自带的编码器精准记录爬壁机器人前进的距离。
如图8所示为爬壁机器人转向机构组件3视图，结合图1，所述转向机构组件3包括转向连接板31、转向固定座32和转向垫板33；转向机构组件3一端通过转向固定座32固定在后半身2上的减速电机14轴上，另一端通过螺钉紧固在前半身1上，转向垫板33用于平衡转向固定座32的厚度；转向机构组件3通过后半身2的减速电机14为动力源，使得前半身1与后半身2发生角度偏移从而达到转向的作用。
如图9、图10和图11所示为爬壁机器人腿部吸盘组件4视图以及内部结构视图，所述腿部吸盘组件4包括腿臂41、电磁继电器42、真空吸盘43、铰接组件一45、连杆46和铰接组件二47，四个腿部吸盘组件4分别安装在机器人四个齿轮连杆铰链座19上；真空吸盘43安装在电磁继电器42末端，电磁继电器42通过螺钉紧固在腿臂41末端，连杆46一端通过铰接组件一45安装在腿臂41上，另一端通过铰接组件二47安装在轴承支座16上；工作时，爬壁机器人模仿壁虎行走形式，其四条腿中只有两条腿吸附在壁面上，其余两条腿悬空向前行走，通过电磁继电器42完成机器人腿部的抬腿和吸附动作。
所述铰接组件一45包括铰链轴一451、法兰轴承192和螺钉474，所述法兰轴承192相对内嵌在腿臂41上的通孔内，所述法兰轴承192的法兰面与腿臂41表面贴合，所述铰链轴一451贯穿于法兰轴承192内孔，通过螺钉474紧固在法兰轴承192中，使其自由转动。
所述铰接组件二47包括铰链轴二471、轴套472、垫片473和螺钉474，所述铰链轴二471贯穿连杆46一侧通孔和轴承支座16内孔，连杆46与轴承支座16通过轴套472隔开，所述垫片473压在轴承支座16上通过螺钉474紧固，使其连杆46与铰链轴二471之间无轴向窜动，从而构成一副铰链组件。
如图12所示为爬壁机器人尾部夹具头组件5视图，所述尾部夹具头组件5包括快换夹具头51、尾臂52和调整垫片53，所述快换夹具头51通过螺钉安装在尾臂52尾部，能够安装多种用途的操作末端，尾部夹具头组件5通过螺钉安装在机器后半身2尾部，调整垫片53调节机器人操作末端的高度；工作时，快换夹具头51底部为万向轴承支撑，与其余两吸附腿构成三点一面的工作平面，保证机器人工作平稳。
本实施例提供的爬壁机器人在壁面工作过程中，采用曲柄连杆机构带动机器人四条可吸附光滑壁面的真空吸盘腿运动，平稳性与可操作性优越于轮式运动；其中对角线两个腿的抬腿和吸附动作为同步动作，使得机器人可以有规律的向前移动工作；转向机构组件可以很好地控制机器人前进方向；腿部吸盘组件具有良好的适应性，可在光滑平面或曲面的环境下工作；尾部夹具头组件可搭载不同工作的操作末端，使其用途广泛。