可调整步幅的吸盘式爬壁机器人及其移动方法技术

本发明专利技术公开一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人及其移动方法，可调整步幅的吸盘式爬壁机器人包括：机器人主体，其包括控制系统和测距模块；两个第一舵机，其分别设于机器人主体相对的两外侧，并分别通过一个伺服气缸与机器人主体连接，伺服气缸的气缸杆沿X轴设置，以通过控制系统驱动第一舵机沿X轴往复运动；两个第二舵机，其分别设于一个伸缩杆的顶面的中部，并分别通过一个连接件与同侧的第一舵机转动连接；两个吸盘座，其分别设于伸缩杆的底面的两端，用于安装吸盘；测距模块、伺服气缸、第一舵机和第二舵机分别与控制系统连接。本发明专利技术通过设置伺服气缸来调整吸盘足的翻越距离，提高了越障能力，并能够实现翻转前进、转弯和爬行前进的移动动作。

【技术实现步骤摘要】
可调整步幅的吸盘式爬壁机器人及其移动方法
本专利技术属于机器人
，特别涉及一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人及其移动方法。
技术介绍
目前，爬壁机器人按吸附方式分为真空吸附和磁吸附两种方式。其中，真空吸附是依靠高速气流的抽吸作用排除密闭空间内的气体形成真空，为爬壁机器人提供吸附力量。真空吸附爬壁机器人，一般有履带式、轮式、伸缩式等，移动机构多采用肢体或履带。采用肢体作为移动机构的机器人结构复杂，导致控制和移动都较慢，而采用履带形式的爬壁机器人能够实现在壁面上的快速运动，但是不具备越障能力，且真空吸附的爬壁机器人一般均移动方式单一，不灵活，尤其在遇到障碍物时，如果吸附在障碍物上，就会导致吸附不牢固。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的移动方式单一、不能避开障碍物的技术问题，提供一种移动方式灵活多样且可调整步幅以避开障碍物的吸盘式爬壁机器人及其移动方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，包括机器人主体，其包括控制系统和测距模块；两个第一舵机，其分别设于所述机器人主体相对的两外侧，并分别通过一个伺服气缸与所述机器人主体连接，且所述伺服气缸的气缸杆沿X轴设置，以在所述控制系统的控制下驱动所述第一舵机沿X轴往复运动，两个所述第一舵机的驱动轴均沿y轴设置；两个第二舵机，其分别设于一个伸缩杆的顶面的中部，两个所述第二舵机的驱动轴均沿z轴设置，并分别通过一个连接件与同侧的所述第一舵机转动连接；两个吸盘座，其分别设于所述伸缩杆的底面的两端，用于安装吸盘；所述测距模块、伺服气缸、第一舵机和第二舵机分别与所述控制系统连接。作为优选，所述机器人主体包括主壳体，所述控制系统设于所述主壳体内，所述控制系统包括电源、控制模块、真空泵和两个电磁阀，所述真空泵分别与两个所述电磁阀连接，两个所述电磁阀分别通过管路与两个所述吸盘座连接，所述第一舵机、第二舵机、控制模块、真空泵和电磁阀分别与电源连接，且所述测距模块、伺服气缸、所述第一舵机、第二舵机、真空泵和电磁阀分别与所述控制模块连接。作为优选，所述电磁阀具有C端、D端和E端，所述电磁阀的E端与空气连通，所述真空泵通过两个第一支气管分别与两个所述电磁阀的D端连接，每个所述电磁阀的C端分别连接有两个第二支气管，以分别与两个所述吸盘座连接。作为优选，所述主壳体相对的两外侧分别连接有一个侧壳体，所述第一舵机位于所述侧壳体内，所述侧壳体的相对两侧分别设有一个长孔，所述第一舵机的驱动轴伸出所述长孔后与所述连接件连接，所述第一舵机的底部连接于一个第一安装板上，所述第一安装板的底面设有燕尾槽，所述侧壳体内的底面上设有与所述燕尾槽配合的燕尾形的导轨，以使所述第一舵机在所述伺服气缸的推拉下沿所述导轨的长度方向往复运动。作为优选，所述伸缩杆呈筒状结构。作为优选，所述伸缩杆包括第一杆和第二杆，所述第二杆的一端插入所述第一杆内，所述第一杆和第二杆内分别安装有第一截面板和第二截面板，所述第一截面板和第二截面板之间设有双向气缸，以分别与所述双向气缸的气缸杆连接，所述双向气缸安装于第二安装板上，所述第二安装板与第二杆用于插入所述第一杆的一端的内壁滑动连接。作为优选，所述连接件包括U形板，所述第一舵机的输出轴的两端与所述U形板的两个侧板连接，所述第二舵机的输出轴的一端与所述U形板的底板连接。作为优选，所述吸盘为双层吸盘。一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人的移动方法，包括翻转前进的步骤和转弯的步骤，所述翻转前进的步骤为：1)所述第一吸盘足和第二吸盘足均处于吸附状态，然后所述第一吸盘足进入自由状态，所述控制模块将信号传送给所述第一舵机B,所述第一舵机B围绕其驱动轴转动第一角度，因此同步带动所述机器人主体和第一吸盘足转动第一角度；2)所述控制模块将信号传递给所述第一舵机A,所述第一舵机A围绕其驱动轴转动180°，因此同步带动所述第一吸盘足转动180°；3)所述第一舵机B接收所述控制模块的控制信号后，围绕其驱动轴转动第二角度，所述第二角度与第一角度之和为180°，因此同步带动所述机器人主体和吸盘足转动第二角度，使所述第一吸盘足与墙面贴合，然后所述电磁阀断电，所述真空泵通过所述电磁阀与第一吸盘足的两个所述吸盘连通，所述第一吸盘足的两个吸盘吸附在墙面上，完成了一次翻转前进；所述转弯的步骤为：1)所述第一吸盘足和第二吸盘足均处于吸附状态，然后所述第一吸盘足进入自由状态，所述控制模块将信号传送给第一舵机B,所述第一舵机B围绕其驱动轴转动第三角度，因此同步带动机器人主体和第一吸盘足转动第三角度角度；2)所述控制模块将信号传递给第二舵机B,所述第二舵机B围绕其驱动轴(图中由于遮挡而未示出)转动第四角度，因此带动机器人主体1同步转动第四角度；3)所述第一舵机B接收控制模块的控制信号，围绕其驱动轴反向转动第三角度，因此带动第一吸盘足反向转动第三角度，使第一吸盘足与墙面贴合，然后电磁阀断电，真空泵通过电磁阀与第一吸盘足的两个吸盘连通，所述第一吸盘足的两个吸盘吸附在墙面上，完成了一次转弯。作为优选，吸盘式爬壁机器人的移动方法还包括有爬行前进的步骤，所述爬行前进的步骤在所述转弯步骤之后完成，其步骤为：1)所述第一吸盘足和第二吸盘足均处于吸附状态，然后第二吸盘足进入自由状态，所述控制模块将信号传送给所述第一舵机A,所述第一舵机A围绕其驱动轴转动第三角度，因此带动所述机器人主体和第二吸盘足转动第三角度；2)所述控制模块将信号传递给第二舵机B,第二舵机B围绕第二驱动轴B转动第四角度，因此带动所述第二吸盘足的伸缩杆同步转动第四角度后后与机器人主体垂直；3)所述控制模块将信号传递给第二舵机A,第二舵机A围绕其驱动轴转动第四角度，因此带动机器人主体同步转动第四角度；4)所述第一舵机A接收所述控制模块的控制信号，围绕其驱动轴反向转动第三角度，因此带动第二吸盘足反向转动第三角度，使第二吸盘足与墙面贴合，然后电磁阀断电，真空泵通过电磁阀与第二吸盘足的两个吸盘连通，第二吸盘足的两个吸盘吸附在墙面上，完成了一次爬行前进。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本专利技术通过设置伺服气缸来调整吸盘足的翻越距离，提高了越障能力且可以精确移动到平面上的任何的位置，以通过翻转前进、转弯和爬行前进的移动动作来达到移动方式多样化的目的。附图说明图1为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人的主视结构(两个吸盘足处于吸附状态)示意图；图2为图1的俯视图；图3为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人的控制原理图；图4为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人的吸盘足的吸附和自由状态的控制原理图；图5为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在翻转前进过程中的步骤1)的状态图；图6为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在翻转前进过程中的步骤2)的状态图；图7为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在翻转前进过程中的步骤3)的状态图；图8为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在转弯过程中的步骤1)的状态图；图9为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在转弯过程中的步骤2)的状态图；图10为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在转弯过程中的步骤3)的状态图；图11为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在爬行前进过程中的步骤1)的状态图；图12为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在爬行前进过程中的步骤2)的状态图；图13为本专利技术中的吸盘式爬壁机器人在爬行前进过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，包括机器人主体(1)，其包括控制系统和测距模块(4)；两个第一舵机，其分别设于所述机器人主体(1)相对的两外侧，并分别通过一个伺服气缸(6)与所述机器人主体(1)连接，且所述伺服气缸(6)的气缸杆沿X轴设置，以在所述控制系统的控制下驱动所述第一舵机沿X轴往复运动，两个所述第一舵机的驱动轴均沿y轴设置；两个第二舵机，其分别设于一个伸缩杆(24)的顶面的中部，两个所述第二舵机的驱动轴均沿z轴设置，并分别通过一个连接件(3)与同侧的所述第一舵机转动连接；两个吸盘座(21)，其分别设于所述伸缩杆(24)的底面的两端，用于安装吸盘(22)；所述测距模块(4)、伺服气缸(6)、第一舵机和第二舵机分别与所述控制系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，包括机器人主体(1)，其包括控制系统和测距模块(4)；两个第一舵机，其分别设于所述机器人主体(1)相对的两外侧，并分别通过一个伺服气缸(6)与所述机器人主体(1)连接，且所述伺服气缸(6)的气缸杆沿X轴设置，以在所述控制系统的控制下驱动所述第一舵机沿X轴往复运动，两个所述第一舵机的驱动轴均沿y轴设置；两个第二舵机，其分别设于一个伸缩杆(24)的顶面的中部，两个所述第二舵机的驱动轴均沿z轴设置，并分别通过一个连接件(3)与同侧的所述第一舵机转动连接；两个吸盘座(21)，其分别设于所述伸缩杆(24)的底面的两端，用于安装吸盘(22)；所述测距模块(4)、伺服气缸(6)、第一舵机和第二舵机分别与所述控制系统连接。2.根据权利要求1所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述机器人主体(1)包括主壳体，所述控制系统设于所述主壳体内，所述控制系统包括电源(12)、控制模块(13)、真空泵(14)和两个电磁阀(15)，所述真空泵(14)分别与两个所述电磁阀(15)连接，两个所述电磁阀(15)分别通过管路与两个所述吸盘座(21)连接，所述第一舵机、第二舵机、控制模块(13)、真空泵(14)和电磁阀(15)分别与电源(12)连接，且所述测距模块(4)、伺服气缸(6)、所述第一舵机、第二舵机、真空泵(14)和电磁阀(15)分别与所述控制模块(13)连接。3.根据权利要求2所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述电磁阀(15)具有C端、D端和E端，所述电磁阀(15)的E端与空气连通，所述真空泵(14)通过两个第一支气管(16)分别与两个所述电磁阀(15)的D端连接，每个所述电磁阀(15)的C端分别连接有两个第二支气管(18)，以分别与两个所述吸盘座(21)连接。4.根据权利要求1所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述主壳体相对的两外侧分别连接有一个侧壳体，所述第一舵机位于所述侧壳体内，所述侧壳体的相对两侧分别设有一个长孔(9)，所述第一舵机的驱动轴伸出所述长孔(9)后与所述连接件(3)连接，所述第一舵机的底部连接于一个第一安装板(81)上，所述第一安装板(81)的底面设有燕尾槽，所述侧壳体内的底面上设有与所述燕尾槽配合的燕尾形的导轨(7)，以使所述第一舵机在所述伺服气缸(6)的推拉下沿所述导轨(7)的长度方向往复运动。5.根据权利要求1所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩杆(24)呈筒状结构。6.根据权利要求5所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩杆(24)包括第一杆(241)和第二杆(242)，所述第二杆(242)的一端插入所述第一杆(241)内，所述第一杆(241)和第二杆(242)内分别安装有第一截面板(243)和第二截面板(244)，所述第一截面板(243)和第二截面板(244)之间设有双向气缸(5)，以分别与所述双向气缸(5)的气缸杆连接，所述双向气缸(5)安装于一个第二安装板(82)上，所述第二安装板(82)与第二杆(242)用于插入所述第一杆(241)的一端的内壁滑动连接。7.根据权利要求1所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述连接件(3)包括U形板，所述第一舵机的输出轴的两端与所述U形板的两个侧板连接，所述第二舵机的输出轴的一端与所述U形板的底板连接。8.根据权利要求1至7任一项所述的可调整步幅的吸盘式爬壁机器人，其特征在于，所述吸盘(22)为双层吸盘。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿逸芃，
申请(专利权)人：耿逸芃，
类型：发明
国别省市：北京,11