[发明专利]一种单自由度剪叉驱动爬壁机器人

说明书

本发明公开了一种单自由度剪叉驱动爬壁机器人，属于特种机器人技术领域，包括后板部分、前板部分、剪叉伸缩机构和用于输出控制指令的控制箱；整体结构采用前后对称式，左右对称式布局；前板部分与后板部分均包含供机器人在墙面爬行需要的摩擦力的吸附装置、保证剪叉伸缩机构中的剪叉杆与底板之间为滚动连接的轮组和底板，前后两块底板所受支撑关于中心对称，前后两块底板之间通过两组并排的剪叉杆连接；安装在后板部分的底板上的驱动装置驱动机器人运动。本发明将传统的伸缩杆改为具有更大伸缩比的剪叉杆组合，提高了结构的整体刚度，解决了机器人本体质量过重，攀爬效率低，能量利用率低等问题。

技术领域

本发明涉及特种机器人技术领域，尤其是一种单自由度剪叉驱动爬壁机器人。

背景技术

随着移动式机器人的高速发展，爬壁机器人得到了各行各业的高度重视，在工业，家政等领域得到了长足的发展和应用。目前，爬壁机器人大多需要垂直甚至大于90°的墙面上爬行，因此爬壁机器人首先要克服的便是自身重量问题，此外吸附装置在给机器人提供足够的吸力的同时，也要便于机器人在墙面上行走。

目前，爬壁机器人多采用磁吸附和真空负压吸附的方式来吸附在墙面上。磁吸附要求墙面为导磁体，这就限制了以磁吸附为吸附方式的爬壁机器人只能应用在某些特殊场景。而以真空负压方式吸附的爬壁机器人则可以较广泛的应用于一般墙面。传统的爬壁机器人，无论是多足式爬壁机器人还是履带式爬壁机器人，都逃不开驱动多，控制复杂，体积大，质量重的命运。以上缺点注定了这两类爬壁机器人在攀爬墙壁时移动慢，操作复杂。其中以真空负压方式吸附的履带式爬壁机器人控制最为复杂，此类机器人在履带上装有若干个真空吸附室，这些真空室需要随着履带的移动逐次形成真空而使机器人吸附在墙壁上。机器人在移动时要保证这些真空室形成真空，否则机器人便有掉落的危险。这就导致了机器人移动速度很慢且操作复杂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种单自由度剪叉驱动爬壁机器人，是一种结构简单、系统稳定、可以高效攀爬墙壁，操作简便，适用于一般墙面的爬壁机器人。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种单自由度剪叉驱动爬壁机器人，包括后板部分、前板部分、剪叉伸缩机构和用于输出控制指令的控制箱；整体结构采用前后对称式，左右对称式布局；前板部分与后板部分均包含供机器人在墙面爬行需要的摩擦力的吸附装置、保证剪叉伸缩机构中的剪叉杆与底板之间为滚动连接的轮组和底板，前后两块底板所受支撑关于中心对称，前后两块底板之间通过两组并排的剪叉杆连接；安装在后板部分的底板上的驱动装置驱动机器人运动；所述机器人设置了控制前后底板上的吸附装置交替工作的两位三通电磁换向阀。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述后板部分包括吸附装置、轮组、驱动装置和底板；所述吸附装置包括吸盘一和两位三通电磁换向阀一，吸盘一安装在底板的吸盘支架上，两位三通电磁换向阀一安装在底板的吸盘支架中间紧贴吸盘一出气孔处；所述轮组包括滚轮一，滚轮二和滚轮轴，滚轮一和滚轮二互相配合安装在底板右侧的滚轮滑槽内，滚轮二和滚轮轴相互配合安装在底板左侧的滚轮滑槽内；所述驱动装置为安装在底板轴线上的直线电机，直线电机另一端与滚轮轴配合。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述前板部分包括吸附装置、轮组和底板；所述吸附装置包括吸盘二和两位三通电磁换向阀二，吸附装置、轮组和底板采用与后板部分相同的零件和安装方式。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述剪叉伸缩机构包括定位剪叉杆、底部剪叉杆和中间剪叉杆；所述定位剪叉杆设置两个并且底端与底板的定位杆支架铰接连接在同一点，两个定位剪叉杆的另一端分别与两个中部铰接在一起的底部剪叉杆铰接连接；其中一个底部剪叉杆的底端与滚轮轴铰接配合，另一个底部剪叉杆与滚轮一上的一体轴铰接配合；所述中间剪叉杆成对设置，两个中间剪叉杆的一端与前板部分上对应的底部剪叉杆连接，另一端与后板部分上的对应的底部剪叉杆连接；两个中间剪叉杆的中部铰接。