真空吸附爬壁机器人及使用方法技术

本发明专利技术属于智能机器人技术领域，具体涉及一种爬壁机器人及其使用方法。真空吸附爬壁机器人，其技术方案是：它包括：箱体(1)、传动机构(2)、导向机构(3)以及吸附机构(4)；传动机构(2)分为呈十字形交叉的两组同步带(11)，每组同步带(11)由电机(8)驱动；吸附机构(4)安装在每组同步带(11)的两端，包括：电动推杆(21)以及电动推杆(21)下方的吸盘组(25)，吸盘组(25)由电磁阀控制吸附与释放。本发明专利技术是通过协调控制两导轨一端的电机及吸盘和控制吸盘吸附的电磁阀实现:电机可实现导轨沿某方向的直线运动，吸盘电磁阀可实现吸盘的吸附和释放实现机器人往某方向的连续运动。

【技术实现步骤摘要】
真空吸附爬壁机器人及使用方法
本专利技术属于智能机器人
，具体涉及一种爬壁机器人及其使用方法。
技术介绍
铁路运营隧道的衬砌状态检测对铁路部门掌握隧道衬砌状态的病害缺陷有着至关重要的意义，直接关系着行车运营安全，国内外铁路部门无不给予高度重视。对隧道表面衬砌检测工作至今仍采用传统的人工方法，人工方法存在着劳动强度大、周期长、效率低下、安全性差等问题。随着我国产业结构升级转型，人工操作已经不符合社会、环境的发展要求，需要寻找更好的方法以替代人工作业。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种真空吸附爬壁机器人，对粗糙的隧道内壁面进行检测。本专利技术的技术方案之一是：真空吸附爬壁机器人，它包括：箱体，传动机构，导向机构以及吸附机构；箱体分为上下两层；传动机构分为呈十字形交叉的两组同步带，每组同步带由电机驱动；两组同步带分别安装在箱体的上下两层；导向机构与传动机构中的同步带相配合，同样安装在箱体的上下两层；吸附机构安装在每组同步带的两端，包括：电动推杆以及电动推杆下方的吸盘组，吸盘组由电磁阀控制吸附与释放。本专利技术的另一个技术方案是:真空吸附爬壁机器人的使用方法，它基于上述的真空吸附爬壁机器人，其使用方法如下：步骤1，机器人状态初始化，定义其中一条同步带为x导轨，另一条为y导轨；步骤2，令吸附机构中的电动推杆的伸缩量处于合适的位置，使得x、y两导轨端的吸盘组的吸盘贴于壁面，且均处于吸附状态；步骤3，y导轨的吸盘释放，检测真空压力开关检测吸盘内真空度，当其真空度小于某一阈值，抬起y导轨的吸盘，使y导轨转为运动状态；步骤4，根据设定的运动参数，y导轨的同步带由该处的电机转动，使y导轨朝预定方向运动；步骤5，y导轨完成一个步距后停止，控制y导轨两端的吸盘组放下并接触壁面，然后使其转为吸附状态；步骤6，x导轨的吸盘释放，检测真空压力开关检测吸盘内真空度，当其真空度小于某一阈值，抬起x导轨的吸盘，使x导轨转为运动状态；步骤7，根据设定的运动参数，x导轨的同步带由该处的电机转动，使x导轨朝预定方向运动；步骤8，x导轨完成一个步距后停止，控制x导轨两端的吸盘组放下并接触壁面，然后使其转为吸附状态；步骤9，如果机器人需要连续爬行，则进入步骤2；否则，结束爬行。有益效果：(1)本专利技术是通过协调控制两导轨一端的电机及吸盘和控制吸盘吸附的电磁阀实现:电机可实现导轨沿某方向的直线运动，吸盘电磁阀可实现吸盘的吸附和释放实现机器人往某方向的连续运动。(2)本专利技术可以实现机器人对壁面吸附以及越障的功能，吸盘组的每个吸盘底部都附有硅胶密封材料，从而能够实现在粗糙平面稳定吸附的功能。(3)本专利技术采用同步带传动机构能够较好的减轻机器人自身的重量，为机器人在能安全的在壁面运动提供保障，同时也可在安全吸附的条件下，为工作需要增加机器人的负载。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中传动机构的结构示意图；图3为本专利技术中导向机构的结构示意图；图4为本专利技术中吸附机构的结构示意图；图5是底部带有硅胶的吸盘吸附在粗糙面上的示意图。其中：1-箱体，2-传动机构，3-导向机构，4-吸附机构，5-雷达检测仪，6-电机支座，7-电机保护罩，8-电机，9-联轴器，10-同步带轮，11-同步带，12-轴承，13-轴承座，14-直线轴承座，15-直线轴承，16-导杆，17-导杆支架，18-抱闸支座，19-抱闸，20-旋转轴，21-电动推杆，22-调整套，23-限位套，24-推杆连接件，25-吸盘组，26-连接板，27-吸盘连接件，28-硅胶密封垫，29-橡胶材料。具体实施方式实施例1：参见附图1，真空吸附爬壁机器人，它包括：箱体1，传动机构2、导向机构3、吸附机构4以及检测雷达5；箱体1分为上下两层；传动机构2分为呈十字形交叉的两组同步带11，每组同步带11由电机8驱动；两组同步带11分别安装在箱体1的上下两层；导向机构3与传动机构2中的同步带11相配合，同样安装在箱体1的上下两层；吸附机构4安装在每组同步带11的两端，包括：电动推杆21以及电动推杆21下方的吸盘组25，吸盘组25由电磁阀控制吸附与释放。以下具体介绍个机构的组成部分：参见附图2，传动机构2中的电机8固接在电机支座6上，电机保护罩7罩着电机8，也与电机支座6固连，同步带轮10与旋转轴20通过键相连，旋转轴20通过轴承12固接在轴承座13上，同步带11包裹在同步带轮10上，电机8固接在电机支座6上，通过联轴器9与旋转轴20相连接，从而实现转动。抱闸19一端与抱闸支座18固连，另一端与旋转轴20相连，当进行纵向运动时，由于同步带没有自锁功能，为防止重力作用下带来的运动，此时抱闸19上电，锁住旋转轴20，当纵向驱动电机转动时，同时抱闸19断电，此时电机克服重力带来的力矩驱动机器人纵向运动。当进行横向运动时，抱闸19一直处于上电状态，锁住旋转轴20，克服机器人纵向结构的重力带来的力矩。参见附图3，导向机构3包括：导杆16、直线轴承座14、直线轴承15、导杆支架17等部件组成。直线轴承15嵌入在直线轴承座14内，直线轴承座14与箱体1通过螺钉固连，导杆16与直线轴承15相连接，从而实现直线运动。导杆16两端的末端与导杆支架17相连接，通过螺钉将导杆16紧固在导杆支架17上，导杆支架17通过螺钉与连接板26相连。参见附图4、5，吸附机构4中的限位套23通过螺钉紧固在连接板26上，调整套22通过限位套23固定，电动推杆21与调整套22相连接，可以通过调整套22调整推杆的位置，电动推杆21末端与推杆连接件24固连，推杆连接件24与吸盘连接件27紧固，吸盘25通过管螺纹与吸盘连接27件紧固。通过电动推杆21的伸缩可以实现机器人腿部的抬起和落下，从而能够实现越障的功能。每个吸盘组有三个吸盘25组成，吸盘25采用多唇式吸盘，多唇式吸盘具有缓冲作用，其结构采用橡胶29材料制成，能够适应一定曲率的曲面，每个吸盘底部都附有硅胶密封垫28材料，从而能够实现在粗糙平面的吸附功能。实施例2：真空吸附爬壁机器人的使用方法，它基于如实施例1所述的用于隧道壁面衬砌检测的真空吸附爬壁机器人，其使用方法如下：步骤1，机器人状态初始化，定义其中一条同步带11为x导轨，另一条为y导轨；步骤2，令吸附机构4中的电动推杆21的伸缩量处于合适的位置，使得x、y两导轨端的吸盘组25的吸盘贴于壁面，且均处于吸附状态；步骤3，y导轨的吸盘释放，检测真空压力开关检测吸盘内真空度，当其真空度小于某一阈值，抬起y导轨的吸盘，使y导轨转为运动状态；步骤4，根据设定的运动参数，y导轨的同步带11由该处的电机8转动，使y导轨朝预定方向运动；步骤5，y导轨完成一个步距后停止，控制y导轨两端的吸盘组25放下并接触壁面，然后使其转为吸附状态；步骤6，x导轨的吸盘释放，检测真空压力开关检测吸盘内真空度，当其真空度小于某一阈值，抬起x导轨的吸盘，使x导轨转为运动状态；步骤7，根据设定的运动参数，x导轨的同步带11由该处的电机8转动，使x导轨朝预定方向运动；步骤8，x导轨完成一个步距后停止，控制x导轨两端的吸盘组25放下并接触壁面，然后使其转为吸附状态；步骤9，如果机器人需要连续爬行，则进入步骤2；否则，结束爬行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
真空吸附爬壁机器人，它包括：箱体(1)，其特征在于，它还包括：传动机构(2)、导向机构(3)以及吸附机构(4)；所述箱体(1)分为上下两层；所述传动机构(2)分为呈十字形交叉的两组同步带(11)，每组所述同步带(11)由电机(8)驱动；两组所述同步带(11)分别安装在所述箱体(1)的上下两层；所述导向机构(3)与所述传动机构(2)中的所述同步带(11)相配合，同样安装在所述箱体(1)的上下两层；所述吸附机构(4)安装在每组所述同步带(11)的两端，包括：电动推杆(21)以及所述电动推杆(21)下方的吸盘组(25)，所述吸盘组(25)由电磁阀控制吸附与释放。

【技术特征摘要】
1.真空吸附爬壁机器人，它包括：箱体(1)，其特征在于，它还包括：传动机构(2)、导向机构(3)以及吸附机构(4)；所述箱体(1)分为上下两层；所述传动机构(2)分为呈十字形交叉的两组同步带(11)，每组所述同步带(11)由电机(8)驱动；两组所述同步带(11)分别安装在所述箱体(1)的上下两层；所述导向机构(3)与所述传动机构(2)中的所述同步带(11)相配合，同样安装在所述箱体(1)的上下两层；所述吸附机构(4)安装在每组所述同步带(11)的两端，包括：电动推杆(21)以及所述电动推杆(21)下方的吸盘组(25)，所述吸盘组(25)由电磁阀控制吸附与释放。2.如权利要求1所述的真空吸附爬壁机器人，其特征在于，它还包括一个安装于所述箱体(1)的检测雷达(5)。3.如权利要求1所述的真空吸附爬壁机器人，其特征在于，所述传动机构(2)中所述电机(8)安装在电机支座(6)上，并罩有电机保护罩(7)；所述电机(8)通过联轴器(9)与旋转轴(20)连接，同时，所述旋转轴(20)通过键与同步带轮(10)相连；所述旋转轴(20)通过轴承(12)安装在轴承座(13)上，所述同步带(11)包裹在所述同步带轮(10)上；抱闸(19)的一端与抱闸支座(18)连接，另一端与所述旋转轴(20)连接。4.如权利要求1或3所述的真空吸附爬壁机器人，其特征在于，所述导向机构(3)包括：导杆(16)、直线轴承座(14)、直线轴承(15)以及导杆支架(17)；所述直线轴承(15)嵌入在所述直线轴承座(14)内，所述直线轴承座(14)与所述箱体(1)固定连接，所述导杆(16)与所述直线轴承(15)连接，所述导杆(16)的两端紧固在所述导杆支架(17)上，所述导杆支架(17)与连接板(26)相连。5.如权利要求1或2所述的真空吸附爬壁机器人，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学山，崔登祺，陈东生，雷洋，齐法琳，董寒，张立娟，
申请(专利权)人：北京理工大学，中国铁道科学研究院，中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11