本发明专利技术公开了一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置。车体框架包括两个车体单元，两个车体单元的机器人底盘之间通过转动球铰活动连接，车轮电机固定安装在机器人底盘下表面，车轮与车轮电机的输出轴连接，激光测距传感器、信号处理模块、加速度传感器均安装在机器人底盘上，相机通过连接机构与机器人底盘活动连接，吸盘下端安装有海绵垫，万向轮通过弹簧铰链连接在吸盘下部，内固定环套设在吸盘上部，外固定环通过两组轴承单元与内固定环同轴活动连接，外固定环通过另外两组轴承单元与机器人底盘同轴活动连接。本发明专利技术具有可靠吸附、曲面适应、自动导航定位、自动遍历与人工遥控的特点，能以最佳姿态贴合壁面从而做到可靠吸附。附。附。
【技术实现步骤摘要】
适用于曲面结构的爬壁机器人装置
[0001]本专利技术属于特种机器人领域的一种爬壁机器人装置，尤其是涉及了一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置。
技术介绍
[0002]大坝背水管、水库溢洪道、船闸输水廊道等水利工程在使用过程中，由于长期受到水流冲刷及其他地质灾害的影响，会出现砌护脱落、衬砌开裂等各种缺陷严重威胁坝体安全，因此需要定期维护。传统壁面检测作业往往依靠人工进行，该作业方式对平直及低坡度壁面较适用，但对于大坡度壁面，现有检测方式一般是检修工通过安全绳悬吊高空或者通过脚手架爬到高空进行人工检测，大面积的工作范围不仅存在作业效率低等缺点，还容易出现各种安全事故。
[0003]随着智能检测技术的发展及自动化水平的提升，基于视觉识别的智能检测装备应运而生，其中以爬壁检测机器人具有自动化程度高、能够代替人工完成危险、恶劣特殊环境下的检测作业，被广泛应用于各行各业。然而在实际应用中，爬壁机器人不仅需要在简单壁面进行工作，还需要适应于复杂的壁面环境，如曲面、粗糙平面等。
[0004]根据工作介质和工作环境的不同，爬壁机器人主要的吸附方式分为负压吸附、磁吸附、仿生吸附和粘结剂吸附。其中采用负压吸附方式的爬壁机器人，其优点是不受壁面材料的限制，而现有的基于吸盘负压吸附方式的爬壁机器人使用的吸盘无法改变吸盘本身自由度只具有吸附功能，经常会在机器人姿态调整时因吸盘无法与壁面很好贴合，导致吸盘吸附能力大大下降，因此仅能在简单的工作壁面进行作业，不能很好的适应复杂壁面，无法满足多种工作环境下的实际应用需求，实用性较差。<br/>[0005]综上所述，现有的采用的吸盘负压吸附方式的爬壁检测机器人存在一定的局限性，不能很好的满足复杂壁面下的使用需求。
技术实现思路
[0006]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于设计一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置，能够很好地满足复杂壁面下的使用需求。
[0007]本专利技术技术方案如下：
[0008]包括车体框架、激光测距传感器、信号处理模块、相机、加速度传感器和曲面吸附组件；
[0009]车体框架包括两个车体单元，两个车体单元之间通过转动球铰活动连接，两个车体单元对称布置在转动球铰的两侧，激光测距传感器、信号处理模块、加速度传感器均安装在车体单元的外周，曲面吸附组件连接在车体单元的中部，相机位于车体单元的上方且通过连接机构与车体单元活动连接。
[0010]所述的车体单元包括车轮、车轮电机和机器人底盘，两个车轮电机分别对称布置在机器人底盘的两侧，两个车轮电机均固定安装在机器人底盘下表面的外周，两个车轮均
位于机器人底盘的外侧且不与机器人底盘接触，两个车轮分别与两个车轮电机的输出轴同轴连接，两个车体单元的机器人底盘之间通过转动球铰活动连接；
[0011]若干个激光测距传感器和信号处理模块间隔放置在机器人底盘上表面的外周，加速度传感器固定安装在机器人底盘下表面的外周，相机位于机器人底盘的上方且通过连接机构与机器人底盘活动连接，曲面吸附组件连接在机器人底盘的中部。
[0012]所述的曲面吸附组件包括吸盘、海绵垫、万向轮、内固定环、外固定环和四组轴承单元；
[0013]机器人底盘的中部开设有圆形通孔，吸盘的上部穿设过机器人底盘的圆形通孔后通过轴承单元与机器人底盘连接，吸盘下端的外侧壁上固定安装有环状的海绵垫，若干个万向轮沿着吸盘的周向均匀间隔布置，每个万向轮均通过弹簧铰链活动连接在吸盘下部的外侧壁上；
[0014]内固定环和外固定环均位于机器人底盘的上方，内固定环同轴套设在吸盘上部的外侧壁上，外固定环与吸盘同轴且不接触，外固定环通过两组轴承单元与内固定环同轴活动连接，外固定环通过另外两组轴承单元与机器人底盘同轴活动连接。
[0015]所述的轴承单元主要由一个轴承座和一个轴承组成，四组轴承单元中的四个轴承座沿着机器人底盘的周向均匀间隔排布，其中两个同轴的轴承座对称固定安装在机器人底盘上表面的两侧，另外两个同轴的轴承座对称固定安装在外固定环的两侧，安装在机器人底盘上的两个轴承座通过轴承与外固定环的两个伸出轴活动连接，安装在外固定环上的两个轴承座通过轴承与内固定环两个伸出轴活动连接。
[0016]所述的连接机构包括倾斜支架、伸缩杆和三轴相机云台，倾斜支架的一端和一根伸缩杆的一端分别活动连接在机器人底盘上，倾斜支架的另一端和一根伸缩杆的另一端之间固定连接，三轴相机云台位于倾斜支架和伸缩杆连接的位置处且三轴相机云台与倾斜支架之间机械连接，相机与三轴相机云台之间固定连接。
[0017]所述的激光测距传感器、相机、加速度传感器、车轮电机、吸盘均与信号处理模块电连接。
[0018]所述的安装在机器人底盘上的两个轴承座的连接线与安装在外固定环上的两个轴承座的连接线垂直。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术具有可靠吸附、曲面适应、自动导航定位、自动遍历与人工遥控的特点。
[0021]2、本专利技术中通过在吸盘底部加装一层海绵垫以及采用弹簧铰链配合万向轮的导轮结构保证了吸盘与曲面的间隙，使得机器人在行进过程中不会与壁面发生干涉。
[0022]3、本专利技术的车体框架前后两车连接方式采用具有三方向转动自由度的球铰连接，保证四个车轮始终与曲面完全接触。
[0023]4、本专利技术中的吸盘会随着曲面变化随动调整位姿角度，并时刻以最佳姿态贴合壁面从而做到可靠吸附。
附图说明
[0024]图1为本专利技术适应于曲面结构的爬壁机器人立体图；
[0025]图2为本专利技术适应于曲面结构的爬壁机器人主视图；
[0026]图3为本专利技术适应于曲面结构的爬壁机器人俯视图；
[0027]图4为本专利技术适应于曲面结构的爬壁机器人侧视图；
[0028]图5为本专利技术曲面吸附模块主视图；
[0029]图6为本专利技术双自由度旋转结构立体图；
[0030]图7为本专利技术双自由度旋转结构俯视图；
[0031]图中：1、倾斜支架；2、转动球铰；3、车轮；4、激光测距传感器；5、信号处理模块；6、相机；7、加速度传感器；8、车轮电机；9、吸盘；10、海绵垫；11、机器人底盘；12、弹簧铰链；13、万向轮；14、内固定环；15、轴承座；16、轴承；17、外固定环；18、三轴相机云台；19、伸缩杆。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。
[0033]如图1
‑
图4所示，装置包括车体框架、激光测距传感器4、信号处理模块5、相机6、加速度传感器7和曲面吸附组件；
[0034]车体框架包括两个车体单元，两个车体单元之间通过转动球铰2活动连接，两个车体单元对称布置在转动球铰2的两侧，激光测距传感器4、信号处理模块5、加速度传感器7均安装在车体单元的外周，曲面吸附组件连接在车体单元的中部，相机6位于车体单元的上方且通过连接机构与车体单元活动连接。
[0035]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置，其特征在于：包括车体框架、激光测距传感器(4)、信号处理模块(5)、相机(6)、加速度传感器(7)和曲面吸附组件；车体框架包括两个车体单元，两个车体单元之间通过转动球铰(2)活动连接，两个车体单元对称布置在转动球铰(2)的两侧，激光测距传感器(4)、信号处理模块(5)、加速度传感器(7)均安装在车体单元的外周，曲面吸附组件连接在车体单元的中部，相机(6)位于车体单元的上方且通过连接机构与车体单元活动连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置，其特征在于：所述的车体单元包括车轮(3)、车轮电机(8)和机器人底盘(11)，两个车轮电机(8)分别对称布置在机器人底盘(11)的两侧，两个车轮电机(8)均固定安装在机器人底盘(11)下表面的外周，两个车轮(3)均位于机器人底盘(11)的外侧且不与机器人底盘(11)接触，两个车轮(3)分别与两个车轮电机(8)的输出轴同轴连接，两个车体单元的机器人底盘(11)之间通过转动球铰(2)活动连接；若干个激光测距传感器(4)和信号处理模块(5)间隔放置在机器人底盘(11)上表面的外周，加速度传感器(7)固定安装在机器人底盘(11)下表面的外周，相机(6)位于机器人底盘(11)的上方且通过连接机构与机器人底盘(11)活动连接，曲面吸附组件连接在机器人底盘(11)的中部。3.根据权利要求2所述的一种适用于曲面结构的爬壁机器人装置，其特征在于：所述的曲面吸附组件包括吸盘(9)、海绵垫(10)、万向轮(13)、内固定环(14)、外固定环(17)和四组轴承单元；机器人底盘(11)的中部开设有圆形通孔，吸盘(9)的上部穿设过机器人底盘(11)的圆形通孔后通过轴承单元与机器人底盘(11)连接，吸盘(9)下端的外侧壁上固定安装有环状的海绵垫(10)，若干个万向轮(13)沿着吸盘(9)的周向均匀间隔布置，每个万向轮(13)均通过弹簧铰链(12)活动连接在吸盘(9)下部的外侧壁上；内固定环...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，王旭，钟波，雷勇，刘文涛，张俊鹏，杨建林，何云，张福林，徐勇晖，黄秀华，邱全源，肖冬梅，洪琚水，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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