一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人制造技术

本发明专利技术提供一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，通过支撑装置的设置，并使支撑装置展开或者收缩通过支撑位置的调节等可以共同实现实时吸力逐步降低并接近所需临界吸附力，从而降低爬壁机器人的能源消耗以及负压缸的物理消耗，本发明专利技术的齿轮以及齿条组的配合设计，结构较为简单，可以实现通过升降第一负压装置或第二负压装置的升降杆实现第一负压装置或第二负压装置交替吸附壁面，同时第二负压装置或第一负压装置脱离壁面升起并做平移，依次升降第一负压装置或第二负压装置，并通过左第一齿轮以及右第一齿轮的正反转动实现所述机器人的前进运动。

A wall climbing robot with intelligent adjustment of suction and support position

The invention provides a wall climbing robot which can intelligently adjust the suction and support position. Through the setting of the support device, and make the support device expand or contract, through the adjustment of the support position, the real-time suction can be gradually reduced and close to the required critical adsorption force, so as to reduce the energy consumption of the wall climbing robot and the physical consumption of the negative pressure cylinder. The gears and teeth of the invention The matching design of the strip group has a simple structure, which can realize the alternating adsorption of the first negative pressure device or the second negative pressure device on the wall surface by lifting the lifting rod of the first negative pressure device or the second negative pressure device. At the same time, the second negative pressure device or the first negative pressure device is lifted off the wall surface and translated, and then the first negative pressure device or the second negative pressure device is lifted in turn, and the first gear on the left and The forward and reverse rotation of the right first gear realizes the forward motion of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人
本专利技术属于爬壁机器人领域，具体地涉及一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人。
技术介绍
爬壁机器人可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人，是自动化机器人。爬壁机器人又称为壁面移动机器人，因为垂直壁面作业超出人的极限，因此在国外又称为极限作业机器人。爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中负压方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制，永磁吸附方式则有永磁体和电磁铁两种方式，只适用于吸附导磁性壁面。爬壁机器人主要用于石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理，或进行建筑物的清洁和喷涂。在核工业中用来检查测厚等，还可以用于消防和造船等行业。日本在爬壁机器人研究上发展迅速，中国也于20世纪90年代以来进行类似的研究。申请号为CN201810070033.1的申请公开了一种爬壁机器人及其工作方法,通过设置在本体底部的电磁铁，以及用于带动本体移动的滚轮实现爬壁机器人的吸附以及移动，同时电磁铁的吸附力可以根据实际工况进行调节，不会因为吸附力过大而产生不必要的运动阻碍，同时可以节约电源；虽然上述爬壁机器人可以方便的调节电磁铁吸附力，但由于电磁铁的使用使上述机器人仅限于厚度大于一定数值的铁壁，同时在爬壁机器人静止时不能提供支撑，不方便爬壁机器人的作业。申请号为CN201910166915.2的申请文件公开了一种平面运动的幕墙清洁机器人,机器人上设置有清洁机构以及真空吸盘组件，真空吸盘组件通过电气控制吸力实现机器人的吸附，实现了保证运动速度的同时机器人重量大幅降低，方便机器人进行高空作业，但上述机器人的机构设置较为复杂，由于腿式吸附结构模型使得直线运动需要复杂控制，运动轨迹较难控制。可见现有技术中的负压吸附爬壁机器人智能化程度不高，不能根据实际作业工况进行吸附力调节，同时由于作业需求需要机器人在高空中静止作业时依然需要较高的吸附力，一方面使吸盘结构长时间高负荷运作容易密封失效，另一方面能量损耗也较高；而且没有相应的高空作业保护装置，在吸附装置失效后不能在一定程度保护机器人，爬壁机器人以及操作者的安全没有保障。
技术实现思路
本专利技术克服以上缺陷提供一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，具有爬壁机器人主体，所述主体包括底座、支架以及控制器，支架、控制器以及滚轮均固定安装在所述爬壁机器人主体的所述底座上；所述升降爬行装置包括互相平行设置的第一齿条组以及第二支架组，所述第一齿条组包括两相互平行设置的左第一齿条以及右第一齿条，所述第二支架组包括两相互平行设置的左第二支架以及右第二支架，所述左第二支架以及所述右第二支架之间设置有若干连接杆，所述爬壁机器人主体的底座固定连接在所述连接杆上，并由所述连接杆支撑所述爬壁机器人主体，所述左第一齿条平行且位于所述左第二支架的外侧，所述右第一齿条平行且位于所述右第二支架的外侧，齿轮组包括两个同轴固定在所述第二支架组上的左第一齿轮以及右第一齿轮，所述左第一齿轮以及右第一齿轮分别由设置在左第二支架以及右第二支架上的两个同步的步进电机传动连接；所述升降爬行装置上还固定连接设置有负压装置，所述负压装置上设置有长度可调节的升降杆以及负压缸，所述负压缸的下部连通设置有吸盘，所述升降杆通过套杆与所述负压缸上的支杆连接，所述套杆套接在所述支杆上，并在所述套杆的套接位置设置有锁定调节杆；所述支架上还设置有螺杆以及与螺杆配合传动连接的滑块，支撑装置与所述滑块铰接连接，所述支撑装置包括支撑杆以及支撑臂，所述支撑杆为可伸缩杆，并可以通过所述控制器调节所述支撑杆的支撑角度以及所述支撑杆的长度，所述支撑杆的一端铰接在所述滑块上，所述支撑杆的另一端为自由端并可以在所述支撑杆展开时支撑在壁面上，所述支撑臂铰接在所述支架上并可以绕铰接点转动以支撑所述支撑杆。优选的，所述负压装置包括第一负压装置以及第二负压装置，所述第一齿条组下固定连接所述第一负压装置，所述第二支架组下固定连接所述第二负压装置，所述第一负压装置以及第二负压装置均包括两组对称设置的吸附装置，所述吸附装置为所述升降杆、负压缸以及吸盘的整体。通过升降所述第一负压装置或所述第二负压装置的升降杆实现所述第一负压装置或所述第二负压装置吸附壁面，同时第二负压装置或第一负压装置脱离壁面升起并做平移，依次升降并通过步进电机正传所述左第一齿轮以及所述右第一齿轮带动第一齿条组前进或者通过步进电机反转所述左第一齿轮以及所述右第一齿轮沿所述第一齿条组方向前进，重复上述实现所述机器人的前进运动；具体的，爬壁机器人开机后，所述第二负压装置的升降杆下降后控制器控制所述第二负压装置的吸盘工作（有吸附力），控制器控制所述第一负压装置的吸盘处于非工作状态（无吸附力）后将所述第一负压装置的升降杆上升，实现所述第二负压装置的吸附壁面，步进电机正转带动所述齿轮组正转进而使第一齿条组及其上的第一负压装置前进，之后控制器控制所述第一负压装置的升降杆下降后，再控制所述第一负压装置的吸盘处于工作状态，实现所述第一负压装置的吸附壁面，控制器控制所述第二负压装置的吸盘处于非工作状态后将所述第二负压装置的升降杆上升，步进电机反转带动所述第二支架组及其上的所述第二负压装置前进，通过循环上述操作实现机器人的前进运动。优选的，所述套杆与所述支杆的连接设置为可沿着壁面方向实现相互转动的同时保证所述套杆与所述支杆垂直于壁面方向固定连接；当需要调整爬壁机器人的运动方向时，所述控制器控制所述锁定调节杆回缩，所述支杆即可与所述套杆实现相对转动，实现所述套杆与所述支杆可沿着壁面方向转动，当运动方向调整完毕后，所述控制器控制所述锁定调节杆伸出，将所述套杆与所述支杆的相对位置锁定。优选的，所述滚轮通过其上设置的伸缩杆与所述底座升降固定连接，所述滚轮为麦克纳姆轮，当所述机器人需要沿一条直线行驶时，所述滚轮通过所述伸缩杆的缩短远离壁面，仅通过所述升降爬行装置的运动实现所述机器人的运动；当所述机器人需要转换运动方向时，所述滚轮通过所述伸缩杆的伸长接触壁面，所述滚轮转向并带动所述套杆转向实现所述底座的转向，从而调节运动方向。优选的，所述负压缸内设置有多个相互平行固定连接的活塞，最上层的所述活塞与所述支杆固定连接。优选的，所述活塞的圆盘主体外壁上套接有橡胶套，所述橡胶套与所述负压缸的内壁滑动密封接触。优选的，所述支撑杆上还设置有力传感器，可以测定所述支撑杆的实时支撑力。优选的，所述支撑装置在爬壁机器人进行爬壁运动时收缩在所述爬壁机器人主体的所述支架上，当爬壁机器人停止运动并需要原地静止进行作业时，可以通过远程控制所述控制器展开所述支撑装置，实现爬壁机器人的支撑，所述控制器内还设置有支撑力计算程序，可以根据爬壁机器人的整体重量G、动摩擦因数f、所述支撑装置与垂直方向上的夹角即展开角α、支撑杆501的实时支撑力、吸附系数K（K＞1）计算实时吸附力F，并根据吸附力F的值适时调整修正所需吸附力F使其在所述支撑装置展开并实现支撑时能够逐步降低并接近所需临界吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，具有爬壁机器人主体，所述主体包括底座、支架以及控制器，支架、控制器以及滚轮均固定安装在所述爬壁机器人主体的所述底座上，其特征在于：/n所述升降爬行装置包括互相平行设置的第一齿条组以及第二支架组，所述第一齿条组包括两相互平行设置的左第一齿条以及右第一齿条，所述第二支架组包括两相互平行设置的左第二支架以及右第二支架，所述左第二支架以及所述右第二支架之间设置有若干连接杆，所述爬壁机器人主体的底座固定连接在所述连接杆上，并由所述连接杆支撑所述爬壁机器人主体，所述左第一齿条平行且位于所述左第二支架的外侧，所述右第一齿条平行且位于所述右第二支架的外侧，齿轮组包括两个同轴固定在所述第二支架组上的左第一齿轮以及右第一齿轮，所述左第一齿轮以及右第一齿轮分别由设置在左第二支架以及右第二支架上的两个同步的步进电机传动连接；/n所述升降爬行装置上还固定连接设置有负压装置，所述负压装置上设置有长度可调节的升降杆以及负压缸，所述负压缸的下部连通设置有吸盘，所述升降杆通过套杆与所述负压缸上的支杆连接，所述套杆套接在所述支杆上，并在所述套杆的套接位置设置有锁定调节杆；/n所述支架上还设置有螺杆以及与螺杆配合传动连接的滑块，支撑装置与所述滑块铰接连接，所述支撑装置包括支撑杆以及支撑臂，所述支撑杆为可伸缩杆，并可以通过所述控制器调节所述支撑杆的支撑角度以及所述支撑杆的长度，所述支撑杆的一端铰接在所述滑块上，所述支撑杆的另一端为自由端并可以在所述支撑杆展开时支撑在壁面上，所述支撑臂铰接在所述支架上并可以绕铰接点转动以支撑所述支撑杆/n根据权利要求1所述的智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，其特征在于所述负压装置包括第一负压装置以及第二负压装置，所述第一齿条组下固定连接所述第一负压装置，所述第二支架组下固定连接所述第二负压装置，所述第一负压装置以及第二负压装置均包括两组对称设置的吸附装置，所述吸附装置为所述升降杆、负压缸以及吸盘的整体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能调节吸力及支撑位置的爬壁机器人，具有爬壁机器人主体，所述主体包括底座、支架以及控制器，支架、控制器以及滚轮均固定安装在所述爬壁机器人主体的所述底座上，其特征在于：
所述升降爬行装置包括互相平行设置的第一齿条组以及第二支架组，所述第一齿条组包括两相互平行设置的左第一齿条以及右第一齿条，所述第二支架组包括两相互平行设置的左第二支架以及右第二支架，所述左第二支架以及所述右第二支架之间设置有若干连接杆，所述爬壁机器人主体的底座固定连接在所述连接杆上，并由所述连接杆支撑所述爬壁机器人主体，所述左第一齿条平行且位于所述左第二支架的外侧，所述右第一齿条平行且位于所述右第二支架的外侧，齿轮组包括两个同轴固定在所述第二支架组上的左第一齿轮以及右第一齿轮，所述左第一齿轮以及右第一齿轮分别由设置在左第二支架以及右第二支架上的两个同步的步进电机传动连接；
所述升降爬行装置上还固定连接设置有负压装置，所述负压装置上设置有长度可调节的升降杆以及负压缸，所述负压缸的下部连通设置有吸盘，所述升降杆通过套杆与所述负压缸上的支杆连接，所述套杆套接在所述支杆上，并在所述套杆的套接位置设置有锁定调节杆；
所述支架上还设置有螺杆以及与螺杆配合传动连接的滑块，支撑装置与所述滑块铰接连接，所述支撑装置包括支撑杆以及支撑臂，所述支撑杆为可伸缩杆，并可以通过所述控制器调节所述支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，
申请(专利权)人：徐州鑫科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32