防倾覆装置和具有该防倾覆装置的爬壁机器人的制作方法

本发明涉及防倾覆装置，还涉及具有该防倾覆装置的爬壁机器人。

背景技术：

对于爬壁机器人来说，保证爬壁机器人在负载下能稳定地在垂直的壁面上吸附与爬行，不会有诸如下滑、遇障倾覆等失效形式产生，是保证爬壁机器人完成其任务首要、也是最基本的要求。当爬壁机器人倾覆发生时，爬壁机器人不但无法进行正常地吸附与行走，当没有安全绳索时，爬壁机器人会掉落于地面，导致爬壁机器人损坏。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出防倾覆装置和具有该防倾覆装置的爬壁机器人。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种防倾覆装置，所述防倾覆装置包括：第一车体和第二车体，所述第一车体和所述第二车体沿第一方向间隔开地设置；安装轴；传动件，所述传动件可旋转地套设在所述安装轴上；第一弹性件，所述第一弹性件的第一端部与所述第一车体相连，所述第一弹性件的第二端部与所述传动件相连；和第二弹性件，所述第二弹性件的第一端部与所述第二车体相连，所述第二弹性件的第二端部与所述传动件相连，其中所述安装轴在所述第一方向上位于所述第一弹性件的第二端部与所述第二弹性件的第二端部之间。

根据本发明实施例的防倾覆装置具有防止爬壁机器人倾覆、提高爬壁机器人运动稳定性的优点。

另外，根据本发明上述实施例的防倾覆装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述传动件沿所述第一方向延伸，所述安装轴沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向。

根据本发明的一个实施例，所述第一弹性件和所述第二弹性件中的每一者沿第三方向延伸，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向中的每一者。

根据本发明的一个实施例，所述防倾覆装置进一步包括：第一限位件和第二限位件，所述第一限位件的第一端部可旋转地设在所述安装轴上，所述第一限位件的第二端部可旋转地设在所述第一车体上，所述第二限位件的第一端部可旋转地设在所述安装轴上，所述第二限位件的第二端部可旋转地设在所述第一车体上，其中所述第一车体和所述传动件中的每一者在所述第二方向上位于所述第一限位件与所述第二限位件之间；以及第三限位件和第四限位件，所述第三限位件的第一端部可旋转地设在所述安装轴上，所述第三限位件的第二端部可旋转地设在所述第二车体上，所述第四限位件的第一端部可旋转地设在所述安装轴上，所述第四限位件的第二端部可旋转地设在所述第二车体上，其中所述第二车体和所述传动件中的每一者在所述第二方向上位于所述第三限位件与所述第四限位件之间。

根据本发明的一个实施例，所述安装轴具有在所述第二方向上相对的第一端面和第二端面，所述防倾覆装置进一步包括：第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓设在所述第一端面上，所述第二螺栓设在所述第二端面上，其中所述第一限位件的第一端部和所述第三限位件的第一端部都可旋转地设在所述第一螺栓的螺杆上，所述第一限位件的第一端部和所述第三限位件的第一端部在所述第二方向上都位于所述第一螺栓的螺帽与所述第一端面之间；所述第二限位件的第一端部和所述第四限位件的第一端部都可旋转地设在所述第二螺栓的螺杆上，所述第二限位件的第一端部和所述第四限位件的第一端部在所述第二方向上都位于所述第二螺栓的螺帽与所述第二端面之间；第三螺栓和第四螺栓，所述第三螺栓和所述第四螺栓中的每一者设在所述第一车体上，所述第一限位件的第二端部可旋转地设在所述第三螺栓的螺杆上，所述第一限位件的第二端部在所述第二方向上位于所述第三螺栓的螺帽与所述第一车体之间，所述第二限位件的第二端部可旋转地设在所述第四螺栓的螺杆上，所述第二限位件的第二端部在所述第二方向上位于所述第四螺栓的螺帽与所述第一车体之间；以及第五螺栓和第六螺栓，所述第五螺栓和所述第六螺栓中的每一者设在所述第二车体上，所述第三限位件的第二端部可旋转地设在所述第五螺栓的螺杆上，所述第三限位件的第二端部在所述第二方向上位于所述第五螺栓的螺帽与所述第二车体之间，所述第四限位件的第二端部可旋转地设在所述第六螺栓的螺杆上，所述第四限位件的第二端部在所述第二方向上位于所述第六螺栓的螺帽与所述第二车体之间。

根据本发明的一个实施例，所述第一限位件上设有第一长圆孔，所述第三螺栓穿过所述第一长圆孔；所述第二限位件上设有第二长圆孔，所述第四螺栓穿过所述第二长圆孔；所述第三限位件上设有第三长圆孔，所述第五螺栓穿过所述第三长圆孔；所述第四限位件上设有第四长圆孔，所述第六螺栓穿过所述第四长圆孔。

根据本发明的一个实施例，所述第一弹性件和所述第二弹性件中的每一个为螺旋弹簧，所述防倾覆装置进一步包括：第一套筒和第二套筒，所述第一套筒设在所述第一车体上，所述第二套筒设在所述传动件上，所述第一弹性件的第一部分设在所述第一套筒内，所述第一弹性件的第二部分设在所述第二套筒内；以及第三套筒和第四套筒，所述第三套筒设在所述第二车体上，所述第四套筒设在所述传动件上，所述第二弹性件的第一部分设在所述第三套筒内，所述第二弹性件的第二部分设在所述第四套筒内。

根据本发明的一个实施例，所述第一弹性件和所述第二弹性件中的每一者处于压缩状态。

根据本发明的一个实施例，所述第一车体包括：第一车架，所述第一弹性件的第一端部与所述第一车架相连；第一磁铁模块，所述第一磁铁模块设在所述第一车架上；以及第一滚轮和第二滚轮，所述第一滚轮和所述第二滚轮中的每一者可旋转地设在所述第一车架上；所述第二车体包括：第二车架，所述第二弹性件的第一端部与所述第二车架相连；第二磁铁模块，所述第二磁铁模块设在所述第二车架上；以及第三滚轮和第四滚轮，所述第三滚轮和所述第四滚轮中的每一者可旋转地设在所述第二车架上，优选地，所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第三滚轮和所述第四滚轮中的每一者的表面上设有聚氨酯橡胶层。

本发明第二方面提供一种爬壁机器人，所述爬壁机器人包括根据本发明第一方面所述的防倾覆装置。

根据本发明实施例的爬壁机器人具有不会倾覆、运动稳定性高的优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的防倾覆装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的防倾覆装置的第一车体(第二车体)的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的防倾覆装置的第一磁铁模块(第二磁铁模块)的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的防倾覆装置的第一磁铁模块(第二磁铁模块)的原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的防倾覆装置1。如图1-图4所示，根据本发明实施例的防倾覆装置1包括第一车体110、第二车体120、安装轴210、传动件220、第一弹性件310和第二弹性件320。

第一车体110和第二车体120沿第一方向间隔开地设置。当防倾覆装置1处于使用状态时，该第一方向可以与包括防倾覆装置1的爬壁机器人的移动方向一致。传动件220可旋转地套设在安装轴210上。

第一弹性件310的第一端部与第一车体110相连，第一弹性件310的第二端部与传动件220相连。第二弹性件320的第一端部与第二车体120相连，第二弹性件320的第二端部与传动件220相连。其中，安装轴210在该第一方向上位于第一弹性件310的第二端部与第二弹性件320的第二端部之间。

换言之，安装轴210在该第一方向上位于第一弹性件310的第二端部和传动件220的连接处与第二弹性件320的第二端部和传动件220的连接处之间。

为了使本申请的技术方案更加容易理解，下面参考图1-图4，以防倾覆装置1和包括防倾覆装置1的爬壁机器人的前进方向为前向、第一车体110位于第二车体120的前方(前向)为例，描述根据本发明实施例的防倾覆装置1的工作过程。

爬壁机器人可以在由铁磁性材料制成的壁面2上爬行。当第一车体110(该爬壁机器人)遇到障碍物(例如焊缝)时，第一车体110会向远离壁面2的方向翘起，如果不采用防倾覆措施，会导致该爬壁机器人向后倾覆(尤其当壁面2为竖直壁面时)。

当第一车体110会向远离壁面2的方向翘起以便压缩第一弹性件310，进而第一车体110通过第一弹性件310使传动件220的与第一弹性件310相连的部分向远离壁面2的方向翘起。由于传动件220可旋转地套设在安装轴210上、安装轴210在该第一方向上位于第一弹性件310的第二端部与第二弹性件320的第二端部之间，因此传动件220的与第二弹性件320相连的部分向邻近壁面2的方向翘起、进而压缩第二弹性件320。

由此第二弹性件320向第二车体120施加朝向壁面2的弹力以便第二弹性件320将第二车体120压紧在壁面2上，从而可以避免该爬壁机器人向后倾覆。当第一车体110越过障碍物时，第一车体110(的各个部件)恢复到初始状态(第一车体110未向远离壁面2的方向翘起时的状态)。

当第二车体120遇到障碍物时，防倾覆装置1的工作过程与第一车体110遇到障碍物时防倾覆装置1的工作过程相同，因此不再详细地描述。

根据本发明实施例的防倾覆装置1通过设置可旋转的传动件220、且使传动件220通过弹性件与第一车体110和第二车体120相连，从而可以在该爬壁机器人遇到障碍物时，防倾覆装置1可以通过将第一车体110或第二车体120压紧在壁面上，来避免该爬壁机器人倾覆。

因此，根据本发明实施例的防倾覆装置1具有防止爬壁机器人倾覆、提高爬壁机器人运动稳定性等优点。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，防倾覆装置1可以包括第一车体110、第二车体120、安装轴210、传动件220、第一弹性件310和第二弹性件320。防倾覆装置1可以通过安装轴210安装到该爬壁机器人的本体上。

如图1和图2所示，第一车体110包括第一车架111、第一磁铁模块112、第一滚轮113和第二滚轮114。第一弹性件310的第一端部与第一车架111相连，第一磁铁模块112设在第一车架111上。第一滚轮113和第二滚轮114中的每一者可旋转地设在第一车架111上。

第二车体120包括第二车架121、第二磁铁模块122、第三滚轮123和第四滚轮124。第二弹性件320的第一端部与第二车架121相连，第二磁铁模块122设在第二车架121上。第三滚轮123和第四滚轮124中的每一者可旋转地设在第二车架121上。

该爬壁机器人和防倾覆装置1可以通过第一磁铁模块112和第二磁铁模块122吸附在壁面2上。

优选地，第一滚轮113、第二滚轮114、第三滚轮123和第四滚轮124中的每一者的表面上设有聚氨酯橡胶层。更加优选地，第一滚轮113、第二滚轮114、第三滚轮123和第四滚轮124中的每一者的侧面上设有该聚氨酯橡胶层。由此不仅可以避免第一滚轮113、第二滚轮114、第三滚轮123和第四滚轮124被磨损，而且可以增大第一滚轮113、第二滚轮114、第三滚轮123和第四滚轮124的接触摩擦力。

如图3所示，第一磁铁模块112包括第一轭铁1121、第一永磁铁1122、第二永磁铁1123和第一隔磁板1124。第一隔磁板1124位于第一永磁铁1122与第二永磁铁1123之间。第一永磁铁1122的n极和s极中的一者邻近第一轭铁1121，第二永磁铁1123的n极和s极中的另一者邻近第一轭铁1121。

第二磁铁模块122包括第二轭铁1221、第三永磁铁1222、第四永磁铁1223和第二隔磁板1224。第二隔磁板1224位于第三永磁铁1222与第四永磁铁1223之间。第三永磁铁1222的n极和s极中的一者邻近第二轭铁1221，第四永磁铁1223的n极和s极中的另一者邻近第二轭铁1221。

如图4所示，在使用防倾覆装置1和该爬壁机器人时，磁力线通过第一轭铁1121(第二轭铁1221)和壁面2中的一者从n极回到s极，磁力线通过第一轭铁1121(第二轭铁1221)和壁面2中的另一者从n极回到s极，以便形成闭合回路。

第一车体110和第二车体120沿第一方向间隔开地设置，传动件220沿该第一方向延伸，安装轴210沿该第二方向延伸，该第二方向垂直于该第一方向。第一弹性件310和第二弹性件320中的每一者沿第三方向延伸，该第三方向垂直于该第一方向和该第二方向中的每一者。由此可以使防倾覆装置1的结构更加合理。其中，该第一方向如图1中的箭头a所示，该第二方向如图1中的箭头b所示，该第三方向如图1中的箭头c所示。

如图1所示，第一弹性件310的第一端部与第一车架111相连，第一弹性件310的第二端部与传动件220的第一端部相连。第二弹性件320的第一端部与第二车架121相连，第二弹性件320的第二端部与传动件220的第二端部相连。由此可以使防倾覆装置1的结构更加合理。

第一弹性件310和第二弹性件320中的每一个为螺旋弹簧，防倾覆装置1进一步包括第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒。第一套筒设在第一车体110上，第二套筒设在传动件220上，第三套筒设在第二车体120上，第四套筒设在传动件220上。

其中，第一弹性件310的第一部分设在该第一套筒内，第一弹性件310的第二部分设在该第二套筒内，第二弹性件320的第一部分设在该第三套筒内，第二弹性件320的第二部分设在该第四套筒内。由此可以更加稳固地安装第一弹性件310和第二弹性件320，即可以使第一弹性件310更加稳固地与第一车架111和传动件220相连、第二弹性件320更加稳固地与第二车架121和传动件220相连。

优选地，第一弹性件310和第二弹性件320中的每一者处于压缩状态。由此当防倾覆装置1和该爬壁机器人遇到障碍物时，第一弹性件310可以将第一车体110更加稳固地压紧在壁面2上、第二弹性件320可以将第二车体120更加稳固地压紧在壁面2上。

此外，通过设置第一弹性件310和第二弹性件320，还可以起到减震作用。

如图1所示，在本发明的一些示例中，防倾覆装置1可以进一步包括第一限位件410、第二限位件420、第三限位件430和第四限位件440。

第一限位件410的第一端部可旋转地设在安装轴210上，第一限位件410的第二端部可旋转地设在第一车体110上。第二限位件420的第一端部可旋转地设在安装轴210上，第二限位件420的第二端部可旋转地设在第一车体110上。其中，第一车体110和传动件220中的每一者在该第二方向上位于第一限位件410与第二限位件420之间。

由此可以利用第一限位件410和第二限位件420在该第二方向上对第一车体110进行限位，从而可以避免第一车体110在该第二方向上移动或者限制第一车体110在该第二方向上的移动距离(范围)，进而可以在该第二方向上对传动件220和第一弹性件310进行限位，以便避免传动件220和第一弹性件310在该第二方向上移动或者限制传动件220和第一弹性件310在该第二方向上的移动距离(范围)。

第三限位件430的第一端部可旋转地设在安装轴210上，第三限位件430的第二端部可旋转地设在第二车体120上。第四限位件440的第一端部可旋转地设在安装轴210上，第四限位件440的第二端部可旋转地设在第二车体120上。其中，第二车体120和传动件220中的每一者在该第二方向上位于第三限位件430与第四限位件440之间。

由此可以利用第三限位件430和第四限位件440在该第二方向上对第二车体120进行限位，从而可以避免第二车体120在该第二方向上移动或者限制第二车体120在该第二方向上的移动距离(范围)，进而可以在该第二方向上对传动件220和第二弹性件320进行限位，以便避免传动件220和第二弹性件320在该第二方向上移动或者限制传动件220和第二弹性件320在该第二方向上的移动距离(范围)。

如图1所示，在本发明的一个示例中，安装轴210具有在该第二方向上相对的第一端面211和第二端面。防倾覆装置1进一步包括第一螺栓510、第二螺栓、第三螺栓520、第四螺栓、第五螺栓530和第六螺栓。

第一螺栓510设在第一端面211上，该第二螺栓设在该第二端面上。例如，第一端面211上设有第一螺纹孔，该第二端面上设有第二螺纹孔，第一螺栓510的螺杆的一部分螺纹配合在该第一螺纹孔内，该第二螺栓的螺杆的一部分螺纹配合在该第二螺纹孔内。

其中，第一限位件410的第一端部和第三限位件430的第一端部都可旋转地设在第一螺栓510的螺杆上。例如，第一螺栓510的螺杆可以穿过第一限位件410的第一端部和第三限位件430的第一端部。第一限位件410的第一端部和第三限位件430的第一端部在该第二方向上都位于第一螺栓510的螺帽与第一端面211之间。

第二限位件420的第一端部和第四限位件440的第一端部都可旋转地设在该第二螺栓的螺杆上。例如，该第二螺栓的螺杆可以穿过第二限位件420的第一端部和第四限位件440的第一端部。第二限位件420的第一端部和第四限位件440的第一端部在该第二方向上都位于该第二螺栓的螺帽与该第二端面之间。

第三螺栓520和该第四螺栓中的每一者设在第一车体110上。例如，第一车体110上可以设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，第三螺栓520的螺杆的一部分螺纹配合在该第三螺纹孔内，该第四螺栓的螺杆的一部分螺纹配合在该第四螺纹孔内。

第一限位件410的第二端部可旋转地设在第三螺栓520的螺杆上，第二限位件420的第二端部可旋转地设在该第四螺栓的螺杆上。例如，第三螺栓520的螺杆可以穿过第一限位件410的第二端部，该第四螺栓的螺杆可以穿过第二限位件420的第二端部。

第一限位件410的第二端部在该第二方向上位于第三螺栓520的螺帽与第一车体110之间，第二限位件420的第二端部在该第二方向上位于该第四螺栓的螺帽与第一车体110之间。

第五螺栓530和该第六螺栓中的每一者设在第二车体120上。例如，第二车体120上可以设有第五螺纹孔和第六螺纹孔，第五螺栓530的螺杆的一部分螺纹配合在该第五螺纹孔内，该第六螺栓的螺杆的一部分螺纹配合在该第六螺纹孔内。

第三限位件430的第二端部可旋转地设在第五螺栓530的螺杆上，第四限位件440的第二端部可旋转地设在该第六螺栓的螺杆上。例如，第五螺栓530的螺杆可以穿过第三限位件430的第二端部，该第六螺栓的螺杆可以穿过第四限位件440的第二端部。

第三限位件430的第二端部在该第二方向上位于第五螺栓530的螺帽与第二车体120之间，第四限位件440的第二端部在该第二方向上位于该第六螺栓的螺帽与第二车体120之间。

如图1所示，在本发明的一个具体示例中，第一限位件410上设有第一长圆孔411，第三螺栓520穿过第一长圆孔411，第二限位件420上设有第二长圆孔，该第四螺栓穿过该第二长圆孔，第三限位件430上设有第三长圆孔431，第五螺栓530穿过第三长圆孔431，第四限位件440上设有该第四长圆孔，该第六螺栓穿过该第四长圆孔。

由此当该爬壁机器人和防倾覆装置1遇到障碍物时，第一车体110和第二车体120可以更加容易地向远离壁面2的方向移动，从而可以使该爬壁机器人和防倾覆装置1更加容易地越过障碍物。

本发明还提供爬壁机器人。根据本发明实施例的爬壁机器人包括根据本发明上述实施例的防倾覆装置1。因此，根据本发明实施例的爬壁机器人具有不会倾覆、运动稳定性高等优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。