一种多旋翼爬壁机器人的制作方法

1.本技术涉及机器人技术领域，特别是涉及一种多旋翼爬壁机器人。


背景技术：

2.因人工高空作业的效率低下，安全系数低且成本较高，无人机及爬壁机器人在巡检、探伤、侦察等方面应用越来越多，与此同时，对无人机及爬壁机器人的性能要求也不断提高，但现有技术中无人机悬停定位困难、易受环境因素干扰、爬壁机器人受使用壁面材料及粗糙度影响较大，现有的无人机及爬壁机器人越来越难以满足工作需求。


技术实现要素：

3.本技术针对现有技术的不足，提供一种多旋翼爬壁机器人，把多旋翼无人机与爬壁机器人结合，提高了机器人的性能，扩展了使用范围，以至少解决相关技术中无人机悬停定位困难、易受环境因素干扰、爬壁机器人受使用壁面材料及粗糙度影响较大的问题，使其可实现无人机巡检、贴壁巡检、无损探伤等功能。
4.为了实现上述目的，本技术提供了一种多旋翼爬壁机器人，包括机器人本体，本体上设置有飞行组件和爬壁组件，所述机器人本体还设置有旋转结构，爬壁组件设置在旋转结构的一端，旋转结构远离爬壁组件的另一端设置有压力螺旋桨，所述爬壁组件和飞行组件通过旋转结构连接。
5.在其中一些实施例中，所述旋转结构包括旋转连接杆，旋转连接杆一端设置有压力螺旋桨，另一端设置有可转动的爬壁组件，所述飞行组件为分体式设计，包括第一飞行组件和第二飞行组件，第一飞行组件和第二飞行组件分别设置在旋转连接杆两侧，通过俯仰轴与旋转连接杆铰接，且第一飞行组件和第二飞行组件组合后形成可容纳旋转连接杆以俯仰轴为轴心旋转的旋转通道。
6.在其中一些实施例中，所述俯仰轴穿出旋转连接杆的两端部分别固定连接有俯仰轴连接盘，俯仰轴通过俯仰轴连接盘分别固定连接有第一飞行组件和第二飞行组件，在旋转连接杆与俯仰轴接触处分别设置有俯仰轴承，所述俯仰轴承套接在俯仰轴上，在处于旋转连接杆内部的俯仰轴上固定套设有蜗轮，所述俯仰轴和蜗轮相对固定。
7.在其中一些实施例中，所述旋转连接杆内通过电机安装支架固定设置有电机，电机上设置有联轴器，通过联轴器电机传动连接有蜗杆，蜗杆两端套接有蜗杆轴承，蜗杆轴承外套接有固定设置在连接杆内部的蜗杆轴承座，所述蜗杆与蜗轮传动连接。
8.在其中一些实施例中，所述旋转连接杆通过第一转动电机连接爬壁组件，所述爬壁组件包括旋转连接板，旋转连接板设置有多组驱动轮组，每组驱动轮组分别独立设置有驱动电机。
9.在其中一些实施例中，所述机器人本体上设置有附加工具部，附加工具部连接有第二转动电机和第三转动电机使附加工具在水平方向和竖直方向旋转。
10.在其中一些实施例中，所述旋转结构包括第一旋转装置、第二旋转装置和旋转结
构外壳，第一旋转装置包括第一蜗杆、第一蜗轮、第一蜗轮轴和第一蜗杆电机，所述第一蜗杆电机与第一蜗杆传动连接，第一蜗杆与第一蜗轮传动连接，所述第一蜗轮轴沿第一蜗轮轴心设置且与第一蜗轮固定连接，第一蜗杆通过第一蜗轮上的第一蜗轮轴与爬壁组件传动连接；所述第二旋转装置包括第二蜗杆、第二蜗轮、第二蜗轮轴和第二蜗杆电机，所述第二蜗杆电机与第二蜗杆传动连接，第二蜗杆与第二蜗轮传动连接，所述第二蜗轮轴沿第二蜗轮轴心设置且与第二蜗轮固定连接，第二蜗杆通过第二蜗轮上的第二蜗轮轴与旋转连接杆传动连接。
11.在其中一些实施例中，所述第一蜗杆电机通过第一电机支架与旋转结构外壳固定连接，所述第一蜗杆电机通过第一蜗杆电机法兰与第一蜗杆传动连接；所述第二蜗杆电机通过第二电机支架与旋转结构外壳固定连接，所述第二蜗杆电机通过第二蜗杆电机法兰与第二蜗杆传动连接。
12.在其中一些实施例中，所述爬壁组件包括旋转连接板、减震器、万向轮、驱动电机、驱动电机支架、车架和驱动轮，所述旋转连接板通过减震器连接有车架，万向轮和驱动电机固定设置在车架上，驱动电机通过驱动电机支架与车架固定连接，驱动轮与驱动电机传动连接，所述第一蜗轮轴与旋转连接板固定连接。
13.在其中一些实施例中，所述旋转连接杆一端固定连接有第二蜗轮轴，另一端连接有飞行组件；所述旋转结构底部固定设置有起落架，所述减震器包括阻尼器和套接在阻尼器外部的弹簧。
14.根据上述内容，本技术技术方案相比现有技术的有益效果是：对无人机与爬壁机器人有机结合，使得无人机在空中可靠壁悬停，沿壁巡检，稳定性和精度大大提高，同时受墙壁条件约束大大减小，尺寸允许的情况下，机器人可爬任意角度或弧度的墙，甚至可沿天花板巡检。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
16.图1是本技术第一实施例整体结构示意图；
17.图2是本技术第一实施例爬壁组件结构示意图；
18.图3是本技术第一实施例局部放大示意图；
19.图4是本技术第一实施例蜗轮蜗杆配合示意图；
20.图5是本技术第一实施例蜗轮蜗杆爆炸图；
21.图6是本技术第二实施例整体结构示意图；
22.图7是本技术第二实施例旋转结构组件爆炸图；
23.图8是本技术实施例爬壁组件结构示意图。
24.附图标记说明：
25.1压力螺旋桨；2起落架；3旋转结构；3-1旋转结构端盖；3-2第一蜗杆；3-3第一蜗轮轴；3-4第一蜗杆电机法兰；3-5第一蜗杆电机；3-6第一电机支架；3-7旋转结构外壳；3-8第二蜗轮轴；3-9第二蜗杆；3-10第二蜗杆电机法兰；3-11第二蜗杆电机；3-12第二电机支架；3-13轴承；3-14第一蜗轮；3-15第二蜗轮；4旋转连接杆；5爬壁组件；5-1旋转连接板；5-2减
震器；5-3万向轮；5-4驱动电机支架；5-5驱动电机；5-6车架；5-7驱动轮(组)；6飞行组件；6-1第一飞行组件；6-2第二飞行组件；7-1俯仰轴；7-2俯仰轴连接盘；7-3俯仰轴承；8-1蜗轮；8-2电机安装支架；8-3电机；8-4联轴器；8-5蜗杆；8-6蜗杆轴承；8-7蜗杆轴承座；9第一转动电机；10-1附加工具部；10-2第二转动电机；10-3第三转动电机。
具体实施方式
26.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
27.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
28.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
29.本技术提供了一种多旋翼爬壁机器人，包括机器人本体，本体上设置有飞行组件和爬壁组件，所述机器人本体还设置有旋转结构，爬壁组件设置在旋转结构的一端，旋转结构远离爬壁组件的另一端设置有压力螺旋桨，所述爬壁组件和飞行组件通过旋转结构连接。
30.实施例如图1～5所示，一种多旋翼爬壁机器人，包括机器人本体，本体上设置有飞行组件6、爬壁组件5和旋转结构，爬壁组件5和飞行组件6通过旋转结构连接，爬壁组件5设置在旋转结构的一端，旋转结构远离爬壁组件5的另一端设置有压力螺旋桨1。
31.具体的，旋转结构包括旋转连接杆4，爬壁组件5和飞行组件6通过旋转连接杆4连接，飞行组件6设置在旋转连接杆4非端部的位置，爬壁组件5设置在旋转连接杆4一端，旋转连接杆4远离爬壁组件5的另一端设置有压力螺旋桨1；所述飞行组件6为分体式设计，包括
第一飞行组件6-1和第二飞行组件6-2，第一飞行组件6-1和第二飞行组件6-2分别设置在旋转连接杆4两侧，通过垂直贯穿旋转连接杆4的俯仰轴7-1与旋转连接杆4铰接，且第一飞行组件6-1和第二飞行组件6-2组合后形成可容纳旋转连接杆4以俯仰轴7-1为轴心旋转的旋转通道，俯仰轴7-1穿出旋转连接杆4的两端部分别固定连接有俯仰轴连接盘7-2，俯仰轴7-1通过俯仰轴连接盘7-2分别固定连接有第一飞行组件6-1和第二飞行组件6-2，在旋转连接杆4与俯仰轴7-1接触处分别设置有俯仰轴承7-3，所述俯仰轴承7-3套接在俯仰轴7-1上，在处于旋转连接杆4内部的俯仰轴7-1上固定套设有蜗轮8-1，所述俯仰轴7-1和蜗轮8-1相对固定，旋转连接杆4内通过电机安装支架8-2固定设置有电机8-3，电机8-3上设置有联轴器8-4，通过联轴器8-4电机8-3传动连接有蜗杆8-5，蜗杆8-5两端套接有蜗杆轴承8-6，蜗杆轴承8-6外套接有固定设置在旋转连接杆4内部的蜗杆轴承座8-7，所述蜗杆8-5与蜗轮8-1传动连接；旋转连接杆4通过第一转动电机9连接有爬壁组件5，使爬壁组件5可相对旋转连接杆4旋转，所述爬壁组件5包括爬壁车，爬壁车包括旋转连接板5-1，旋转连接板5-1设置有多组驱动轮组5-7，每组驱动轮组5-7分别独立设置有固定在旋转连接板5-1上的驱动电机5-5，爬壁车使用差速方式转弯。
32.优选的，所述机器人本体上设置有附加工具部10-1，附加工具部10-1的底座和侧面分别连接有第二转动电机10-2和第三转动电机10-3，使附加工具在水平方向和竖直方向旋转。
33.优选的，爬壁车设置为四轮驱动，当在金属壁面工作时，轮子可改为磁力轮，减小所需压力。
34.优选的，所述机器人结构为对称设置，飞行状态下，重心在中间。
35.优选的，附加工具部10-1设置在旋转连接板5-1底部，可安装相机。
36.优选的，附加工具部10-1可根据检测项的不同，安装不同的设备，如检测墙壁裂纹可使用超声波探头。
37.优选的，飞行组件6在第一飞行组件6-1和第二飞行组件6-2上分别对称设置有两个固定旋翼提供向上的升力，旋转连接杆4连接有两个可跟随旋转连接杆4旋转且可对爬壁车提供压力的压力螺旋桨1。
38.工作方法及原理：当正常飞行时，六旋翼均向上共同提供动力，且设置在旋转连接板5-1的第一转动电机9和设置在旋转连接杆4内的电机8-3可使得机器人始终保持两侧四旋翼向上，爬壁车底盘可充当起落架，使起飞和降落更加安全平稳，当需贴壁巡检稳定机体时，旋转连接杆4中固定设置的电机8-3通过联轴器8-4带动蜗杆8-5旋转，蜗杆8-5与蜗轮8-1传动连接，蜗轮8-1固定设置在俯仰轴7-1上无法转动，从而使蜗杆8-5沿蜗轮8-1周向绕蜗轮8-1旋转，从而带动旋转连接杆4以俯仰轴7-1为轴心旋转，从而调整爬壁车及压力螺旋桨1的角度，且蜗轮8-1和蜗杆8-5具有自锁性，提高了整体稳定性，使电机8-3不需长时间受力，提高电机寿命，并且当贴壁巡检时两压力螺旋桨1反转，使机器人在飞行状态下安全靠墙，贴墙后根据路线巡检或探伤。
39.本技术还提供另一种实施例，如图6、图7、图8所示，一种多旋翼爬壁机器人，包括机器人本体，本体上设置有飞行组件6、爬壁组件5和旋转结构3，爬壁组件5设置在旋转结构3的一端，旋转结构3远离爬壁组件5的另一端设置有压力螺旋桨1，所述爬壁组件5和飞行组件6通过旋转结构3连接，所述旋转结构3包括旋转连接杆4、旋转结构外壳3-7、第一旋转装
置和第二旋转装置，第一旋转装置和第二旋转装置与旋转结构外壳3-7固定连接，旋转结构外壳3-7底部固定设置有起落架2用于机器人降落和起飞，飞行组件6通过旋转连接杆4与第二旋转装置连接，爬壁组件5与第一旋转装置连接。
40.其中，第一旋转装置包括第一蜗杆3-2、第一蜗轮3-14、第一蜗轮轴3-3和第一蜗杆电机3-5，第一蜗杆电机3-5通过第一电机支架3-6与旋转结构外壳3-7固定连接，第一蜗杆电机3-5通过第一蜗杆电机法兰3-4与第一蜗杆3-2传动连接，第一蜗杆3-2与第一蜗轮3-14传动连接，第一蜗轮轴3-3沿第一蜗轮3-14轴心设置且与第一蜗轮3-14固定连接，第一蜗杆3-2通过第一蜗轮3-14上的第一蜗轮轴3-3与爬壁组件5传动连接；第二旋转装置包括第二蜗杆3-9、第二蜗轮3-15、第二蜗轮轴3-8和第二蜗杆电机3-11，第二蜗杆电机3-11通过第二电机支架3-12与旋转结构外壳3-7固定连接，第二蜗杆电机3-11通过第二蜗杆电机法兰3-10与第二蜗杆3-9传动连接，第二蜗杆3-9与第二蜗轮3-15传动连接，第二蜗轮轴3-8沿第二蜗轮3-15轴心设置且与第二蜗轮3-15固定连接，第二蜗杆3-9通过第二蜗轮3-15上的第二蜗轮轴3-8与旋转连接杆4传动连接，旋转连接杆4另一端连接在飞行组件6上；爬壁组件5包括旋转连接板5-1、减震器5-2、万向轮5-3、驱动电机支架5-4、驱动电机5-5、车架5-6和驱动轮5-7，旋转连接板5-1通过减震器5-2连接有车架5-6，万向轮5-3和驱动电机5-5固定设置在车架5-6上，驱动电机5-5通过驱动电机支架5-4与车架5-6固定连接，驱动轮5-7与驱动电机5-5传动连接，所述第一蜗轮轴3-3与旋转连接板5-1固定连接。
41.优选的，第一旋转装置和第二旋转装置固定设置在旋转结构外壳3-7内部。
42.优选的，旋转结构外壳3-7设置有旋转结构端盖3-1，第二蜗轮轴3-8从旋转结构端盖3-1穿出处套设有轴承3-13用以减小摩擦力。
43.优选的，第二蜗轮轴3-8与旋转连接杆4固定连接。
44.优选的，压力螺旋桨1可设置为2个。
45.优选的，减震器5-2由阻尼器和套设在阻尼器外部的弹簧组成，可改善机器人的运动性能，减小冲击。
46.优选的，车架5-6上设置有两个驱动轮5-7，两个从动万向轮5-3，两个驱动轮5-7提供动力，两个万向轮5-3随动、支撑，爬壁组件5通过差速转向。
47.优选的，车架5-6与减震器5-2可转动连接，减震器5-2与稳定器连接板5-1可转动连接。
48.工作方法及原理：当机器人工作时，飞行组件6通过其螺旋桨带动整个机体在空中移动，当需要稳定机体时，可将爬壁组件5一侧朝向并贴近墙壁，然后打开压力螺旋桨1，压力螺旋桨1可对爬壁组件5提供爬壁作业所需的正压力，防止打滑，提高稳定性；当遇到弧面或斜面墙壁，旋转结构3内第二旋转装置工作，使得飞行组件6的螺旋桨仍保持水平向上状态，同时蜗轮和蜗杆具有自锁性，使蜗杆电机不需一直受力，可延长电机的使用寿命，同时提高可靠性；当爬壁组件5转弯时，第一旋转装置工作，使飞行组件6的螺旋桨仍保持水平向上状态；当爬壁组件5工作时，驱动轮5-7提供动力，万向轮5-3随动、支撑，爬壁组件5通过驱动电机5-5带动驱动轮5-7差速转向。
49.本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
50.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。