滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置制造方法及图纸

滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置，属于爬壁机器人领域，包括多个吸附单元、多个伸缩连杆组件、导轴、滑块、电动气泵、电磁阀和控制器等。该装置实现了仿蠕虫运动的机器人爬壁功能。该装置能够在垂直避免上吸附和移动，采用多单元结构使得每次动作仅需移动一个单元，不仅与墙面吸附接触面积大，而且攀爬稳定、可靠，质量分散至各个单元，载重能力强，可扩展性好、成本低，容易控制，能耗低，续航时间长，适用于用作墙面作业的机器人中。

Worm-like wall-climbing robot with slideway-guided sucker

The utility model relates to a slideway guided sucker telescopic worm-like wall-climbing robot device, which belongs to the field of wall-climbing robots, including a plurality of adsorption units, a plurality of telescopic connecting rod assemblies, a guide shaft, a slider, an electric pneumatic pump, an electromagnetic valve and a controller, etc. The device realizes the wall climbing function of a worm-like robot. The device can avoid adsorbing and moving vertically. The multi-unit structure makes each action only need to move one unit. It not only has large adsorbing contact area with the wall, but also has stable and reliable climbing, and its mass is dispersed to each unit. It has strong load-carrying capacity, good scalability, low cost, easy control, low energy consumption and long endurance. It is suitable for robots working on the wall. Medium.

【技术实现步骤摘要】
滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置
本专利技术属于爬壁机器人领域，特别涉及一种滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置的结构设计。
技术介绍
近年来产生了不少移动机器人，如多足移动机器人、水下机器人等，越来越多的工作被机器人设备完成。现实中，现有多数机器人停留于地面上工作，而在垂直壁面上还有不少需要完成的工作，短时间内却难以安排现有机器人去完成，多数工作还需要操作人员搭脚手架或者系上安全绳攀爬至高处，冒着很高的危险操作。因此，为了解决现有机器人设备面临的上墙难问题，国内外机器人研究人员和工程师已经开始研发爬壁机器人。经过多年的探索，一批形态和原理各异的爬壁机器人诞生出来。但是，爬壁机器人技术仍然不够成熟，性能难以满足大规模推广应用的需求。现有爬壁机器人主要有三类：1)离心风机轮式爬壁机器人现有的轮式爬壁机器人的吸附原理是以高功率的涡轮产生大的向墙面吸附力与推力。得益于轮式结构的驱动方式，这种机器人在壁面的爬行速度较快，但由于涡轮的原理所限，这种机器人不仅能耗高，而且噪音十分严重，同时载重能力不足，只能搭载轻量化的设备。2)履带式的攀爬机器人现有的履带式的攀爬机器人通常使用磁性履带，能够攀爬金属墙面、垂直通过墙角，在一些特殊场合下具有较大的运用价值。但由于磁性履带的磁性不易控制，该机器人的吸附能力、运行速度等受墙面物理性质影响严重，对于不被磁铁吸附的金属材料墙面与非金属材料，这种机器人完全无法应用。3)足式爬壁机器人现有的足式爬壁机器人主要采用微观特殊表面结构的粘性材料阵列或吸盘结构完成吸附，且多采用和水平地面爬行机器人类似的多关节四足或六足结构。得益于多足的结构，其应对复杂环境的通过性较好，但是由于足部自由度较多，结构复杂，在垂直壁面上的控制难度较高，且重量较大，且机体仍然要承受很大的扭矩，难以满足携带重物攀爬壁面的需要。目前，具有导轨滑块结构和吸盘吸附结构的爬壁机器人被开发出来：1)已有的一种磁吸式爬壁机器人(中国专利CN108127656A)，所述一号滑台包括一号滑块，所述一号滑块用于安装作业装置，所述一号滑台上设有行走机构。该装置具有导轨滑块结构，具有较高的稳定性，可以在外载荷下保持直线运动；其不足在于：不足之处在于，仅设有一条导轨，在外载荷下易发生扭转变形，且电磁铁吸附结构适用范围较小，对于不被磁铁吸附的金属材料墙面与非金属材料，这种机器人完全无法应用。2)已有的一种两足式爬壁机器人(中国专利CN108127656A)，包括支持装置，机器人本体以及连接所述机器人本体与所述支持装置的连接缆绳等。该机器人的优势在于，采用吸盘吸附结构，能够适用于玻璃等较为光滑的非金属或金属墙面；采用两足式结构，可以仿照人类实现跨越式行走，具有较强的越障能力。其不足在于，系统自由度多，控制难度大，刚性差，在外载荷较大时难以保持直线运动。世界各国的科研机构都在攀爬机器人的研究上做了很多前沿的研究，但是仍然有很多较为棘手的问题，包括载重不够大、对墙面性质要求较高、转向性能不佳等。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有爬壁机器人的不足之处，提供一种滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置。该装置仿蠕虫运动原理，能够在垂直壁面上吸附和移动，爬行稳定、可靠，载重能力强，可扩展性好，成本低，容易控制，能耗低，续航时间长。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置，其特征在于：包括第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元、第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件、第一导轴、第二导轴、第一左滑块、第一右滑块、第二左滑块、第二右滑块、第三左滑块、第三右滑块、电动气泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一继电器、第二继电器、第三继电器和控制器；所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元均为结构相同的吸附单元；所述吸附单元包括骨架、减速电机、腱绳、簧件、限位块、绕线筒、定滑轮、定滑轮轴、动滑轮、动滑轮轴、吸盘支架和至少一个吸盘；在所述吸附单元中，所述减速电机固定安装在骨架上，所述绕线筒套固在减速电机的输出轴上，所述定滑轮套接在定滑轮轴上，所述定滑轮轴套设在骨架中，所述动滑轮套接在动滑轮轴上，所述动滑轮轴套设在吸盘支架上；所述腱绳的一端固定在绕线筒上并缠绕经过绕线筒，腱绳缠绕经过定滑轮和动滑轮，腱绳的另一端与骨架固接；所述吸盘支架滑动镶嵌在骨架中，吸盘支架在骨架中的滑动方向与工作面垂直；每个所述吸盘的一端与吸盘支架固接，每个吸盘的另一端与工作面相接触或分离；所述簧件的两端分别连接骨架和吸盘支架，所述簧件采用压簧；所述限位块与骨架固接，所述吸盘支架与限位块相接触或分离；所述吸盘的外边缘具有弹性；所述第一吸附单元中的吸盘的气路入口与第一电磁阀相连通，所述第二吸附单元中的吸盘的气路入口与第二电磁阀相连通，所述第三吸附单元中的吸盘的气路入口与第三电磁阀相连通，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀分别与电动气泵相连通；所述第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件均为结构相同的伸缩连杆组件，所述伸缩连杆组件包括第一舵机、第二舵机、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、转盘和转盘轴；所述第一舵机、第二舵机为相同的舵机，分别固定安装在转盘上，所述转盘套接在转盘轴上，所述第一伸缩连杆组件中的转盘轴套设在第二吸附单元的骨架中，所述第二伸缩连杆组件中的转盘轴套设在第三吸附单元的骨架中；所述第一连杆的一端套固在第一舵机的输出轴上，所述第一连杆的另一端活动套接第一轴上，所述第二连杆的一端活动套接第一轴上，第二连杆的另一端活动套接第二轴上；所述第一伸缩连杆组件中的第二轴活动套接在第一吸附单元的骨架上，所述第二伸缩连杆组件中的第二轴活动套接在第二吸附单元的骨架上；所述第三连杆的一端套固在第二舵机的输出轴上，所述第三连杆的另一端活动套接第三轴上，所述第四连杆的一端活动套接第三轴上，第四连杆的另一端活动套接第二轴上；设第一舵机输出轴、第一轴、第二轴、第三轴、第二舵机输出轴的中心点分别为A、B、C、D、E；线段AB与线段DE长度相等，线段BC与线段CD长度相等；所述第一左滑块、第一右滑块分别与第一吸附单元的骨架固接，所述第二左滑块、第二右滑块分别与第二吸附单元的骨架固接，所述第三左滑块、第三右滑块分别与第三吸附单元的骨架固接，所述第一左滑块、第二左滑块、第三左滑块分别滑动套接在第一导轴上；所述第一右滑块、第二右滑块、第三右滑块分别滑动套接在第二导轴上；所述第一继电器与第一电磁阀相连，所述第二继电器与第二电磁阀相连，所述第三继电器与第三电磁阀相连；所述控制器包括舵机输出端、减速电机输出端、第一继电器输出端、第二继电器输出端、第三继电器输出端；第一继电器、第二继电器、第三继电器、所述各个吸附单元中的舵机、各个伸缩连杆组件中的减速电机分别与控制器的相应输出端相连；所述吸盘的中心线、第一轴、第二轴、第三轴、第一舵机的输出轴和第二舵机的输出轴相互平行；所述吸盘支架在骨架中的滑动方向与第一轴平行；所述第一左滑块、第二左滑块、第三左滑块分别在第一导轴上的滑动方向与第一右滑块、第二右滑块、第三右滑块分别在第二导轴上的滑动方向一致，所述第一左滑块在第一导轴上的滑动方向与工作面平行；所述控制器固定安装在第一吸附单元或第二吸附单元的骨架上。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置，其特征在于：包括第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元、第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件、第一导轴、第二导轴、第一左滑块、第一右滑块、第二左滑块、第二右滑块、第三左滑块、第三右滑块、电动气泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一继电器、第二继电器、第三继电器和控制器；所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元均为结构相同的吸附单元；所述吸附单元包括骨架、减速电机、腱绳、簧件、限位块、绕线筒、定滑轮、定滑轮轴、动滑轮、动滑轮轴、吸盘支架和至少一个吸盘；在所述吸附单元中，所述减速电机固定安装在骨架上，所述绕线筒套固在减速电机的输出轴上，所述定滑轮套接在定滑轮轴上，所述定滑轮轴套设在骨架中，所述动滑轮套接在动滑轮轴上，所述动滑轮轴套设在吸盘支架上；所述腱绳的一端固定在绕线筒上并缠绕经过绕线筒，腱绳缠绕经过定滑轮和动滑轮，腱绳的另一端与骨架固接；所述吸盘支架滑动镶嵌在骨架中，吸盘支架在骨架中的滑动方向与工作面垂直；每个所述吸盘的一端与吸盘支架固接，每个吸盘的另一端与工作面相接触或分离；所述簧件的两端分别连接骨架和吸盘支架，所述簧件采用压簧；所述限位块与骨架固接，所述吸盘支架与限位块相接触或分离；所述吸盘的外边缘具有弹性；所述第一吸附单元中的吸盘的气路入口与第一电磁阀相连通，所述第二吸附单元中的吸盘的气路入口与第二电磁阀相连通，所述第三吸附单元中的吸盘的气路入口与第三电磁阀相连通，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀分别与电动气泵相连通；所述第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件均为结构相同的伸缩连杆组件，所述伸缩连杆组件包括第一舵机、第二舵机、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、转盘和转盘轴；所述第一舵机、第二舵机为相同的舵机，分别固定安装在转盘上，所述转盘套接在转盘轴上，所述第一伸缩连杆组件中的转盘轴套设在第二吸附单元的骨架中，所述第二伸缩连杆组件中的转盘轴套设在第三吸附单元的骨架中；所述第一连杆的一端套固在第一舵机的输出轴上，所述第一连杆的另一端活动套接第一轴上，所述第二连杆的一端活动套接第一轴上，第二连杆的另一端活动套接第二轴上；所述第一伸缩连杆组件中的第二轴活动套接在第一吸附单元的骨架上，所述第二伸缩连杆组件中的第二轴活动套接在第二吸附单元的骨架上；所述第三连杆的一端套固在第二舵机的输出轴上，所述第三连杆的另一端活动套接第三轴上，所述第四连杆的一端活动套接第三轴上，第四连杆的另一端活动套接第二轴上；设第一舵机输出轴、第一轴、第二轴、第三轴、第二舵机输出轴的中心点分别为A、B、C、D、E；线段AB与线段DE长度相等，线段BC与线段CD长度相等；所述第一左滑块、第一右滑块分别与第一吸附单元的骨架固接，所述第二左滑块、第二右滑块分别与第二吸附单元的骨架固接，所述第三左滑块、第三右滑块分别与第三吸附单元的骨架固接，所述第一左滑块、第二左滑块、第三左滑块分别滑动套接在第一导轴上；所述第一右滑块、第二右滑块、第三右滑块分别滑动套接在第二导轴上；所述第一继电器与第一电磁阀相连，所述第二继电器与第二电磁阀相连，所述第三继电器与第三电磁阀相连；所述控制器包括舵机输出端、减速电机输出端、第一继电器输出端、第二继电器输出端、第三继电器输出端；第一继电器、第二继电器、第三继电器、所述各个吸附单元中的舵机、各个伸缩连杆组件中的减速电机分别与控制器的相应输出端相连；所述吸盘的中心线、第一轴、第二轴、第三轴、第一舵机的输出轴和第二舵机的输出轴相互平行；所述吸盘支架在骨架中的滑动方向与第一轴平行；所述第一左滑块、第二左滑块、第三左滑块分别在第一导轴上的滑动方向与第一右滑块、第二右滑块、第三右滑块分别在第二导轴上的滑动方向一致，所述第一左滑块在第一导轴上的滑动方向与工作面平行；所述控制器固定安装在第一吸附单元或第二吸附单元的骨架上。...

【技术特征摘要】
1.一种滑轨导向吸盘伸缩仿蠕虫爬壁机器人装置，其特征在于：包括第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元、第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件、第一导轴、第二导轴、第一左滑块、第一右滑块、第二左滑块、第二右滑块、第三左滑块、第三右滑块、电动气泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一继电器、第二继电器、第三继电器和控制器；所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元均为结构相同的吸附单元；所述吸附单元包括骨架、减速电机、腱绳、簧件、限位块、绕线筒、定滑轮、定滑轮轴、动滑轮、动滑轮轴、吸盘支架和至少一个吸盘；在所述吸附单元中，所述减速电机固定安装在骨架上，所述绕线筒套固在减速电机的输出轴上，所述定滑轮套接在定滑轮轴上，所述定滑轮轴套设在骨架中，所述动滑轮套接在动滑轮轴上，所述动滑轮轴套设在吸盘支架上；所述腱绳的一端固定在绕线筒上并缠绕经过绕线筒，腱绳缠绕经过定滑轮和动滑轮，腱绳的另一端与骨架固接；所述吸盘支架滑动镶嵌在骨架中，吸盘支架在骨架中的滑动方向与工作面垂直；每个所述吸盘的一端与吸盘支架固接，每个吸盘的另一端与工作面相接触或分离；所述簧件的两端分别连接骨架和吸盘支架，所述簧件采用压簧；所述限位块与骨架固接，所述吸盘支架与限位块相接触或分离；所述吸盘的外边缘具有弹性；所述第一吸附单元中的吸盘的气路入口与第一电磁阀相连通，所述第二吸附单元中的吸盘的气路入口与第二电磁阀相连通，所述第三吸附单元中的吸盘的气路入口与第三电磁阀相连通，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀分别与电动气泵相连通；所述第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件均为结构相同的伸缩连杆组件，所述伸缩连杆组件包括第一舵机、第二舵机、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、转盘和转盘轴；所述第一舵机、第二舵机为相同的舵机，分别固定安装在转盘上，所述转盘套接在转盘轴上，所述第一伸缩连杆组件中的转盘轴套设在第二吸附单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文昊，杨诚乐，张瑞杰，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11