一种旋翼式爬墙机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是一种旋翼式爬墙机器人。

背景技术

随着科学技术的快速发展，人工智能已经在逐步的取代劳动力来完成一些特定环境的工作。各式各样的爬墙机器人被快速的发明出来，并运用高层建筑幕墙清洗、钢结构检测、墙面维修检测等。但是，机器人的应用未得到市场的广大认可，因为现有的爬墙机器人在实际应用存在着许多的问题：1、抽真空方式，虽然能耗较低，但是爬行效率低且对于墙面的平整度要求很高。2、轨道方式，浪费大量人力物力成本随之提高，且在高层建筑很难实施。3、电磁吸附式，工作的平面受到极大的限制。

现有的爬墙机器人，大部分都只能在进行单一的墙面工作，存在着使用不方便，结构复杂，灵活性差，效率低的问题使得机器人的发展受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种旋翼式爬墙机器人。

具体的技术方案如下：

一种旋翼式爬墙机器人，其特征在于，包括机器人骨架、旋翼机构、行走机构和检测控制组件，所述机器人骨架包括底盘支架和结构支架，所述行走机构设置于底盘支架上，由4组主动行走轮构成，所述旋翼机构由旋翼罩壳、螺旋桨和旋转电机构成，所述检测控制组件包括控制主板、平衡传感器、无线发射接收器、蓄电池、监控器和传感器；

所述底盘支架呈H形，其所呈的H形的四个边角处固定设置安装座，所述结构支架呈X形，其所呈的X的四个端部分别与底盘支架所呈的H形的四个边角铰接相连；

4组所述主动行走轮分别对应设置于底盘支架四个边角处的安装座上，主动行走轮由驱动电机和行走轮构成，所述驱动电机与安装座固定连接，所述行走轮与驱动电机的传动轴固定相连，由驱动电机控制转动和转速；

所述底盘支架所呈的H形的四个边角处固定设置有旋翼支架，所述旋翼支架位于安装座的上方，其顶部固定设置轴承座，所述旋翼机构为2组，对称设置于底盘支架的上方，旋翼罩壳呈圆环形，其所呈的圆环形的外壁上固定设有对称的转轴、其内壁上焊接有安装横梁，所述转轴与轴承座相连，旋翼机构通过转轴、轴承座实现与旋翼支架的转动连接，所述旋转电机固定设置于安装横梁的中部，所述螺旋桨与旋转电机的转动轴固定相连，由旋转电机控制旋转、旋转速度和旋转方向；

所述控制主板和蓄电池安装于底盘支架中部的设备箱中，所述平衡传感器安装于底盘支架下端面上，所述无线发射接收器集成于控制主板上，所述监控器和传感器安装于底盘支架上；蓄电池与控制主板电性交互，控制主板与平衡传感器、无线发射接收器、监控器、传感器、驱动电机和旋转电机交互。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述结构支架所呈的X的四个端部上均设有弹性撑杆，所述弹性撑杆的一端与结构支架固定连接，另一端与安装座固定连接。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述行走轮为橡胶轮，其外设有防滑纹。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述底盘支架、结构支架和弹性撑杆均为碳素材质，所述翼罩壳、螺旋桨和安装横梁均为硬质发泡塑料材质。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述旋翼机构配置有调节机构，所述调节机构包括调节电机、主动皮带轮、从动皮带轮和皮带，所述调节电机固定设置于旋翼支架处，所述主动皮带轮与调节电机的传动轴固定相连，所述从动皮带轮与转轴固定相连，所述皮带绕设在主动皮带轮和从动皮带轮上，调节电机控制旋翼机构旋转。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述监控器包括但不限于视频监控器、音频监控器和红外监控器，所述传感器包括但不限于温度传感器、湿度传感器、火焰传感器、危险气体传感器和烟雾传感器。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述视频监控器搭载在云台上，全方位拍摄。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述控制主板通过无线发射接收器与控制系统交互，所述控制系统包括控制模块、通讯模块、存储模块和显示模块，所述通讯模块与无线发射接收器交互，控制模块通过通讯模块向爬墙机器人发送控制命令，从而控制平衡传感器、无线发射接收器、监控器、传感器、驱动电机和旋转电机运行，所述存储模块通过通讯模块接收并存储平衡传感器、监控器、传感器采集的信号数据，所述显示模块自存储模块中调取采集的信号数据，并进行展现。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述控制主板上集成用于检测蓄电池电量的电量检测模块，所述控制系统配置有续航模块，当蓄电池低电时，爬墙机器人自动巡航返程。

上述的一种旋翼式爬墙机器人，其中，该爬墙机器人具备多种运动模式：

(1)行走模式：由行走机构实现；4组主动行走轮独立控制，同向同转速转动时，爬墙机器人进行直线的前进或后退；在行进过程中，4组主动行走轮差速旋转，爬墙机器人进行转向；

(2)爬墙模式：由旋翼机构实现；旋翼机构工作时，给予爬墙机器人紧贴墙面的推力，此时，行走模式工作，即可爬墙机器人的爬墙功能；与此同时，调节机构可调节旋翼机构的朝向，从而调整旋翼机构给予的推力方向，用于爬墙机器人的加速行进和减速制动；

(3)飞行模式：由旋翼机构和调节机构协同实现；当旋翼机构处于水平位置，且转速转向相同时，给予爬墙机器人升力，使爬墙机器人进行竖直方向的上升、下降或悬停；当初调节机构工作，调节旋翼机构的朝向，使飞行模式下的爬墙机器人在直线方向上进行移动。

本发明的有益效果为：

本发明公开的一种旋翼式爬墙机器人，包括机器人骨架、旋翼机构、行走机构和检测控制组件，机器人骨架包括底盘支架和结构支架，行走机构由4组主动行走轮构成，旋翼机构由旋翼罩壳、螺旋桨和旋转电机构成，检测控制组件包括控制主板、平衡传感器、无线发射接收器、蓄电池、监控器和传感器，本发明结构简单，设计合理，具备行走、爬墙和升降、前后飞行的功能，具有结构轻便、稳定、运动灵活、成本低的特点，且底盘结构强韧、有弹性，不易损坏，旋翼机构环保轻便、强度高、使用寿命长，可替代人工进行监控、录音、检测等工作，功能多样，应用范围广。

附图说明

图1为爬墙机器人示意图。

图2为本发明原理图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

实施例一

一种旋翼式爬墙机器人，其特征在于，包括机器人骨架1、旋翼机构2、行走机构3和检测控制组件4，所述机器人骨架1包括底盘支架5和结构支架6，所述行走机构3设置于底盘支架5上，由4组主动行走轮7构成，所述旋翼机构2由旋翼罩壳8、螺旋桨9和旋转电机10构成，所述检测控制组件4包括控制主板、平衡传感器、无线发射接收器、蓄电池、监控器和传感器；

所述底盘支架5呈H形，其所呈的H形的四个边角处固定设置安装座12，所述结构支架6呈X形，其所呈的X的四个端部分别与底盘支架5所呈的H形的四个边角铰接相连；

4组所述主动行走轮7分别对应设置于底盘支架5四个边角处的安装座12上，主动行走轮7由驱动电机13和行走轮14构成，所述驱动电机13与安装座12固定连接，所述行走轮14与驱动电机13的传动轴固定相连，由驱动电机13控制转动和转速；

所述底盘支架5所呈的H形的四个边角处固定设置有旋翼支架15，所述旋翼支架15位于安装座12的上方，其顶部固定设置轴承座16，所述旋翼机构2为2组，对称设置于底盘支架5的上方，旋翼罩壳8呈圆环形，其所呈的圆环形的外壁上固定设有对称的转轴17、其内壁上焊接有安装横梁18，所述转轴17与轴承座16相连，旋翼机构2通过转轴17、轴承座16实现与旋翼支架15的转动连接，所述旋转电机10固定设置于安装横梁18的中部，所述螺旋桨9与旋转电机10的转动轴固定相连，由旋转电机10控制旋转、旋转速度和旋转方向；

所述控制主板和蓄电池安装于底盘支架5中部的设备箱20中，所述平衡传感器安装于底盘支架5下端面上，所述无线发射接收器集成于控制主板上，所述监控器和传感器安装于底盘支架5上；蓄电池与控制主板电性交互，控制主板与平衡传感器、无线发射接收器、监控器、传感器、驱动电机13和旋转电机10交互；

其中，所述结构支架6所呈的X的四个端部上均设有弹性撑杆19，所述弹性撑杆19的一端与结构支架6固定连接，另一端与安装座12固定连接，所述行走轮14为橡胶轮，其外设有防滑纹；

本实施例公开的一种旋翼式爬墙机器人，其结构简单，设计合理，具备行走、爬墙和升降、前后飞行的功能，具有结构轻便、稳定、运动灵活、成本低的特点，是一种简单易用的机器人，通过采用旋翼爬墙方式替代现有的吸附爬墙方式，爬墙过程更为稳定，对墙面的平整度要求极低。

实施例二

本实施例的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述底盘支架、结构支架和弹性撑杆均为碳素材质，可大幅度降低成品的质量，且结构强韧、有弹性，不易损坏；同时，所述翼罩壳、螺旋桨和安装横梁均为硬质发泡塑料材质，环保轻便，强度高，使用寿命长。

实施例三

本实施例的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述旋翼机构配置有调节机构，所述调节机构21包括调节电机22、主动皮带轮23、从动皮带轮24和皮带，所述调节电机22固定设置于旋翼支架处，所述主动皮带轮23与调节电机22的传动轴固定相连，所述从动皮带轮24与转轴固定相连，所述皮带绕设在主动皮带轮23和从动皮带轮24上，调节电机22控制旋翼机构旋转；

本实施例的调节机构用于调节旋翼机构的朝向，用于提升爬墙机器人的灵活性，提升爬墙机器人的应用范围。

实施例四

本实施例的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述监控器包括但不限于视频监控器、音频监控器和红外监控器，所述传感器包括但不限于温度传感器、湿度传感器、火焰传感器、危险气体传感器和烟雾传感器；

其中，所述视频监控器搭载在云台上，全方位拍摄；

本实施例的爬墙机器人可替代人工进行监控、录音、检测等工作，功能多样，应用范围广。

实施例五

本实施例的一种旋翼式爬墙机器人，其中，所述控制主板通过无线发射接收器与控制系统交互，所述控制系统包括控制模块、通讯模块、存储模块和显示模块，所述通讯模块与无线发射接收器交互，控制模块通过通讯模块向爬墙机器人发送控制命令，从而控制平衡传感器、无线发射接收器、监控器、传感器、驱动电机和旋转电机运行，所述存储模块通过通讯模块接收并存储平衡传感器、监控器、传感器采集的信号数据，所述显示模块自存储模块中调取采集的信号数据，并进行展现；

其中，所述控制主板上集成用于检测蓄电池电量的电量检测模块，所述控制系统配置有续航模块，当蓄电池低电时，爬墙机器人自动巡航返程；

其中，该爬墙机器人具备多种运动模式：

(1)行走模式：由行走机构实现；4组主动行走轮独立控制，同向同转速转动时，爬墙机器人进行直线的前进或后退；在行进过程中，4组主动行走轮差速旋转，爬墙机器人进行转向；

(2)爬墙模式：由旋翼机构实现；旋翼机构工作时，给予爬墙机器人紧贴墙面的推力，此时，行走模式工作，即可爬墙机器人的爬墙功能；与此同时，调节机构可调节旋翼机构的朝向，从而调整旋翼机构给予的推力方向，用于爬墙机器人的加速行进和减速制动；

(3)飞行模式：由旋翼机构和调节机构协同实现；当旋翼机构处于水平位置，且转速转向相同时，给予爬墙机器人升力，使爬墙机器人进行竖直方向的上升、下降或悬停；当初调节机构工作，调节旋翼机构的朝向，使飞行模式下的爬墙机器人在直线方向上进行移动。

综合上述实施例所述，本发明结构简单，设计合理，具备行走、爬墙和升降、前后飞行的功能，具有结构轻便、稳定、运动灵活、成本低的特点，且底盘结构强韧、有弹性，不易损坏，旋翼机构环保轻便、强度高、使用寿命长，可替代人工进行监控、录音、检测等工作，功能多样，应用范围广。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。