本发明专利技术涉及机器人技术领域，具体涉及一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，包括机身、行走结构和吸附结构；机身包括上层安装框架、机盖、总控板、相机模块、感应构件和下层构件；上层安装框架与吸附结构连接，机盖与上层安装框架连接，并位于上层安装框架的一侧，总控板与上层安装框架连接，并位于上层安装框架的一侧，相机模块与上层安装框架连接，并位于上层安装框架的一侧，感应构件与上层安装框架连接，下层构件与上层安装框架连接，实现机器人胎面实时紧贴墙面及曲面自适应性，对于机器人的前进、后退以及转向控制功能由差速控制来实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，尤其涉及一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人。
技术介绍
1、机器人是能够自动执行任务的机器装置，可重复编程，其任务是协助或代替人类的工作，特别是对于危险、人类能力不能达到、精度要求极高的工作。发展了多年的爬壁机器人是工业机器人家族的一个重要成员，可在高建筑的壁面上或顶部运动工作，更多用于消防、清洁、核工业、石化企业等高危行业，特别是在海底检测、工业检测、等众多工程领域应用广泛。
2、爬壁机器人作为移动机器人研究领域中的重要组成部分，是吸附技术、移动技术以及控制技术的交叉融合，同时通过在机器人机身搭载其他辅助设备极大提升了机器人的应用范围，具有非常广泛的应用前景。如何实现机器人的吸附是该设计的重难点，目前所使用到的吸附技术主要有：磁吸附，负压吸附以及仿生吸附。根据不同使用环境，具体的吸附方式需要着重选择。其中真空吸附优点在于对壁面的材料无要求，但对于壁面的形状要求苛刻，仅能吸附在平面上。磁吸附与真空吸附相比吸附力大、对壁面的适应性广，但吸附材料过于单一。仿生吸附由于其材料所限，造价高并在吸附壁面存在灰尘时的寿命极短，且存在强吸附弱脱离的情况，因此应用较少。
3、爬壁机器人以运动方式分类主要分为足式、轮式和履带式三大类。其中履带式爬壁机器人对壁面的适应性很强，但是其成本高、不易维修、自重大转向困难。足式爬壁机器人越障能力强，但是移动速度缓慢。轮式爬壁机器人速度快、转向灵活方便、易掌控，但是使用环境有限，仅能用于平面墙壁，因此亟需一种能够适应不同曲面的轮式爬壁机器人。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，能够通过设有的结构使得机器人能自适应爬行不同曲面。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，包括机身、行走结构和吸附结构；所述机身包括所述上层安装框架、机盖、总控板、相机模块、感应构件和下层构件；所述上层安装框架与所述吸附结构连接，所述机盖与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧，所述总控板与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧，所述相机模块与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧，所述感应构件与所述上层安装框架连接，所述下层构件与所述上层安装框架连接。
3、其中，所述感应构件包括第一报警模块、第二报警模块、电压传感器模块和通信模块，所述第一报警模块与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧；所述第二报警模块与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧；所述电压传感器模块与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧；所述通信模块与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧。
4、其中，所述下层构件包括下层安装框架、电源模块、电源电量检测模块、压力传感器模块、配合部件和连接部件，所述下层安装框架与所述上层安装框架通过所述连接部件连接，并位于所述上层安装框架的一侧；所述电源模块与所述下层安装框架连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述电源电量检测模块与所述电源模块电连接，并安装在所述下层安装框架的一侧；所述压力传感器模块与所述行走结构连接，并安装在所述下层安装框架的一侧；所述连接部件与所述下层安装框架连接。
5、其中，所述配合部件包括有线接口、充电接口、开关模块和电调模块，所述有线接口与所述下层安装框架连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述充电接口与下层安装框架连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述开关模块与所述电源模块连接，并安装在所述下层安装框架的一侧；所述电调模块与所述电源模块连接，并安装在所述下层安装框架的一侧。
6、其中，所述连接部件包括支撑柱、清洁毛刷、挡板和海绵垫圈，所述支撑柱的一侧与所述上层安装架连接，所述支撑柱的另一侧与所述下层安装架连接；所述清洁毛刷与所述下层安装架固定连接，并位于所述下层安装架的一侧；所述挡板与所述下层安装框架固定连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述海绵垫圈与所述橡胶轮连接，并位于所述橡胶轮的一侧。
7、其中，所述行走结构包括固定架、转动板、驱动电机、橡胶轮、伸缩弹簧杆和万向轮，所述固定架与所述下层安装框架固定连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述转动板与所述固定架转动连接，并位于所述固定架的一侧；所述驱动电机与所述转动板连接，并位于所述转动板的一侧；所述橡胶轮与所述驱动电机的输出轴连接，并位于所述驱动电机的一侧；所述伸缩弹簧杆的一端与所述固定架转动连接，所述伸缩弹簧管的另一端与所述转动板转动连接；所述万向轮与所述下层安装框架连接，并位于所述下层安装框架的一侧。
8、其中，所述吸附结构包括电机固定支架、吸附电机、吸盘和密封圈；所述电机固定支架与所述上层安装框架连接，并位于所述上层安装框架的一侧；所述吸附电机与所述电机固定支架连接，并位于所述电机固定支架的一侧；所述吸盘与所述下层安装框架连接，并位于所述下层安装框架的一侧；所述密封圈与所述吸盘连接，并位于所述吸盘的一侧。
9、其中，所述吸附结构还包括连接传动轴、薄壁深沟球轴承、叶轮和垫片，所述连接传动轴与所述吸附电机的输出轴连接，并与所述吸盘连接；所述薄壁深沟球轴承与所述吸盘连接，并位于所述吸盘的一侧；所述叶轮与所述薄壁深沟球轴承连接，并位于所述薄壁深沟球轴承的一侧；所述叶轮与所述连接传动轴通过所述垫片实现轴向固定。
10、本专利技术的一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，所述机身主要用于安装各种控制模块、供电设备以及所述相机模块中的摄像头，此外机身上层还用于固定对应吸附的结构，下层用于固定所述吸盘及行走结构，开始阶段设定机器人整体负载大小，通过所述总控板接受并解析上位机发送的控制信号启动机器人，同时控制所述报警模块启动显示红灯且报警，所述压力传感器模块与所述吸盘内部相连用于实时检测盘内压力大小，所述总控板不断增加pwm波占空比传输至所述吸附电机，在测得所述吸盘内部压力达到稳定吸附效果时稳定输出pwm，确定所述吸附电机转速大小，所述报警模块关闭并显示绿灯，此时，所述相机模块实时开启检测，所述吸附结构使得机器人稳定吸附于墙壁，结合所述总控板驱动机器人两个所述驱动电机，通过轮胎外表面与墙壁间的摩擦，使得机器人实现爬壁运动效果。具体使用时，运行环境分为平面以及复杂曲面。平面运行时，待机器人调整至能够稳定吸附后，由于吸附产生的压力使得所述转动板调整至平行墙面处，此时所述弹簧伸缩杆被压缩，使得与此连接的轮胎紧贴墙面摩擦力增大从而防止了机器人打滑。复杂曲面运行时，待机器人调整至能够稳定吸附后，运动时墙面曲率不断变化，一定范围内在所述弹簧伸缩杆的作用下所述转动板不断被复位，实现机器人胎面实时紧贴墙面及曲面自适应性，对于机器人的前进、后退以及转向控制功能由差速控制来实现。
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【技术保护点】
1.一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，其特征在于，
2.如权利要求1所述的自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，其特征在于，
3.如权利要求1所述的自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，其特征在于，
4.如权利要求3所述的自适应曲面的轮式负压吸附爬壁机器人，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：董绍江，尹玉柱，张佳伟，朱孙科，刘超，闫凯波，陈里里，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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