CN112744307B - 一种用于光滑平面的爬壁机器人及其爬壁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光滑平面的爬壁机器人及其爬壁方法，该爬壁机器人包括主体框架、内框架和外框架，其中，采用在主体框架内外分别设置具备真空吸附功能的内框架和外框架的方式，使得在进行直线运动时，机器人沿外框架的引动路线完成直线前进或后退运动，在进行转向运动时，机器人以位于主体框架内部的内框架为转动中心，进行快速转向工作，也正是由于转动中心在主体框架内部，所以实现了转向所需空间小的技术效果；本发明还具备如下优点：选用真空吸附，吸附能力强，可控性强；选用框架式结构，移动距离可控；选用镂空框架式结构，总体自重轻；成本相对于其他爬壁机器人设备方案较低。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体建筑、消防、装备检测等机械领域，使得机器人可以在高空垂直光滑玻璃幕墙进行维修、检测、清洁工作，特别是涉及一种用于光滑平面的爬壁机器人及其爬壁方法。
背景技术
随着经济水平的不断发展，越来越多高风险和繁重的工作被机器人所替代，如高楼建筑的幕墙的清洗；石化储罐、海洋平台和桥梁等设施的检查、质量检测、切割、焊接、打磨；船舶、飞机的除锈、喷涂以及蒙皮的检测和核设施的维护检修等，逐步由爬壁机器人取代人工来从事危险繁重作业，尤其是核废液储罐检查这种对人体伤害极大，极其危险的工作。
但目前的爬壁机器人转向空间大、体积大、自重重，并且制造及使用成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种转向空间小的用于光滑平面的爬壁机器人及其爬壁方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于光滑平面的爬壁机器人，包括主体框架、内框架和外框架，所述内框架位于所述主体框架内部，且与所述主体框架的内壁相连接，所述内框架的下方设置有内部安装架，且所述内部安装架与所述内框架可产生相对转动，所述内部安装架上设置有至少一个用于吸附墙面的内部真空吸盘，所述内部安装架与用于带动所述主体框架转动方向的第一电机相连接，所述内框架与所述第一电机的输出轴相连接；所述主体框架的两侧均设置有所述外框架，所述外框架均通过旋转臂与所述主体框架的外壁相连接，所述旋转臂与用于带动所述主体框架直线移动的第二电机相连接，所述外框架上设置有至少一个用于吸附墙面的外部真空吸盘。
优选地，所述主体框架包括用于实现内部吸附墙面的第一腔室和用于实现行走驱动的第二腔室，所述内框架位于所述第一腔室内，所述第二电机位于所述第二腔室内。
优选地，当所述第二腔室仅在所述第一腔室的单侧设置时，所述主体框架两侧的所述外框架的上部通过连接杆连接为一体，所述连接杆位于所述主体框架的上方。
优选地，所述主体框架的一侧设置有两个所述外框架，且每个所述外框架上连接有一个所述外部真空吸盘，所述内部真空吸盘的数量为4个。
优选地，当同一侧的所述外框架相连接时，所述第二电机仅设置为一个。
优选地，所述内框架位于所述第一电机和所述内部安装架之间，且所述第一电机的输出轴的端部与所述内部安装架活动连接。
优选地，所述主体框架为镂空的长方体框架。
优选地，所述内部安装架为长方体框架，所述第一电机安装在所述内部安装架的中部。
本发明还提供一种应用上述所述用于光滑平面的爬壁机器人的爬壁方法，包括如下内容：
直线运动：当内框架的内部真空吸盘吸附于墙体时，外框架的外部真空吸盘均脱离于墙体，此时第二电机转动，使外框架相对于内框架和主体框架向前运动，之后外框架的外部真空吸盘均吸附于墙体，内框架的内部真空吸盘均脱离于墙体，第二电机再次转动，使内框架和主体框架相对于外框架向前运动，完成机器人的直线前进运动；直线后退运动的运动过程通过第二电机控制主体框架、内框架及外框架向后运动即可；
转向运动：外框架的外部真空吸盘均脱离于墙体，内框架的内部真空吸盘均吸附于墙体，此时通过第一电机的转动，驱动外框架和主体框架相对于内框架水平旋转90度，完成一次水平旋转。
本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
1、本发明提供的用于光滑平面的爬壁机器人中，采用在主体框架内外分别设置具备真空吸附功能的内框架和外框架的方式，使得在进行直线运动时，机器人沿外框架的引动路线完成直线前进或后退运动，在进行转向运动时，机器人以位于主体框架内部的内框架为转动中心，进行快速转向工作，也正是由于转动中心在主体框架内部，所以实现了转向所需空间小的技术效果；
2、本发明还具备如下优点：选用真空吸附，吸附能力强，可控性强；选用框架式结构，移动距离可控；选用镂空框架式结构，总体自重轻；成本相对于其他爬壁机器人设备方案较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于光滑平面的爬壁机器人的整体结构示意图；
图2为图1的局部结构示意图；
图3为本发明内框架处的结构示意图；
图4为本发明主体框架的结构示意图；
其中，1第一电机；2内部真空吸盘；3主体框架；4外部真空吸盘；5外框架；6内框架；7第二电机；8连接杆；9旋转臂；10内部安装架；11第一腔室；12第二腔室。
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。
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种转向空间小的用于光滑平面的爬壁机器人及其爬壁方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本发明提供一种用于光滑平面的爬壁机器人，包括主体框架3、内框架6和外框架5，内框架6位于主体框架3内部，且与主体框架3的内壁相连接，内框架6的下方设置有内部安装架10，且内部安装架10与内框架6可产生相对转动，内部安装架10上设置有至少一个用于吸附墙面的内部真空吸盘2，内部安装架10与用于带动主体框架3转动方向的第一电机1相连接，内框架6与第一电机1的输出轴相连接；主体框架3的两侧均设置有外框架5，外框架5均通过旋转臂9与主体框架3的外壁相连接，旋转臂9与用于带动主体框架3直线移动的第二电机7相连接，外框架5上设置有至少一个用于吸附墙面的外部真空吸盘4。其中，真空吸盘为现有技术中的结构，同样的与之相配套的真空吸附装置也是现有技术中的结构，在此不做具体的介绍；第二电机7可以与旋转臂9相连接，也可以通过现有技术中的齿轮传动或者皮带传动等传动结构相连，只要能实现相应的驱动即可；旋转臂9除了与第二电机7及相应驱动结构的连接为固定连接，其他位置均为铰接，以便于驱动机器人进行直线运动；采用在主体框架3内外分别设置具备真空吸附功能的内框架6和外框架5的方式，使得在进行直线运动时，机器人沿外框架5的引动路线完成直线前进或后退运动，在进行转向运动时，机器人以位于主体框架3内部的内框架6为转动中心，进行快速转向工作，也正是由于转动中心在主体框架3内部，所以实现了转向所需空间小的技术效果。
为了便于安装，本发明中主体框架3包括用于实现内部吸附墙面的第一腔室11和用于实现行走驱动的第二腔室12，内框架6及与其相连接的部件均位于第一腔室11内，第二电机7位于第二腔室12内，第二腔室12可以设置在第一腔室11的两侧，当然为了减小结构体积，也可以在第一腔室11的一侧设置第二腔室12，并且当第二腔室12仅在第一腔室11的单侧设置时，为了实现少量第二电机7即能驱动外框架5移动的技术目的，主体框架3两侧的外框架5的上部通过连接杆8连接为一体，连接杆8位于主体框架3的上方。
为了保证机器人移动的稳定性，本发明中主体框架3的一侧设置有两个外框架5，且每个外框架5上连接有一个外部真空吸盘4，内部真空吸盘2的数量为4个。
本发明中当同一侧的外框架5相连接时，第二电机7仅设置为一个。
为了保证转向移动的稳定性能，本发明中内框架6位于第一电机1和内部安装架10之间，且第一电机1的输出轴的端部与内部安装架10活动连接。
为了降低自重，本发明中主体框架3为镂空的长方体框架。
本发明中内部安装架10为长方体框架，第一电机1安装在内部安装架10的中部。
本发明还提供一种应用上述用于光滑平面的爬壁机器人的爬壁方法，包括如下内容：
直线运动：当内框架6的内部真空吸盘2吸附于墙体时，外框架5的外部真空吸盘4均脱离于墙体，此时第二电机7转动，使外框架5相对于内框架6和主体框架3向前运动，之后外框架5的外部真空吸盘4均吸附于墙体，内框架6的内部真空吸盘2均脱离于墙体，第二电机7再次转动，使内框架6和主体框架3相对于外框架5向前运动，完成机器人的直线前进运动；直线后退运动的运动过程通过第二电机7控制主体框架3、内框架6及外框架5向后运动即可；
转向运动：外框架5的外部真空吸盘4均脱离于墙体，内框架6的内部真空吸盘2均吸附于墙体，此时通过第一电机1的转动，驱动外框架5和主体框架3相对于内框架6水平旋转90度，完成一次水平旋转。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的用于光滑平面的爬壁机器人及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种用于光滑平面的爬壁机器人，其特征在于，包括主体框架、内框架和外框架，所述内框架位于所述主体框架内部，且与所述主体框架的内壁相连接，所述内框架的下方设置有内部安装架，且所述内部安装架与所述内框架可产生相对转动，所述内部安装架上设置有至少一个用于吸附墙面的内部真空吸盘，所述内部安装架与用于带动所述主体框架转动方向的第一电机相连接，所述内框架与所述第一电机的输出轴相连接；所述主体框架的两侧均设置有所述外框架，所述外框架均通过旋转臂与所述主体框架的外壁相连接，所述旋转臂与用于带动所述主体框架直线移动的第二电机相连接，所述外框架上设置有至少一个用于吸附墙面的外部真空吸盘；
直线运动：当内框架的内部真空吸盘吸附于墙体时，外框架的外部真空吸盘均脱离于墙体，此时第二电机转动，使外框架相对于内框架和主体框架向前运动，之后外框架的外部真空吸盘均吸附于墙体，内框架的内部真空吸盘均脱离于墙体，第二电机再次转动，使内框架和主体框架相对于外框架向前运动，完成机器人的直线前进运动；直线后退运动的运动过程通过第二电机控制主体框架、内框架及外框架向后运动即可；
转向运动：外框架的外部真空吸盘均脱离于墙体，内框架的内部真空吸盘均吸附于墙体，此时通过第一电机的转动，驱动外框架和主体框架相对于内框架水平旋转90度，完成一次水平旋转；
所述主体框架包括用于实现内部吸附墙面的第一腔室和用于实现行走驱动的第二腔室，所述内框架位于所述第一腔室内，所述第二电机位于所述第二腔室内；
当所述第二腔室仅在所述第一腔室的单侧设置时，所述主体框架两侧的所述外框架的上部通过连接杆连接为一体，所述连接杆位于所述主体框架的上方；
所述主体框架的一侧设置有两个所述外框架，且每个所述外框架上连接有一个所述外部真空吸盘，所述内部真空吸盘的数量为4个；
当同一侧的所述外框架相连接时，所述第二电机仅设置为一个；
所述主体框架为镂空的长方体框架。
2.根据权利要求1所述的用于光滑平面的爬壁机器人，其特征在于，所述内框架位于所述第一电机和所述内部安装架之间，且所述第一电机的输出轴的端部与所述内部安装架活动连接。
3.根据权利要求1所述的用于光滑平面的爬壁机器人，其特征在于，所述内部安装架为长方体框架，所述第一电机安装在所述内部安装架的中部。
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