[发明专利]一种滑动式多吸盘爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人和自动控制领域，特别是一种在大面积平整表面自由运动的滑动式多吸盘爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人是可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人，随着社会科技的发展，城市中摩天大楼的增多，产生大量的壁面清洗和除尘、高空施工作业等难题。传统的人工作业工作效率低、危险系数高、受外界条件限制，因此可代替人工在极限条件下完成多种作业任务的爬壁机器人应运而生。

爬壁机器人的壁面吸附方法包括磁吸附、粘性吸附、仿生吸附、负压吸附。采用磁吸附要求壁面材料必须是导磁材料，能耗高，这样不仅增加了爬行机器人的成本，而且限制了爬行机器人的工作范围。粘性吸附和仿生吸附，虽然灵活性强，但吸附力小。负压吸附结构简单，能耗低，对于爬壁机器人比较实用。

爬壁机器人的运动方式有轮式、履带式和足式。轮式和履带式爬壁机器人，利用轮子或履带转动使机器人产生运动，这种机器人的运动控制不灵活，机器人本身承载能力不强；足式机器人一般采用多自由度的足部机构，结构复杂，重心较高，可靠性较差。现有爬壁机器人多体积大，机体笨重，不适用于高空爬壁作业。

因此提供一种采用滑动运动方式，运动灵活，结构简单，重量轻，并且承载能力较强的多吸盘爬壁机器人成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、重量轻、能耗低、控制灵活、可无线远程操控的滑动式多吸盘爬壁机器人。它具有运动灵活，结构简单，并且承载能力较强的特点，弥补了以上爬壁机器人的不足。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种滑动式多吸盘爬壁机器人，至少包括一基板、设置于基板上用于吸附壁面的吸盘，在所述基板另一端面设置有与所述吸盘相连的负压装置和移动装置，所述移动装置通过设置在基板上的控制装置和负压装置控制实现在x和y轴方向的移动。

进一步地，所述负压装置包括分别设置在基板上的真空泵、两个电磁阀和若干个吸盘。

进一步地，所述吸盘分别设置在基板的每条边的内侧，吸盘通过基板上开有的尺寸相同的条形孔定位，基板的每条边的内侧分别设置有两个条形孔，且各条形孔对称布置。

进一步地，所述两个电磁阀分别一端通过通气管路与真空泵连接，另一端通过通气管路与各吸盘连接；

所述基板上设有连接安全绳的安全孔；通气管路通过安全绳端的环扣扣紧。

进一步地，所述移动装置包括两个运动方向正交且对称的机构，其中每组包括传动件、电机、传动齿轮和限位件。

进一步地，所述传动件为工字尺结构，在传动件的两端呈对称平行分布有两个分别与吸盘连接的吸板，吸板的两端各连接一吸盘；两吸板之间垂直分布一贯通的条板，在条板上设置有条形孔，限位件位于条形孔端部。

进一步地，所述电机采用步进电机、伺服电机或直流电机，所述电机的定子通过电机固定支座固定在基板上，传动齿轮安装在电机的转子上，与传动件上的齿条啮合。

进一步地，所述基板上设置有多功能机械手，多功能机械手与控制装置相连。

进一步地，所述控制装置包括电源模块，电源模块分别与驱动模块Ⅰ和驱动模块Ⅱ、真空泵、主控芯片和无线接收模块连接，驱动模块Ⅰ通过信号线分别与移动装置上的电机和负压装置上的电磁阀相连；驱动模块Ⅱ通过信号线与多功能机械手相连。

进一步地，所述无线接收模块与操控者手持无线遥控装置通信连接，接收操控者发送的指令，从而通过主控芯片控制移动装置和负压装置实现在x和y轴方向的移动。

本发明与现有爬壁机器人相比，其显著优点为：

1．本发明机器人采用在基板上设置条形孔，与壁面紧密相连的吸盘可沿条形孔正交两个方向的滑动，从而实现爬壁机器人的在x和y轴方向的移动，拓展了爬壁机器人的工作范围。

2.设置在基板上与吸盘相连的移动装置（传动件，传动齿轮，电机等零件）可沿基板做正交两个方向的滑动运动，实现爬壁机器人在x和y轴方向的移动，且其移动装置结构紧凑，运动承载能力强。

3.控制装置设置于基板上，并设无线接收模块，机器人运行时可以由操控者通过发送指令，实现机器人运动的实时控制；可以预先设定路径规划，实现机器人自主运动，从而实现无线远程控制。

4.在基板上可以安装多功能机械手，且多功能机械手可与输水管路相连，通过控制模块控制其运动，完成待作业任务。

5.整体装置体积小，采用部件能耗小，自重轻，使得机器人承载能力相对更强。