一种吸附式履带爬行机构及具有其的爬壁机器人制造技术

本发明专利技术涉及爬壁机器人技术领域，具体涉及一种吸附式履带爬行机构及具有其的爬壁机器人，爬行机构包括第一连接底盘以及设于所述第一连接底盘底部的履带轮组件，所述履带轮组件至少包括轮组件和配合的设于所述轮组件上的吸附履带，所述第一连接底盘的前侧设有沿其宽度方向延伸的第一主轴，所述第一连接底盘的后侧设有与所述第一主轴相平行的第二主轴，所述第一主轴和所述第二主轴的两端部分别设有所述履带轮组件，所述履带轮组件位于所述第一连接底盘的外侧，所述爬行机构还设有用以驱使所述轮组件转动进而带动所述吸附履带转动的驱动组件，本发明专利技术的爬行机构能显著提高履带轮组件的越障高度，实现金属平面、斜面、立面连续爬行。

An Adsorptive Crawler Crawling Mechanism and a Wall Climbing Robot with it

The invention relates to the technical field of wall-climbing robot, in particular to an adsorptive crawler crawler mechanism and a wall-climbing robot with it. The crawler mechanism comprises a first connecting chassis and a crawler wheel assembly arranged at the bottom of the first connecting chassis. The crawler wheel assembly comprises at least a wheel assembly and a matching wheel assembly arranged at the bottom of the first connecting chassis. The front side of the first connecting chassis is provided with a first spindle extending along its width direction, the rear side of the first connecting chassis is provided with a second spindle parallel to the first spindle, and the two ends of the first spindle and the second spindle are respectively provided with the crawler wheel assembly. Located on the outer side of the first connecting chassis, the crawling mechanism is also provided with a driving component to drive the wheel assembly to rotate and then drive the adsorption track to rotate. The crawling mechanism of the present invention can significantly improve the height of the crawling wheel assembly to cross the barrier and realize continuous crawling of the metal plane, inclined plane and elevation.

【技术实现步骤摘要】
一种吸附式履带爬行机构及具有其的爬壁机器人
本专利技术涉及爬壁机器人
，具体涉及一种吸附式履带爬行机构及具有其的爬壁机器人。
技术介绍
为了解决在未知和多变工况环境中服役的问题，移动机器人多采用履带式行走机构。在机构设计上研究的主要方向是：跨越壕沟或攀越台阶障碍的能力、克服倾翻的能力以及壁面吸附能力。当前国内外研究的履带机器人大致分为单节双履带、双节四履带、多节多履带、多节履带复合式，其中具有吸附功能的爬壁机器人仅有单节双履带结构。国外目前在多履带移动机器人方面的技术水平相对成熟，主要用于地面反恐防爆，军事侦察等方面。美国REMOTEC公司早期研制的ANDROS-F6A移动机器人是一种小型化的关节履带轮式机器人，它最显著的特点是具有更快的速度和更优异的越障性能以便操作人员能够更高效地执行任务。美国NASA喷射推进实验室，iRobot公司，卡内基·梅隆大学机器人学院和南加州大学机器人研究实验室共同合作开发的Urbie机器人是一种能以视觉导引并能自动爬坡的前置关节履带移动机器人，其前摆腿可360度异步旋转。国内目前由北京中泰科技发展有限公司和上海交通大学联合研制的Super-DII型排爆机器人具有典型的关节式履带结构，其行走装置采用四轮驱动和双摆驱动，该机器人最大伸展长度1.8米，行走速度每分钟0-40米，爬坡能力40度，能在1.3米的范围内原地回转，该机器人所采用的技术在国产排爆机器人中处于领先地位。作为同类技术的小型化，履带结构在壁面/管道机器人上有广泛应用，例如船舶移动喷涂机器人可以在一个平面上同时移动和进行喷涂作业，管道机器人在一根水平管道内爬行移动等。但是当实际工程中存在更大俯仰角或垂直的壁面时，爬行机构由于无法维持与壁面的贴合面积和摩擦力，而不能连续爬行通过。当履带增加了磁吸附，由于磁性贴合面出现间隙，吸附力大幅降低(大于8mm时磁力几乎消失)，这限制了工业爬行机器人在同时存在平面与立面工况(例如各类管网)的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种吸附式履带爬行机构，其能在金属平面、斜面和立面实现连续爬行。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种吸附式履带爬行机构，包括第一连接底盘以及设于所述第一连接底盘底部的履带轮组件，所述履带轮组件至少包括轮组件和配合的设于所述轮组件上的吸附履带，所述第一连接底盘的前侧设有沿其宽度方向延伸的第一主轴，所述第一连接底盘的后侧设有与所述第一主轴相平行的第二主轴，所述第一主轴和所述第二主轴的两端部分别设有所述履带轮组件，所述履带轮组件位于所述第一连接底盘的外侧，所述爬行机构还设有用以驱使所述轮组件转动进而带动所述吸附履带转动的驱动组件。进一步的，所述爬行机构还设有串接在所述第一连接底盘后方的第二连接底盘，所述第二连接底盘的前端部与所述第二主轴转动连接，所述第二连接底盘的后端部设有与其转动相连的第三主轴，所述第三主轴的两端部分别设有所述履带轮组件。进一步的，所述第一主轴和所述第二主轴分别与所述第一连接底盘转动相连，所述吸附履带沿其圆周方向依次间隔的设有多根磁铁。进一步的，所述爬行机构位于其最前端的两所述履带轮组件以及位于其最后端的两所述履带轮组件其各自分别连接有所述驱动组件，所述驱动组件包括第一驱动电机。进一步的，当所述爬行机构的爬行工况中最大俯角为时，所述第一连接底盘的高度H满足以下条件：其中，L为第一主轴和第二主轴之间的距离；h为履带轮组的高度。进一步的，当所述爬行机构的爬行工况中最大仰角为θ时，所述爬行机构及其装载的设备整体高度Y满足以下条件：Y＜X×tan(180-θ)其中，X为所装载的设备距离吸附履带最远端部的距离。进一步的，所述爬行机构至少还包括设于所述第一连接底盘正上方的角度调节辅助装置，当所述爬行机构包括所述第二连接底盘时，所述第二连接底盘的正上方也设有所述角度调节辅助装置，所述角度调节辅助装置包括用以对所述第一连接底盘/所述第二连接底盘底部的所述履带轮组件分别施力从而调整所述履带轮组件与所述第一连接底盘/所述第二连接底盘底部之间夹角的调节组件。进一步的，所述角度调节辅助装置包括固定绕线盘、绕设于所述固定绕线盘上的四根柔性钢绳以及驱使所述固定绕线盘转动的第二驱动电机，所述柔性钢绳的自由端端部设有用以与所述履带轮组件中的内侧板相连的连接部。本专利技术还提供一种具有上述吸附式履带爬行机构的爬壁机器人，包括安装在所述第一连接底盘和/或所述第二连接底盘上的成像模块、照明模块、电源模块和通讯控制模块，所述成像模块、所述照明模块和所述通讯控制模块与所述电源模块分别电连接，且所述成像模块和所述照明模块与所述通讯模块分别电连接。进一步的，所述成像模块包括前置摄像头和后置摄像头，所述照明模块位于所述爬行机构的最前端，所述爬壁机器人还包括设于所述第一连接底盘正下方的测厚模块以及朝向所述爬行机构正前方的超声测距模块，所述测厚模块包括超声波路障探测仪，所述测厚模块包括涂层测厚仪。采用以上技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术设计的双段/三段式吸附履带轮组件结构可以形成自由夹角组合，从而显著提高履带轮组件的越障高度；履带轮组件能够满足俯仰角超过90度的有效吸附贴合，解决了金属平面、斜面、立面的连续爬行问题，可实现管道机器人全网连续爬行，也可应用于野外工程作业机器人、探险机器人、军事机器人、服务机器人等，其应用前景广阔，具有良好的社会效益和经济效益。通过在爬行机构上集成功能模块，可以现针对不同应用场景所需功能调整工装组合，扩大爬壁机器人的适用范围；且模块化工装设计降低了机器人整体损坏风险和维护成本。附图说明附图1为本专利技术的双段式爬行机构一种状态(呈放松状态时)的轴测图；附图2为附图1的俯视图；附图3为附图1的侧视图；附图4为本专利技术的双段式爬行机构另一种状态(呈弓形收合预紧时)的轴测图；附图5为附图4的俯视图；附图6为附图4的侧视图；附图7为本专利技术的三段式爬行机构一种状态(呈放松状态时)的轴测图；附图8为本专利技术的双段式爬行机构的侧视图；附图9为本专利技术的双段式爬行机构的前视图；附图10为本专利技术的双段式爬行机构与立面配合的结构示意图；附图11为本专利技术的双段式爬行机构中的第一连接底盘与壁面转角接触的结构示意图；附图12为本专利技术的双段式爬行机构所装载设备的最高点与壁面接触的结构示意图；附图13为本专利技术的三段式爬行机构爬壁的结构示意图；附图14为本专利技术的本专利技术的双段式爬行机构爬壁时第一种状态的结构示意图；附图15为附图14的侧视图；附图16为本专利技术的本专利技术的双段式爬行机构爬壁时第二种状态的结构示意图；附图17为附图16的侧视图；附图18为本专利技术的本专利技术的双段式爬行机构爬壁时第三种状态的结构示意图；附图19为附图18的侧视图；附图20为本专利技术的本专利技术的双段式爬行机构爬壁时第四种状态的结构示意图；附图21为附图20的侧视图。其中，1、第一连接底盘；101、第一底板；102、第一连接板；2、履带轮组件；201、吸附履带；2011、磁铁；3、第一主轴；4、第二主轴；5、第一驱动电机；6、固定绕线盘；7、柔性钢绳；8、第二连接底盘；801、第二底板；802、第二连接板；9、第三主轴。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。如图1至图21所示，一种吸附式履带爬行机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附式履带爬行机构，其特征在于：包括第一连接底盘以及设于所述第一连接底盘底部的履带轮组件，所述履带轮组件至少包括轮组件和配合的设于所述轮组件上的吸附履带，所述第一连接底盘的前侧设有沿其宽度方向延伸的第一主轴，所述第一连接底盘的后侧设有与所述第一主轴相平行的第二主轴，所述第一主轴和所述第二主轴的两端部分别设有所述履带轮组件，所述履带轮组件位于所述第一连接底盘的外侧，所述爬行机构还设有用以驱使所述轮组件转动进而带动所述吸附履带转动的驱动组件。

【技术特征摘要】
1.一种吸附式履带爬行机构，其特征在于：包括第一连接底盘以及设于所述第一连接底盘底部的履带轮组件，所述履带轮组件至少包括轮组件和配合的设于所述轮组件上的吸附履带，所述第一连接底盘的前侧设有沿其宽度方向延伸的第一主轴，所述第一连接底盘的后侧设有与所述第一主轴相平行的第二主轴，所述第一主轴和所述第二主轴的两端部分别设有所述履带轮组件，所述履带轮组件位于所述第一连接底盘的外侧，所述爬行机构还设有用以驱使所述轮组件转动进而带动所述吸附履带转动的驱动组件。2.根据权利要求1所述的一种吸附式履带爬行机构，其特征在于：所述爬行机构还设有串接在所述第一连接底盘后方的第二连接底盘，所述第二连接底盘的前端部与所述第二主轴转动连接，所述第二连接底盘的后端部设有与其转动相连的第三主轴，所述第三主轴的两端部分别设有所述履带轮组件。3.根据权利要求2所述的一种吸附式履带爬行机构，其特征在于：所述第一主轴和所述第二主轴分别与所述第一连接底盘转动相连，所述吸附履带沿其圆周方向依次间隔的设有多根磁铁。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种吸附式履带爬行机构，其特征在于：所述爬行机构位于其最前端的两所述履带轮组件以及位于其最后端的两所述履带轮组件其各自分别连接有所述驱动组件，所述驱动组件包括第一驱动电机。5.根据权利要求1所述的一种吸附式履带爬行机构，其特征在于，当所述爬行机构的爬行工况中最大俯角为时，所述第一连接底盘的高度H满足以下条件：其中，L为第一主轴和第二主轴之间的距离；h为履带轮组的高度。6.根据权利要求1所述的一种吸附式履带爬行机构，其特征在于，当所述爬行机构的爬行工况中最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁耀升，刘晓伟，孙永亮，贾斌斌，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32