一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，包括：機(jī)身本體、若干吸附裝置、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、防撞槽、履帶、吸盤孔、連接卡齒、真空泵、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸，所述吸附裝置包括吸盤本體、調(diào)節(jié)槽、鋼球、手動(dòng)調(diào)速閥、橡皮圈、彈簧和導(dǎo)氣管。通過上述方式，本實(shí)用新型一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，可以利用履帶進(jìn)行爬行運(yùn)動(dòng)，也可以利用吸盤進(jìn)行二次加固，不僅可以用在平地上，也可以用在建筑外墻或者斜坡上，使用的范圍更加廣泛，操作更加的方便。
【專利說明】一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是涉及一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地運(yùn)用。而在眾多的機(jī)器人中，爬壁機(jī)器人以其在核工業(yè)、建筑、消防等行業(yè)的突出優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注。
[0003]但是，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的爬壁機(jī)器人還存在著很多的缺陷，例如，機(jī)器人無法穩(wěn)定的吸附在墻面上，在坡度較高的地方，常常會(huì)爬不上去或者直接掉下來，所以人們需要更加滿足要求的爬壁機(jī)器人。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，具有可靠性能高、定位精確、功能多樣、使用方便、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用及普及上有著廣泛的市場(chǎng)前景。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是:
[0006]提供一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其包括:機(jī)身本體、若干吸附裝置、主動(dòng)輪、永磁體片、從動(dòng)輪、防撞槽、履帶、吸盤孔、連接卡齒、真空泵、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸，所述吸附裝置包括吸盤本體、調(diào)節(jié)槽、鋼球、手動(dòng)調(diào)速閥、橡皮圈、彈簧和導(dǎo)氣管，所述電機(jī)設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸的一端連接有所述電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)軸的另一端與所述主動(dòng)輪相連接，所述連接卡齒和所述防撞槽設(shè)置于所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪的側(cè)面，所述連接卡齒設(shè)置于所述履帶的內(nèi)側(cè)，所述永磁體片設(shè)置于所述履帶上，所述履帶通過所述連接卡齒與所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪相連接，所述吸盤孔設(shè)置于所述履帶上，所述吸盤本體的頂端設(shè)置于所述吸盤孔中，所述調(diào)節(jié)槽設(shè)置于所述吸盤本體內(nèi)，所述鋼球設(shè)置于兩個(gè)所述彈簧之間，且一個(gè)所述彈簧的一端與所述調(diào)節(jié)槽的底部相連接，所述手動(dòng)調(diào)速閥設(shè)置于所述吸盤本體上，所述橡皮圈設(shè)置于所述吸盤本體底部的開口處，所述導(dǎo)氣管與所述手動(dòng)調(diào)速閥和所述真空泵相連接。
[0007]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述連接卡齒設(shè)置于所述防撞槽的兩側(cè)。
[0008]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述機(jī)身本體包括上機(jī)體和下機(jī)體，所述上機(jī)體與所述下機(jī)體相連接。
[0009]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述主動(dòng)輪、所述從動(dòng)輪和所述履帶設(shè)置于所述機(jī)身本體的兩側(cè)。
[0010]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述主動(dòng)輪設(shè)置于兩個(gè)所述從動(dòng)輪之間。
[0011]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述導(dǎo)氣管設(shè)置于所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)，且所述導(dǎo)氣管設(shè)置于所述彈簧和所述鋼球的上方。
[0012]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述真空泵設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)。
[0013]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述吸附裝置的數(shù)量大于或等于16個(gè)。
[0014]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述履帶上的所述連接卡齒的厚度小于所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪上的所述連接卡齒的厚度。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:可以利用履帶進(jìn)行爬行運(yùn)動(dòng)，也可以利用吸盤進(jìn)行二次加固，不僅可以用在平地上，也可以用在建筑外墻或者斜坡上，使用的范圍更加廣泛，操作更加的方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0017]圖1是本實(shí)用新型的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型所述吸附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、上機(jī)體，2、下機(jī)體，3、吸附裝置，4、主
[0020]動(dòng)輪，5、從動(dòng)輪，6、履帶，7、連接卡齒，31、吸盤本體，32、調(diào)節(jié)槽，33、鋼球，34、手動(dòng)調(diào)速閥，35、橡皮圈，36、彈簧，37、導(dǎo)氣管。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例包括:
[0023]一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其包括:機(jī)身本體、若干吸附裝置3、主動(dòng)輪4、永磁體片(未標(biāo)識(shí))、從動(dòng)輪5、防撞槽(未標(biāo)識(shí))、履帶6、吸盤孔(未標(biāo)識(shí))、連接卡齒7、真空泵(未標(biāo)識(shí))、電機(jī)(未標(biāo)識(shí))和驅(qū)動(dòng)軸(未標(biāo)識(shí))，所述吸附裝置3包括吸盤本體31、調(diào)節(jié)槽32、鋼球33、手動(dòng)調(diào)速閥34、橡皮圈35、彈簧36和導(dǎo)氣管37,所述電機(jī)設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸的一端連接有所述電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)軸的另一端與所述主動(dòng)輪4相連接，所述連接卡齒7和所述防撞槽設(shè)置于所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5的側(cè)面，所述連接卡齒7設(shè)置于所述履帶6的內(nèi)側(cè)，所述永磁體片設(shè)置于所述履帶6上，所述履帶6通過所述連接卡齒7與所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5相連接，所述吸盤孔設(shè)置于所述履帶6上，所述吸盤本體31的頂端設(shè)置于所述吸盤孔中，所述調(diào)節(jié)槽32設(shè)置于所述吸盤本體31內(nèi)，所述鋼球33設(shè)置于兩個(gè)所述彈簧36之間，且一個(gè)所述彈簧36的一端與所述調(diào)節(jié)槽32的底部相連接，所述手動(dòng)調(diào)速閥34設(shè)置于所述吸盤本體31上，所述橡皮圈35設(shè)置于所述吸盤本體31底部的開口處，所述導(dǎo)氣管37與所述手動(dòng)調(diào)速閥34和所述真空泵相連接。
[0024]所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5與所述防撞槽組成的截面形狀為H型。
[0025]所述履帶6與所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5的聯(lián)結(jié)模擬了齒輪與齒條的嚙合，兩者所述連接卡齒7的模數(shù)等參數(shù)是相同的。為了保證在運(yùn)動(dòng)時(shí)履帶6與所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5不會(huì)咬死，把履帶6上的齒的厚度做的相對(duì)薄一點(diǎn)，保證有足夠的嚙合空間。為了防止吸盤本體31的尾部與所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5發(fā)生碰撞干涉，所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5中間部位有深45_左右的所述防撞槽；
[0026]所述機(jī)身本體長(zhǎng)為900mm,寬為400mm,硬質(zhì)合金鑄件壁厚8mm,為提高車體強(qiáng)度，
上下車體的內(nèi)側(cè)均有加強(qiáng)肋板，由吸盤機(jī)器人工作時(shí)的靜力學(xué)分析得出:
'N
[0027]>-G < 2
_/


4
[0028]PcAcH(2-1)


H-1
[0029]? = F1.U
[0030]式中:G為機(jī)器人總重量，該重量包括機(jī)器人自身的重量和其他配件的重量；μ為壁面摩擦系數(shù)；Σ&為壁面總摩擦力%分別為壁面對(duì)工作狀態(tài)吸附裝置反作用力P為4個(gè)處于工作狀態(tài)吸附裝置的等效吸附力We為吸附裝置等效吸附面P P為吸附裝置內(nèi)負(fù)壓。此外，防止繞下機(jī)器人下支撐點(diǎn)O傾覆的條件為
[0031]Fj, / G > L6 / Lr(2-2)
[0032]式中'Lk是機(jī)器人重心到壁面的距離'Lr是口作用點(diǎn)到點(diǎn)O的距離。為保證機(jī)器人能在驅(qū)動(dòng)力的作用下在壁面穩(wěn)定移動(dòng)，由式(2-1) , (2-2)得到&的臨界條件為:
ΓI
[0033]-1Max ^Fs °L& < ^= PcAc (2-3)
IJ η-1
[0034]可見，&必須穩(wěn)定在式(2-3)所示的區(qū)間內(nèi)，實(shí)際值由機(jī)器人移動(dòng)速度確定，當(dāng)機(jī)器人的移動(dòng)速度為一變化值時(shí)，則A實(shí)際值由機(jī)器人當(dāng)前移動(dòng)速度確定。
[0035]由機(jī)器人靜止吸附在壁面時(shí)的受力情況得知:機(jī)器人能維持吸附的條件為:
[0036]F = ηβΡ? > O(設(shè)P;: Ρ?+ι)；

CJ
[0037]Pi ^ ——；
ηβ
[0038]式中:F為摩擦力，A為摩擦系數(shù)，$為單個(gè)吸附裝置的吸力，G為機(jī)器人自重與其附件重量之和，η為吸附裝置的個(gè)數(shù)。由于機(jī)器人重心離壁面距離為h，與F形成的力矩將影響到重心上半部分對(duì)壁面的有效壓力，同時(shí)，考慮到由于地面有縫隙而減少真正吸附壁面的吸附裝置個(gè)數(shù)，引入安全系數(shù)^^,則單個(gè)吸附裝置的吸附力為:
[0039]P = K1 X Pi ；
[0040]I1值的大小取決于壁面灰塵、空隙大小、凹凸平度以及行走中遇到障礙物如電線、導(dǎo)氣管等因素，一般取2-3。
[0041 ] 所述連接卡齒設(shè)置于所述防撞槽的兩側(cè)。
[0042]所述機(jī)身本體包括上機(jī)體I和下機(jī)體2，所述上機(jī)體I與所述下機(jī)體2相連接。
[0043]所述主動(dòng)輪4、所述從動(dòng)輪5和所述履帶6設(shè)置于所述機(jī)身本體的兩側(cè)。
[0044]所述主動(dòng)輪4設(shè)置于兩個(gè)所述從動(dòng)輪5之間。
[0045]所述導(dǎo)氣管37設(shè)置于所述調(diào)節(jié)槽32內(nèi)，且所述導(dǎo)氣管37設(shè)置于所述彈簧36和所述鋼球33的上方。
[0046]所述真空泵設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)。
[0047]所述吸附裝置3的數(shù)量大于或等于16個(gè)。
[0048]所述履帶6上的所述連接卡齒7的厚度小于所述主動(dòng)輪4和所述從動(dòng)輪5上的所述連接卡齒7的厚度。
[0049]本實(shí)用新型一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人的有益效果是:
[0050](I)吸附裝置在履帶6上的離散分布特點(diǎn)和履帶6自身的柔性使得爬壁機(jī)能夠相對(duì)容易的逾越障礙物，如玻璃縫隙、墻面小突起等。履帶不直接與壁面接觸，減少了不平滑壁面對(duì)履帶的損害，提高了機(jī)器人的工作壽命。
[0051](2)吸附裝置3真空式吸附方式適用于非導(dǎo)磁壁面，克服了磁吸附原理對(duì)壁面性質(zhì)要求較高的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了機(jī)器人的工作范圍。
[0052](3)模擬齒輪齒條嚙合的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪與履帶的聯(lián)結(jié)方式使機(jī)器人能夠平穩(wěn)快速地在壁面上移動(dòng)；主動(dòng)輪置中，從動(dòng)輪對(duì)稱布置的方式使履帶受力最大處避開了履帶彎曲處，減少了對(duì)履帶的損害，提高了履帶的使用壽命。。
[0053]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，包括:機(jī)身本體、若干吸附裝置、主動(dòng)輪、永磁體片、從動(dòng)輪、防撞槽、履帶、吸盤孔、連接卡齒、真空泵、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸，所述吸附裝置包括吸盤本體、調(diào)節(jié)槽、鋼球、手動(dòng)調(diào)速閥、橡皮圈、彈簧和導(dǎo)氣管，所述電機(jī)設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸的一端連接有所述電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)軸的另一端與所述主動(dòng)輪相連接，所述連接卡齒和所述防撞槽設(shè)置于所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪的側(cè)面，所述連接卡齒設(shè)置于所述履帶的內(nèi)側(cè)，所述永磁體片設(shè)置于所述履帶上，所述履帶通過所述連接卡齒與所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪相連接，所述吸盤孔設(shè)置于所述履帶上，所述吸盤本體的頂端設(shè)置于所述吸盤孔中，所述調(diào)節(jié)槽設(shè)置于所述吸盤本體內(nèi)，所述鋼球設(shè)置于兩個(gè)所述彈簧之間，且一個(gè)所述彈簧的一端與所述調(diào)節(jié)槽的底部相連接，所述手動(dòng)調(diào)速閥設(shè)置于所述吸盤本體上，所述橡皮圈設(shè)置于所述吸盤本體底部的開口處，所述導(dǎo)氣管與所述手動(dòng)調(diào)速閥和所述真空泵相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述連接卡齒設(shè)置于所述防撞槽的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)身本體包括上機(jī)體和下機(jī)體，所述上機(jī)體與所述下機(jī)體相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述主動(dòng)輪、所述從動(dòng)輪和所述履帶設(shè)置于所述機(jī)身本體的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述主動(dòng)輪設(shè)置于兩個(gè)所述從動(dòng)輪之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述導(dǎo)氣管設(shè)置于所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)，且所述導(dǎo)氣管設(shè)置于所述彈簧和所述鋼球的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述真空泵設(shè)置于所述機(jī)身本體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述吸附裝置的數(shù)量大于或等于16個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有爬壁功能的吸盤機(jī)器人，其特征在于，所述履帶上的所述連接卡齒的厚度小于所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪上的所述連接卡齒的厚度。
【文檔編號(hào)】B62D57/024GK203958369SQ201420269581
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】丁慎平, 廖祥兵, 孫麗娜 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院