一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，特别涉及一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人。

背景技术

爬壁机器人，可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁机器人又称为壁面移动机器人，因为垂直壁面作业超出人的极限，因此在国外又称为极限作业机器人。爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中负压方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；永磁吸附方式则有永磁体和电磁铁两种方式，只适用于吸附导磁性壁面。

在大型结构物表面检测时往往会使用到爬壁机器人，但是一般的爬壁机器人在遇到拐角时需要控制人员重新调整姿态越过拐角，这回导致拐角处成为了检测的盲区。

对此，我们提出了一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人来解决上述问题。

发明内容

本申请目的在于更加顺滑的越过拐角并对拐角处进行检测，有效提高了检测的全面程度，相比现有技术提供一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人，包括一对飞行组件，一对飞行组件通过电动转轴相互连接，飞行组件包括固定连接于电动转轴上的承载板，承载板远离电动转轴一端固定连接有旋翼保护罩，电动转轴两端均设有伺服电机，伺服电机输出端固定连接有滚轮，电动转轴和伺服电机均电性连接于外接控制器，旋翼保护罩包括固定环，固定环内壁通过多个固定杆连接有飞行旋翼，通过飞行组件产生升力使得机器人贴附于壁面，配合滚轮使得爬壁机器人可以自由的在壁面移动，在遇到拐角时，电动转轴可以使得旋翼保护罩沿着壁面走向逐渐增大偏位角度，实现了爬壁机器人顺滑的过渡拐角，同时配合仪器对拐角位置进行检测，减少了检测盲区的存在。

进一步的，滚轮内部填充有氮气，滚轮的外壁设有多道防滑纹，氮气为惰性气体较为稳定，在提高安全性的同时产生了部分升力。

进一步的，滚轮接触顶壁时，旋翼保护罩上端与顶壁保持5-10公分的间距，保持部分间距可以壁面旋翼保护罩直接与壁面产生摩擦，延长了旋翼保护罩的使用寿命。

进一步的，承载板上开设有多个安装孔，安装孔内壁开设有螺纹槽，利用安装孔便于安装各种仪器，从而改变该机器人的功能，提高了实用性，螺纹槽提高了安装的稳定性。

进一步的，旋翼保护罩还包括与固定环位置对应的缓冲环，固定环和缓冲环相对侧均开设有多个嵌设孔，嵌设孔内部滑动连接有减震杆，固定环和缓冲环通过减震杆连接，固定环高度为缓冲环高度的1.5倍，在该机器人改变形态穿越拐角时撞击到壁面时，利用缓冲环吸收旋翼保护罩撞击壁面时的冲击力，保护了该机器人上搭载的仪器。

进一步的，减震杆包括中芯杆，中芯杆上下两端均设置压缩段，压缩段与中芯杆结合处设置有限制盘，压缩段外侧套设有压缩弹簧，利用中芯杆配合压缩段及其外壁套设的压缩弹簧，使得缓冲环撞击在壁面时可以向下活动，进而吸收冲击力。

进一步的，压缩段的直径比中芯杆的直径小1-3mm。

进一步的，缓冲环上端嵌设有多个滚珠，滚珠采用橡胶材料制成，利用滚珠使得缓冲环可以更加顺滑的在壁面滑动，减少了缓冲环受到的磨损。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

通过飞行组件产生升力使得机器人贴附于壁面，配合滚轮使得爬壁机器人可以自由的在壁面移动，在遇到拐角时，电动转轴可以使得旋翼保护罩沿着壁面走向逐渐增大偏位角度，实现了爬壁机器人顺滑的过渡拐角，同时配合仪器对拐角位置进行检测，减少了检测盲区的存在。

在该机器人改变形态穿越拐角时撞击到壁面时，利用缓冲环吸收旋翼保护罩撞击壁面时的冲击力，保护了该机器人上搭载的仪器。

利用中芯杆配合压缩段及其外壁套设的压缩弹簧，使得缓冲环撞击在壁面时可以向下活动，进而吸收冲击力，保持机器人运动的稳定性。

附图说明

图1为本申请的主体结构示意图；

图2为本申请的主体结构爆炸图；

图3为本申请的飞行组件结构示意图；

图4为本申请的飞行组件爆炸图；

图5为本申请的减震杆结构示意图；

图6为本申请的主体结构在穿越拐角状态下的示意图。

图中标号说明：

1承载板、11安装孔、2旋翼保护罩、21固定环、22缓冲环、3减震杆、31中芯杆、32限制盘、33压缩弹簧、4飞行旋翼、5电动转轴、6滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本发明提供了一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人，请参阅图1-2和图6，包括一对飞行组件，一对飞行组件通过电动转轴5相互连接，飞行组件包括固定连接于电动转轴5上的承载板1，承载板1远离电动转轴5一端固定连接有旋翼保护罩2，电动转轴5两端均设有伺服电机，伺服电机输出端固定连接有滚轮6，电动转轴5和伺服电机均电性连接于外接控制器，旋翼保护罩2包括固定环21，固定环21内壁通过多个固定杆连接有飞行旋翼4。

具体的，工作人员可以根据机器人所要执行的任务将所需要的仪器安装于承载板1上，实现了该爬壁机器人的多功能性，通过飞行组件产生升力使得机器人贴附于壁面，配合滚轮6使得爬壁机器人可以自由的在壁面移动，电动转轴5可以带动旋翼保护罩2偏位，进一步提高了移动速率，在遇到拐角时，电动转轴5可以使得旋翼保护罩2沿着壁面走向逐渐增大偏位角度，实现了爬壁机器人顺滑的过渡拐角，同时配合仪器对拐角位置进行检测，减少了检测盲区的存在。

滚轮6内部填充有氮气，滚轮6的外壁设有多道防滑纹，氮气为惰性气体较为稳定，在提高安全性的同时产生了部分升力，降低了飞行旋翼4所需要的功率，减少了能量的损耗。

滚轮6接触顶壁时，旋翼保护罩2上端与顶壁保持5-10公分的间距，保持部分间距可以壁面旋翼保护罩2直接与壁面产生摩擦，延长了旋翼保护罩2的使用寿命，同时这段间距可以为该机器人稳定姿态提供冗余空间，提高了实用性。

请参阅图3，承载板1上开设有多个安装孔11，安装孔11内壁开设有螺纹槽，利用安装孔11便于安装各种仪器，从而改变该机器人的功能，提高了实用性，螺纹槽提高了安装的稳定性。

实施例1：

本发明提供了一种适用于大型壁面表面的爬壁式机器人，请参阅图3-4，旋翼保护罩2还包括与固定环21位置对应的缓冲环22，固定环21和缓冲环22相对侧均开设有多个嵌设孔，嵌设孔内部滑动连接有减震杆3，固定环21和缓冲环22通过减震杆3连接，固定环21高度为缓冲环22高度的1.5倍。

具体的，在该机器人改变形态穿越拐角时撞击到壁面时，利用缓冲环22吸收旋翼保护罩2撞击壁面时的冲击力，保护了该机器人上搭载的仪器，同时保证了该机器人的稳定性。

请参阅图5，减震杆3包括中芯杆31，中芯杆31上下两端均设置压缩段，压缩段与中芯杆31结合处设置有限制盘32，压缩段外侧套设有压缩弹簧33。

具体的，利用中芯杆31配合压缩段及其外壁套设的压缩弹簧33，使得缓冲环22撞击在壁面时可以向下活动，进而吸收冲击力，保持机器人运动的稳定性。

压缩段的直径比中芯杆31的直径小1mm。

在此需要补充的是，缓冲环22上端嵌设有多个滚珠，滚珠采用橡胶材料制成，利用滚珠使得缓冲环22可以更加顺滑的在壁面滑动，减少了缓冲环22受到的磨损。

以上所述，仅为本申请结合当前实际需求采用的最佳实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。