越障式气动爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种越障式气动爬壁机器人，机器人整体由躯干和四组腿机构构成，躯干由固定框架机构和滑动框架机构构成，腿机构为丝杠螺母伸缩机构，四组腿机构根据其与躯干的连接位置分为固定框腿组和滑动框腿组。通过躯干滑动框架机构相对固定框架机构的滑动，配合固定框腿组和滑动框腿组的轮流伸出和吸附，实现机器人的爬行运动，并可跨越爬行前方的障碍。该机器人可代替人工，在多种竖直壁面上进行特定作业。

Cross barrier pneumatic wall climbing robot

The utility model relates to an obstacle climbing type pneumatic wall climbing robot. The robot is composed of a trunk and four groups of legs. The trunk is composed of a fixed frame mechanism and a sliding frame mechanism. The leg mechanism is a screw and nut expansion mechanism. The four groups of legs are divided into a fixed frame leg group and a sliding frame leg group according to the connection position of the body with the trunk. Through the sliding of the relative fixed frame mechanism of the trunk sliding frame mechanism and the rotation and adsorption of the fixed frame leg group and the sliding frame leg group, the crawling movement of the robot can be realized, and the obstacle in front of the crawl can be spanned. The robot can replace manual operation and perform specific operations on various vertical walls.

【技术实现步骤摘要】
越障式气动爬壁机器人
本技术涉及一种越障式气动爬壁机器人，属于机械设计领域。
技术介绍
爬壁机器人可代替人工，在壁面上进行清洗、打磨、喷涂、检测等作业。如用于玻璃幕墙清洗机器人，用于船体表面喷涂机器人等。目前，爬壁机器人在壁面依附方式主要有电磁式、气动吸盘式等。电磁式吸盘只能用于磁性材料壁面，且壁面涂层对吸附性能有较大的影响。气动吸盘对壁面的光洁度比较敏感，当壁面比较粗糙时，容易漏气，影响吸附性能。目前的爬壁机器人主要用于相对平整的壁面。当壁面存在加强筋等凸出障碍时，机器人通常难以越过。本技术基于气动吸盘结构，设计了一种可在壁面爬行并可跨越前方障碍的机器人。
技术实现思路
本技术开发一种可在竖直壁面上爬行的机器人，机器人可在竖直壁面上垂直爬行、横向爬行及任意角度倾斜爬行，并可跨越爬行前方的障碍。为实现上述目标，本技术采用以下技术方案：机器人整体由躯干和四组腿机构构成，躯干由固定框架机构和滑动框架机构构成。躯干固定框架机构为长方形框架机构，由主导轨（8）、主导轨加强杆（9）、躯干横杆（17）、躯干底板（10）、主电机（18）构成。两根主导轨（8）对称分布于躯干固定机构的两侧，两根主导轨（8）的外侧分别通过20个小沉头螺栓固定一根主导轨加强杆（9），使主导轨（8）与主导轨加强杆（9）连为一体。两根主导轨（8）的两端部分别通过螺栓与一根躯干横杆（17）固定连接，两根主导轨（8）及两根躯干横杆（17）组成一个长方形的框架机构。两块躯干底板（10）根据主丝杆-螺母（24）支撑的位置要求，分别通过沉头螺栓固定在主框架两侧的主导轨加强杆（9）上。主电机（18）通过主电机座（13）与上方的躯干底板（10）相连。主电机（18）的输出轴通过主传动联轴器（27）与主丝杆-螺母（24）的输入端相连。主丝杆-螺母（24）的两端分别由主丝杆支撑端轴承-座（23）和主丝杆固定端轴承-座（26）支撑。主丝杆固定端轴承-座（26）通过沉头螺栓固定在上方的躯干底板（10）上，主丝杆支撑端轴承-座（23）通沉头螺栓固定在下方的躯干底板（10）上。在躯干固定机构两端的躯干横杆（17）上分别固定两组腿机构。躯干横杆（17）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓-螺母固定。躯干滑动框架机构的主体为由两根躯干滑动框竖杆（21）、一根躯干滑动框横杆（22）及主丝杆滑块（25）构成的长方形机构。两根躯干滑动框竖杆（21）的一端分别通过螺栓与躯干滑动框横杆（22）的两端固定，两根躯干滑动框竖杆（21）的另一端分别通过螺栓及销钉与主丝杆滑块（25）的两端固定。主丝杆滑块（25）与主丝杆-螺母（24）的螺母固定。四组主滑块（19）分别通过一个主滑块座（20）固定在两根躯干滑动框竖杆（21）外侧的端部。主滑块（19）的滚轮置于主导轨（8）的滑槽内。在躯干滑动机构的躯干滑动框横杆（22）及主丝杆滑块（25）上分别固定一组腿机构。躯干滑动框横杆（22）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓-螺母固定。主丝杆滑块（25）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓-螺母及直角连接件（33）固定。四组腿机构结构完全相同，根据腿机构与躯干的连接位置不同，可分为固定腿组和滑动腿组。腿机构由固定机构、伸缩机构和吸盘机构构成，固定机构由腿底板（6）、腿电机（1）、腿电机座（5）、腿丝杆固定端轴承-座（3）、腿丝杆支撑端轴承-座（30）、腿滑块架（7）、腿滑块（32）构成。腿电机（1）通过腿电机座（5）固定在腿底板（6）的一端，腿电机（1）的输出轴通过腿传动联轴器（2）与腿丝杆-螺母（29）的输入端相连。腿丝杆-螺母（29）由腿丝杆固定端轴承-座（3）和腿丝杆支撑端轴承-座（30）支撑。腿丝杆固定端轴承-座（3）和腿丝杆支撑端轴承-座（30）分别通过沉头螺栓固定在腿底板（6）上。两块腿滑块架（7）分别通过沉头螺栓固定在腿底板（6）伸出端的两侧，在每块腿滑块架（7）的内侧分别通过螺栓固定一块腿滑块（32），腿滑块（32）的滑轮置于腿导轨（4）的滑槽内。伸缩机构由腿丝杆滑块（28）、腿导轨（4）构成。腿丝杆滑块（28）与腿丝杆-螺母（29）的螺母固定，两根腿导轨（4）的一端分别通过螺栓和销钉固定在腿丝杆滑块（28）的两端面上。两根腿导轨（4）的另外一端分别通过直角连接件（33）与吸盘固定杆（11）固定连接。吸盘机构由吸盘（16）、吸盘固定螺母（12）、吸盘金具（15）、吸盘连接板（14）构成。吸盘（16）与吸盘金具（15）固定，吸盘金具（15）的螺纹杆穿过吸盘连接板（14）的大孔，并通过吸盘固定螺母（12）固定。吸盘连接板（14）的小孔通过螺栓固定在吸盘固定杆（11）。每根吸盘固定杆（11）上固定5组吸盘机构。每组吸盘机构通过气管接头（31）及气管串联在一起。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：1、躯干滑动机构可在躯干固定机构内部相对滑动，四组腿机构两两组合，分为固定腿组和滑动腿组，通过躯干固定机构和滑动机构的相对滑动以及固定和滑动腿组间的轮流伸出和吸附，可以使机器人双向爬行并跨越平面上的凸起障碍。2、机器人吸盘机构可根据需要增加或减少吸盘数量，以适应载荷的大小。3、机器人吸盘金具上有缓冲弹簧，通过弹簧的压缩特性，可使吸盘自适应壁面弧度的变化。4、机器人框架主要为铝合金型材构成，所需加工的零件少，机器人制作成本低。附图说明图1机器人整体主视图图2机器人整体左视图图3腿机构主视图图4腿机构附视图图5腿滑块架主视图图6腿滑块架左视图图7躯干底板主视图图8躯干底板附视图图9主丝杆滑块主视图图10主丝杆滑块左视图图11主滑块座主视图图12主滑块座左视图图中：1、腿电机，2、腿传动联轴器，3、腿丝杆固定端轴承-座，4、腿导轨，5、腿电机座，6、腿底板，7、腿滑块架，8、主导轨，9、主导轨加强杆，10、躯干底板，11、吸盘固定杆，12、吸盘固定螺母，13、主电机座，14、吸盘连接板，15、吸盘金具，16、吸盘，17、躯干横杆，18、主电机，19、主滑块，20、主滑块座，21、躯干滑动框竖杆，22、躯干滑动框横杆，23、主丝杆支撑端轴承-座，24、主丝杆-螺母，25、主丝杆滑块，26、主丝杆固定端轴承-座，27、主传动联轴器，28、腿丝杆滑块，29、腿丝杆-螺母，30、腿丝杆支撑端轴承-座，31、气管接头，32、腿滑块，33、直角连接件具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1至图12，机器人整体由躯干和四组腿机构构成，躯干由固定框架机构和滑动框架机构构成。躯干固定框架机构为长方形框架机构，由主导轨（8）、主导轨加强杆（9）、躯干横杆（17）、躯干底板（10）、主电机（18）构成。两根主导轨（8）对称分布于躯干固定机构的两侧，两根主导轨（8）的外侧分别通过20个小沉头螺栓固定一根主导轨加强杆（9），使主导轨（8）与主导轨加强杆（9）连为一体。两根主导轨（8）的两端部分别通过螺栓与一根躯干横杆（17）固定连接，两根主导轨（8）及两根躯干横杆（17）组成一个长方形的框架机构。两块躯干底板（10）根据主丝杆-螺母（24）支撑的位置要求，分别通过沉头螺栓固定在主框架两侧的主导轨加强杆（9）上。主电机（18）通过主电机座（13）与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
越障式气动爬壁机器人，其特征在于：机器人整体由躯干和四组腿机构构成，通过躯干滑动框架机构相对固定框架机构的滑动，配合固定腿组和滑动腿组的轮流伸出和吸附，实现机器人的爬行运动，并可跨越爬行前方的障碍；躯干固定框架机构为长方形框架机构，由主导轨（8）、主导轨加强杆（9）、躯干横杆（17）、躯干底板（10）、主电机（18）构成；两根主导轨（8）对称分布于躯干固定机构的两侧，两根主导轨（8）的外侧分别通过20个小沉头螺栓固定一根主导轨加强杆（9），使主导轨（8）与主导轨加强杆（9）连为一体；两根主导轨（8）的两端部分别通过螺栓与一根躯干横杆（17）固定连接，两根主导轨（8）及两根躯干横杆（17）组成一个长方形的框架机构；两块躯干底板（10）根据主丝杆‑螺母（24）支撑的位置要求，分别通过沉头螺栓固定在主框架两侧的主导轨加强杆（9）上；主电机（18）通过主电机座（13）与上方的躯干底板（10）相连；主电机（18）的输出轴通过主传动联轴器（27）与主丝杆‑螺母（24）的输入端相连；主丝杆‑螺母（24）的两端分别由主丝杆支撑端轴承‑座（23）和主丝杆固定端轴承‑座（26）支撑；主丝杆固定端轴承‑座（26）通过沉头螺栓固定在上方的躯干底板（10）上，主丝杆支撑端轴承‑座（23）通沉头螺栓固定在下方的躯干底板（10）上；在躯干固定机构两端的躯干横杆（17）上分别固定两组腿机构；躯干横杆（17）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓‑螺母固定；躯干滑动框架机构的主体为由两根躯干滑动框竖杆（21）、一根躯干滑动框横杆（22）及主丝杆滑块（25）构成的长方形机构；两根躯干滑动框竖杆（21）的一端分别通过螺栓与躯干滑动框横杆（22）的两端固定，两根躯干滑动框竖杆（21）的另一端分别通过螺栓及销钉与主丝杆滑块（25）的两端固定；主丝杆滑块（25）与主丝杆‑螺母（24）的螺母固定；四组主滑块（19）分别通过一个主滑块座（20）固定在两根躯干滑动框竖杆（21）外侧的端部；主滑块（19）的滚轮置于主导轨（8）的滑槽内；在躯干滑动机构的躯干滑动框横杆（22）及主丝杆滑块（25）上分别固定一组腿机构；躯干滑动框横杆（22）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓‑螺母固定；主丝杆滑块（25）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓‑螺母及直角连接件（33）固定；四组腿机构结构完全相同，根据腿机构与躯干的连接位置不同，可分为固定腿组和滑动腿组；腿机构由固定机构、伸缩机构和吸盘机构构成，固定机构由腿底板（6）、腿电机（1）、腿电机座（5）、腿丝杆固定端轴承‑座（3）、腿丝杆支撑端轴承‑座（30）、腿滑块架（7）、腿滑块（32）构成；腿电机（1）通过腿电机座（5）固定在腿底板（6）的一端，腿电机（1）的输出轴通过腿传动联轴器（2）与腿丝杆‑螺母（29）的输入端相连；腿丝杆‑螺母（29）由腿丝杆固定端轴承‑座（3）和腿丝杆支撑端轴承‑座（30）支撑；腿丝杆固定端轴承‑座（3）和腿丝杆支撑端轴承‑座（30）分别通过沉头螺栓固定在腿底板（6）上；两块腿滑块架（7）分别通过沉头螺栓固定在腿底板（6）伸出端的两侧，在每块腿滑块架（7）的内侧分别通过螺栓固定一块腿滑块（32），腿滑块（32）的滑轮置于腿导轨（4）的滑槽内；伸缩机构由腿丝杆滑块（28）、腿导轨（4）构成；腿丝杆滑块（28）与腿丝杆‑螺母（29）的螺母固定，两根腿导轨（4）的一端分别通过螺栓和销钉固定在腿丝杆滑块（28）的两端面上；两根腿导轨（4）的另外一端分别通过直角连接件（33）与吸盘固定杆（11）固定连接；吸盘机构由吸盘（16）、吸盘固定螺母（12）、吸盘金具（15）、吸盘连接板（14）构成；吸盘（16）与吸盘金具（15）固定，吸盘金具（15）的螺纹杆穿过吸盘连接板（14）的大孔，并通过吸盘固定螺母（12）固定；吸盘连接板（14）的小孔通过螺栓固定在吸盘固定杆（11）；每根吸盘固定杆（11）上固定5组吸盘机构；每组吸盘机构通过气管接头（31）及气管串联在一起。...

【技术特征摘要】
1.越障式气动爬壁机器人，其特征在于：机器人整体由躯干和四组腿机构构成，通过躯干滑动框架机构相对固定框架机构的滑动，配合固定腿组和滑动腿组的轮流伸出和吸附，实现机器人的爬行运动，并可跨越爬行前方的障碍；躯干固定框架机构为长方形框架机构，由主导轨（8）、主导轨加强杆（9）、躯干横杆（17）、躯干底板（10）、主电机（18）构成；两根主导轨（8）对称分布于躯干固定机构的两侧，两根主导轨（8）的外侧分别通过20个小沉头螺栓固定一根主导轨加强杆（9），使主导轨（8）与主导轨加强杆（9）连为一体；两根主导轨（8）的两端部分别通过螺栓与一根躯干横杆（17）固定连接，两根主导轨（8）及两根躯干横杆（17）组成一个长方形的框架机构；两块躯干底板（10）根据主丝杆-螺母（24）支撑的位置要求，分别通过沉头螺栓固定在主框架两侧的主导轨加强杆（9）上；主电机（18）通过主电机座（13）与上方的躯干底板（10）相连；主电机（18）的输出轴通过主传动联轴器（27）与主丝杆-螺母（24）的输入端相连；主丝杆-螺母（24）的两端分别由主丝杆支撑端轴承-座（23）和主丝杆固定端轴承-座（26）支撑；主丝杆固定端轴承-座（26）通过沉头螺栓固定在上方的躯干底板（10）上，主丝杆支撑端轴承-座（23）通沉头螺栓固定在下方的躯干底板（10）上；在躯干固定机构两端的躯干横杆（17）上分别固定两组腿机构；躯干横杆（17）与腿机构的腿底板（6）通过螺栓-螺母固定；躯干滑动框架机构的主体为由两根躯干滑动框竖杆（21）、一根躯干滑动框横杆（22）及主丝杆滑块（25）构成的长方形机构；两根躯干滑动框竖杆（21）的一端分别通过螺栓与躯干滑动框横杆（22）的两端固定，两根躯干滑动框竖杆（21）的另一端分别通过螺栓及销钉与主丝杆滑块（25）的两端固定；主丝杆滑块（25）与主丝杆-螺母（24）的螺母固定；四组主滑块（19）分别通过一个主滑块座（20）固定在两根躯干滑动框竖杆（21）外...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仕海，王燕霜，张子淼，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：新型
国别省市：天津,12