[发明专利]一种可实现多种壁面过渡的混合双吸附式爬壁机器人

说明书

本发明涉及一种可实现多种壁面过渡的混合双吸附式爬壁机器人，采用“田字状”模块化连接方式实现移动、变向时的互相联动。安装在安装板（6）上的八个移动装置（7）可实现其八个方向的移动以及顺、逆时针的自转，安装在安装板（6）中心孔处的四个混合双吸附装置（8）通过背靠背结构设计可实现壁面稳定吸附，四个壁面过渡装置（9）可以实现‑135°到+135°之间的壁面过渡。本发明具有移动速度快、变向灵活、吸附性能稳定，壁面过渡能力强且续航时间长的特点，可以在多种交叉和非连续壁面环境下完成工作。

技术领域

本发明属于爬壁机器人技术领域，具体是一种可实现多种壁面过渡的混合双吸附式爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人被应用于危险的工作环境中去代替人们工作，从玻璃幕墙的清洗，到建筑、船舶、桥梁和罐体的检测，再到军事反恐和灾区救援，都可以由爬壁机器人完成，从而改善了人们的工作环境，降低事故率，提高工作效率。随着应用领域逐渐增多，爬壁机器人对工作环境的适应能力逐渐不足。目前，大多数爬壁机器人仅可以在平整壁面上工作，遇到三维空间壁面时却无法完成过渡，使得其工作范围受到限制；部分爬壁机器人可以实现简单的直角壁面转换但是其壁面过渡能力有限，灵活性和稳定性欠佳，而且，壁面过渡的角度变化会对其吸附稳定性造成影响，工作过程中极易发生失效。例如，专利CN202110429958.2提出一种可实现壁面过渡的真空吸附式爬壁机器人，首先利用真空吸附装置吸附在壁面上，然后通过移动组件进行移动，依靠机械臂模块进行壁面过渡，其问题在于真空吸附装置并不适用于较为粗糙的壁面，存在气体泄漏造成吸附失效的隐患，另一方面依靠机械臂模块进行壁面过渡时移动迟缓，无法高效的进行多种壁面过渡。因此，开发可过渡多种壁面、吸附性能稳定、移动变向灵活的爬壁机器人具有重要意义。

发明内容

针对目前技术存在的问题，本发明提供一种可实现多种壁面过渡的混合双吸附式爬壁机器人，具有移动速度快、变向灵活、吸附性能稳定，壁面过渡能力强且续航时间长的特点，可以在多种交叉和非连续壁面的环境下完成工作。

本发明的目的是这样实现的：一种可实现多种壁面过渡的混合双吸附式爬壁机器人，整体呈模块化组成，各模块两两对称安装，互相联动，按顺时针方向依次是模块一、模块二、模块三、模块四。每个模块均包括安装板、移动装置，混合双吸附装置以及壁面过渡装置。安装板为正方形板状结构，共四块，呈田字状连接，移动装置安装在安装板的四个侧面，共八个，壁面过渡装置安装在两块相邻安装板中间，以实现安装板的铰接，混合双吸附装置安装在安装板的中心圆孔处，共四个。

安装板由正方形碳纤维薄板设计而成，共四块，所述安装板的侧面设计有壁面过渡装置的铰链扣和连杆安装座，安装板的侧面还设计有移动装置的两个减速电机安装座和五个同步轮安装座，安装板中心设计有安装混合双吸附装置的圆孔，安装板呈田字状分布连接。

移动装置包括履带、同步轮、减速电机、轴承、变向小轮以及小轮中心轴环，所述减速电机安装在减速电机安装座上，轴承安装在同步轮安装座内孔，同步轮共三个，呈线性均匀分布，其中一个为主动轮，另外两个为从动轮，主动同步轮的轴端套装在轴承内，主动同步轮与减速电机同轴连接，履带安装在同步轮上，变向小轮通过小轮中心轴环安装在履带中间方槽内，沿履带周向均匀分布，每排三个，共十八排，可使移动装置实现前后移动和左右移动，所述移动装置两两安装在安装板的四侧，使得机器人可以实现上、下、左、右、左上，左下、右下、右上等方向的移动以及顺、逆时针的自转。

混合双吸附装置包括旋翼叶片、无刷电机、无刷电机座、负压腔、负压叶片，所述负压腔安装在安装板中心圆孔处，无刷电机座安装在负压腔中心上侧，无刷电机安装在无刷电机座上，旋翼叶片安装在负压腔上侧与无刷电机连接，负压叶片安装在负压腔内侧与无刷电机连接，无刷电机转动带动负压叶片与旋翼叶片转动，使得负压腔内侧产生负压吸附力，负压腔上侧受到旋翼推附力，负压腔受力方向一致。