类轮式爬壁机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103523109103523109A(43)申请公布日2014.01.22(21)申请号201310513105.2(22)申请日2013.10.25(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人宋轶民孙涛梁栋董罡高浩(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张金亭(51)Int.Cl.B62D57/024(2006.01)B60B19/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称类轮式爬壁机器人(57)摘要本发明公开了一种类轮式爬壁机器人，包括机体，在所述机体的尾端设有平衡装置，在所述机体的左右两侧设有对称布置的类轮结构，每个所述类轮结构均安装在一驱动轴上，所述驱动轴安装在所述机体上；所述类轮结构设有套装在对应所述驱动轴上的轮轴座和周向均布固定在所述轮轴座上的3～5个轮辐，所述轮辐采用弧形曲面结构，且在所述弧形曲面结构的外侧设有吸附结构，所述吸附结构与墙面的接触面积大于所述轮辐与所述吸附结构的接触面积，相邻的两个所述轮辐之间设有跨距。本发明运动速度快、越障能力强、接触面积大、吸附性强。CN103523109ACN103529ACN103523109A权利要求书1/1页1.一种类轮式爬壁机器人，包括机体，其特征在于，在所述机体的尾端设有平衡装置，在所述机体的左右两侧设有对称布置的类轮结构，每个所述类轮结构均安装在一驱动轴上，所述驱动轴安装在所述机体上；所述类轮结构设有套装在对应所述驱动轴上的轮轴座和周向均布固定在所述轮轴座上的3～5个轮辐，所述轮辐采用弧形曲面结构，且在所述弧形曲面结构的外侧设有吸附结构，所述吸附结构与墙面的接触面积大于所述轮辐与所述吸附结构的接触面积，相邻的两个所述轮辐之间设有跨距。2.根据权利要求1所述的类轮式爬壁机器人，其特征在于，在所述弧形曲面结构的内部设有加强筋板。3.根据权利要求1所述的类轮式爬壁机器人，其特征在于，所述平衡装置包括平衡摆杆，所述平衡摆杆的一端与所述机体的尾端连接，所述平衡摆杆的另一端安装有左右对称的滚轮。4.根据权利要求3所述的类轮式爬壁机器人，其特征在于，所述平衡摆杆的一端与所述机体的尾端通过转动副连接，所述转动副的轴线与所述机体的上表面垂直。2CN103523109A说明书1/3页类轮式爬壁机器人技术领域[0001]本发明涉及机器人领域，具体是一种类轮式爬壁机器人。背景技术[0002]爬壁机器人具有垂直壁面上移动与吸附两大功能，可代替人工进行核工程、消防工程等大型设备维护，高层建筑清洁，悬崖峭壁攀越等危险极限环境作业，应用前景广泛。目前，爬壁式机器人移动结构主要有足式、履带式、轮式三类，采用的吸附结构主要有真空吸附式和磁吸附式。[0003]足式爬壁机器人是爬壁机器人中最为常见的一种形式，通常在其足部安装真空吸盘，具有运动平稳、吸附能力强、越障性能好等优点，但此类爬壁机器人能耗大、爬行速度较慢且控制系统较复杂。如申请号为200710075780.6名称为“一种爬墙多功能机器人”的发明专利，含有12条机械腿，该机器人可平稳运动于具有拼接缝隙的墙面，通过实时监测机械腿末端真空吸盘的负压状态，保证其吸附可靠性，然而该实时监测结构能耗较大，影响爬行效率。[0004]履带式爬壁机器人一般在履带上安装真空吸盘或磁吸附装置。与足式爬壁机器人相比，履带式爬壁机器人运动速度较快，控制系统较简单但机动性能较差，越障能力较弱。如申请号为201210299725.6名称为“一种履带式多吸盘的爬壁机器人”的发明专利，采用单条履带式结构，履带上安装多个独立常闭式真空吸盘，可增强履带吸附能力、提高爬墙速度、降低能耗，然而该机器人只能运动于较平坦的墙面且转弯性能较差。[0005]轮式爬壁机器人机动性能好，运动速度快，越障能力较强但车轮与壁面接触面积小，墙面吸附能力较差，可与其他类型结合形成复合式结构实现爬壁越障功能。如申请号为201010553115.5名称为“轮足式爬壁机器人机构”的发明专利，结合了轮式移动机构与足式移动机构的优点，移动速度快，越障性能好，足部结构安装真空吸盘，吸附能力强，但此类复合结构组成复杂，控制难度较大。[0006]上述爬壁机器人在移动和吸附能力方面各有优劣，如何实现爬壁机器人移动速度快的同时吸附稳定可靠仍是这类机器人研究的重心。发明内容[0007]本发明的目的在于克服现有爬壁机器人移动速度与吸附能力相互制约的问题，结合轮式爬壁机器人的优势，提供一种运动速度快、越障能力强、接触面积大、吸附性能好的类轮式爬壁越障机器人。[0008]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所