一种带有多种支撑轮的攀壁作业机器制造技术

一种带有多种支撑轮的攀壁机。主要包括攀壁机本体、安装在攀壁机本体上的多个支撑轮、多个螺旋桨以及螺旋桨驱动装置、姿态调整电动关节、与攀壁机本体相连的牵引系统。通过姿态调整电动关节对攀壁机本体的姿态进行调整，可以使不同的支撑轮（横向转动支撑轮或纵向转动支撑轮）与所攀附的墙体接触或分离，从而实现攀壁机本体灵活地水平或竖直运动。

A climbing machine with multiple supporting wheels

【技术实现步骤摘要】
一种带有多种支撑轮的攀壁作业机器
本专利技术涉及机械电子设备。
技术介绍
公知的高空墙壁作业，如幕墙清洗等，尚无成熟的自动化设备以替代人工进行半空作业。而当前公知的墙壁作业设备，需要将人工吊挂在半空已完成作业，这不仅增大了作业成本，而且导致人身安全问题。为了实现采用自动化设备代替人工实现高空墙壁作业的目的，曾有技术人员在研制攀壁机方面作了大量努力。目前相关的公知技术包括：采用卷扬机（即固定在高处的电机拖动设备）通过线缆对攀壁机进行拖动，实现攀壁机的上下移动，即纵向位置控制；采用螺旋桨产生的风力，使攀壁机稳定地依附在墙壁上；在攀壁机上设置轮子，以实现攀壁机顺利地上下移动。攀壁机能够正常作业的一个重要基础是：攀壁机本体应当能够灵活地进行上下左右移动。而提高攀壁机在某一个方向上的运动灵活性的有效方式是设置相应的支撑轮，将支撑轮的边沿抵在墙壁上，在支撑轮的支撑下灵活移动。采用以万向轮作为支撑轮的方式，需要通过墙壁的摩擦力实现轮子转向，这就存在着转向不顺畅以及转向过程中攀壁机本体晃动的问题；而如果采用以全向轮作为支撑轮的方式，存在着全向轮边沿不平整，导致攀壁机本体上下或作用移动时的振动问题。因此，为了能够在上下左右两个方向上灵活移动，应当设置分别沿纵向和横向转动的支撑轮，同时设计相应的机制，使攀壁机在沿某方向移动时，顺着该方向转动的支撑轮接触墙壁，而其他的支撑轮则远离墙壁。以公知的技术，尚不能实现上述功能。
技术实现思路
为了实现攀壁机本体灵活地进行上下左右移动，本专利技术具有两组分别沿纵向和横向转动的支撑轮的攀壁机。该攀壁机带有姿态调整电动关节，通过姿态调整电动关节对攀壁机本体姿态的调整，可以使攀壁机两组支撑轮中的一组与攀壁机所攀附的竖直墙面接触，或者使两组支撑轮同时接触或脱离竖直墙面。从而能够容易地实现攀壁机本体灵活地进行上下左右移动。本专利技术提供的攀壁机，主要包括攀壁机本体、安装在攀壁机本体上的多个支撑轮、安装在攀壁机本体上的螺旋桨系统、安装在攀壁机本体上的姿态调整电动关节、与攀壁机本体相连的牵引系统。所述牵引系统可以是电动机拖动装置。该装置包括了牵引绳，还可以包括其他连接结构（如挂钩）。所述多个支撑轮分为两组：一组是横向转动的支撑轮，即支撑轮的转动平面与攀壁机所攀附的竖直墙面的交线为水平直线；另一组是纵向支撑轮，即支撑轮的转动平面与攀壁机所攀附的竖直墙面的交线为垂线。这两组支撑轮在攀壁机本体上的安装位置处于不同的高度，通过姿态调整电动关节对攀壁机本体的俯仰角进行调节，可以使这两组支撑轮中的一组与攀壁机所攀附的竖直墙面接触，或者使两组支撑轮同时接触或脱离竖直墙面。具体实现方式见具体实施例。横向转动的支撑轮可以设置转动信号传感器，如编码器、磁铁-霍尔元件组合、电位计等，其信号用于对攀壁机的横向位置进行反馈控制。攀壁机的横向移动的动力可以由倾斜安装的螺旋桨提供。所述螺旋桨系统包括螺旋桨以及螺旋桨驱动装置，其中螺旋桨驱动装置可以是外转子式无刷电机及相应的电机驱动（即电子调速器）。螺旋桨可以直接安装在驱动装置上，也可以通过传动装置（如传动皮带）与驱动装置间接相连。可以在攀壁机本体上设置一段刚性结构，攀壁机本体的其他部分与刚性结构之间设置姿态调整电动关节，姿态调整电动关节带有驱动电机。刚性结构在攀壁机本体的其他部分对其施加的下拉力以及牵引绳对其施加的上拉力的作用下保持竖直姿态不变，姿态调整关节在驱动电机的作用下转动，从而以刚性结构为支撑物对攀壁机本体进行姿态调整。即：姿态调整关节对攀壁机本体进行姿态调整时，对刚性结构具有反作用力，但刚性结构在上下拉力作用下能够保持竖直姿态基本不变。此外，为了进一步使刚性结构在上述反作用力的作用下保持姿态稳定，可以将电池（或电源管理装置）、清洗剂容器等重物固定在刚性结构上，以提高这部分结构的重量，提高稳定性，同时减小姿态调整电动关节的载荷。姿态调整电动关节的驱动电机可以安装相应的传感器，如编码器、电位计等，其信号用于对姿态调整电动关节的驱动电机进行反馈控制（如转速反馈、角度反馈），同时在攀壁机本体上安装惯性传感器，如能够同时测量三轴加速度和三轴角速度的惯性传感器，用于计算出攀壁机本体的姿态，并根据攀壁机本体的姿态信息计算出发送给姿态调整电动关节的驱动电机指令信号。在墙体的清洗作业中，如果将墙体按照竖直条形区域进行作业，容易将清洁液滴到下方区域，从而将相邻的、已经清洗完的条形区域的下方区域再次污染。而一旦实现了攀壁机本体的横向移动，即可将墙体表面分为一系列的横向窄带，每条窄带的高度可以限制在一至两米。在每个窄带的内部，每当完成了一条竖直条形区域（一至两米高）的清洗，便平移至相邻区域，清洗相邻的下一条竖直条形区域，如此往复，直到清洗完一个横向窄带，再清洗与之相连的下部的一个横向窄带，逐步从上往下推进。从而避免了对相邻的、已经清洗完的下方区域再次污染（已清洗区域都在当前工作位置的上方或大致相同的高度）。攀壁机本体主要包括由连杆通过连接件所构建的框架。为了降低重量，连杆可以采用碳纤维材料制成，也可以采用铝管或不锈钢管，以便固定于其上的电机以及电源管理装置的散热。螺旋桨驱动装置可以是盘形外转子式无刷直流电动机系统，也可以是发动机。螺旋桨驱动系统是电动机时，可以在电动机上设置散热装置。散热装置可以是铝质散热片，散热片通过导热硅胶与电动机的底部或周围外壳相粘合，散热片伸展到四周区域，并通过螺旋桨产生的风来提高散热效果。攀壁机的上下移动通过固定在高处的牵引系统，即卷扬机的牵引来实现。牵引系统可以是具有电动机驱动系统的电动机拖动装置。在实际工作中，牵引系统利用牵引绳对攀壁机本体进行拖动。当牵引系统是电动机拖动装置时，电动机拖动装置上可以设置电子调速系统和刹车装置以及减速结构。其中电子调速系统可以通过导线或无线电接收相应调速指令信号，并根据接收到的指令信号对拖动装置的运行速度的大小和方向进行实时调整。刹车装置的作用是防止攀壁机本体坠落以及在攀壁机本体固定不动时，可以利用刹车装置卡住攀壁机，并停止电动机拖动装置中的电动机的运转，以节省电能以及进行电机降温。减速结构可以由一系列齿轮构成，其作用是对电机的输出力矩进行放大。为了更好地对攀壁机本体的进行牵引，电动机拖动装置的电子调速系统可以包括用于位置反馈的编码器。为此，可以将拖动装置驱动电机的转轴与编码器共轴相连。这样，转轴带动编码器的中心轴转动，从而使编码器能够测量出攀壁机本体的上下位移大小。电动机拖动装置的驱动电机系统可以固定在墙体高处的固定位置处，通过牵引绳与攀壁机本体相连接。为了实现平稳地水平移动，位于高处的牵引系统（卷扬机）也可以安装在电动小车上，电动小车安装有电动车轮，通过平稳地驱动车轮转动，实现小车的平稳移动。电动小车的移动可以通过遥控的方式给出移动指令，小车的控制系统根据遥控指令控制小车移动。螺旋桨系统包括螺旋桨和螺旋桨驱动装置。螺旋桨的驱动装置固定在攀壁机本体上。实际工作中，攀壁机的螺旋桨所产生的推力将攀壁机本体推向墙壁，从而使攀壁机本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种攀壁机，其特征是，主要包括：/n攀壁机本体；/n与所述攀壁机本体相连的牵引系统；/n安装在所述攀壁机本体上的螺旋桨系统；/n安装在所述攀壁机本体上的支撑轮；/n所述支撑轮包括两种，一种是横向支撑轮，另一种是纵向支撑轮。/n

【技术特征摘要】
1.一种攀壁机，其特征是，主要包括：
攀壁机本体；
与所述攀壁机本体相连的牵引系统；
安装在所述攀壁机本体上的螺旋桨系统；
安装在所述攀壁机本体上的支撑轮；
所述支撑轮包括两种，一种是横向支撑轮，另一种是纵向支撑轮。


2.根据权利要求1所述攀壁机，其特征是：所述攀壁机上设置有姿态调整电动关节。


3.根据权利要求2所述攀壁机，其特征是：所述姿态调整电动关节包括一个俯仰姿态调整关节和一个横滚姿态调整关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，
申请(专利权)人：王欢，
类型：发明
国别省市：辽宁;21