1.一种空翻爬壁机器人,其特征在于,包括至少两组机器人单体(1),且两组机器人单体(1)之间可拆式连接;
所述机器人单体(1)包括腰部齿轮机构(2),腰部齿轮机构(2)的两端分别固定安装有腿部机构一(3)与腿部机构二(4),腿部机构一(3)和腿部机构二(4)以腰部齿轮机构(2)作为转动副实现顺时针或逆时针翻转操作;
所述腿部机构一(3)包括固定安装在腰部齿轮机构(2)一端的连接件一(31),所述连接件一(31)内部滑动连接有伸缩件(32),且连接件一(31)与伸缩件(32)之间安装有调节组件(33),用于使得伸缩件(32)与连接件一(31)之间相互靠近或相互远离,且所述伸缩件(32)的底端安装有旋转组件(34),旋转组件(34)的底部安装有吸附组件一(35),利用旋转组件(34)能够使得腿部机构一(3)围绕自身轴线进行旋转;
所述腿部机构二(4)包括固定安装在腰部齿轮机构(2)另一端的连接件二(41),所述连接件二(41)的底端安装有吸附组件二(42),吸附组件一(35)与吸附组件二(42)用于实现机器人单体(1)之间的可拆式连接以及爬壁时的吸附固定;
所述旋转组件(34)包括固定连接在所述伸缩件(32)底部的舵机三(341),所述舵机三(341)的输出端固定连接有旋转件(342),所述旋转件(342)的一侧开设有吸盘凹槽(343),且旋转件(342)的另一侧固定连接有电磁阀一(344);
将一组机器人单体(1)的吸盘二(422)吸附固定在另一组机器人单体(1)的吸盘凹槽(343)内实现两组机器人单体(1)之间的连接。
2.根据权利要求1所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于:所述腰部齿轮机构(2)包括第一齿轮(21)与第二齿轮(22),第一齿轮(21)与第二齿轮(22)之间相互啮合,第一齿轮(21)与第二齿轮(22)的一侧转动连接有连杆一(23),且连接杆一的两端分别转动连接在第一齿轮(21)与第二齿轮(22)的圆心位置;
所述第二齿轮(22)远离连杆一(23)的一侧固定连接有连杆二(24),连杆二(24)上固定安装有舵机二(25),且舵机二(25)的输出轴与连杆一(23)的端部固定,当舵机二(25)启动时,会带动连杆一(23)进行转动。
3.根据权利要求2所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于:所述连接件一(31)通过螺栓固定安装在第一齿轮(21)的边缘位置,连接件二(41)通过螺栓固定安装在第二齿轮(22)的边缘位置。
4.根据权利要求2所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于:所述调节组件(33)包括开设在连接件一(31)的内部的空腔(331),伸缩件(32)收纳在空腔(331)的内部,所述空腔(331)的内壁上转动连接有驱动齿轮(332),所述驱动齿轮(332)的一侧啮合连接有齿条(333),且齿条(333)滑动连接在空腔(331)的内部上,齿条(333)的底端固定连接在伸缩件(32)上;
连接件一(31)的侧壁上固定连接有舵机一(334),舵机一(334)的输出端贯穿空腔(331)与驱动齿轮(332)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于:所述吸附组件一(35)包括螺纹连接在旋转件(342)底端的足部外壳一(351),所述足部外壳一(351)的内部同轴安装有吸盘一(352);
吸附组件二(42)包括螺纹连接在连接件二(41)底端的足部外壳二(421),所述足部外壳二(421)的内部同轴安装有吸盘二(422),且连接件二(41)的外侧壁上固定连接有电磁阀二(423);
所述吸盘一(352)与吸盘二(422)上均设置有进气孔与排气孔,电磁阀一(344)通电时吸盘一(352)的进气孔与排气孔导通,吸盘一(352)内腔与大气连通,吸盘一(352)固定失效;电磁阀二(423)通电时吸盘二(422)的进气孔与排气孔导通,吸盘二(422)内腔与大气连通,吸盘二(422)固定失效;
连杆一(23)的侧壁上固定连接有真空泵(5),真空泵(5)通过导管与吸盘一(352)、吸盘二(422)连接。
6.一种空翻爬壁机器人协作外直角过渡运动方法,使用权利要求1至5中任一项所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于,具体步骤如下:
(91)初始状态下,两组机器人单体(1)均吸附在外直角上壁面并保持静止,此时控制机器人单体(1)一的电磁阀一(344)通电,使得吸盘一(352)进气孔与排气孔导通,吸盘一(352)内腔与大气相通,吸盘一(352)吸附失效,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)解锁,此时启动机器人单体(1)一的舵机二(25)带动连杆一(23)逆时针旋转ɑ度,带动机器人单体(1)一的腿部机构一(3)向上抬起,同时机器人单体(1)二的电磁阀一(344)通电,机器人单体(1)二的吸盘一(352)吸附失效,对机器人单体(1)二的腿部机构一(3)解锁,然后启动机器人单体(1)二的舵机二(25),带动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转β度,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)向上抬起,此时机器人单体(1)一的腿部机构一(3)足端吸盘一(352)底面同心重合于机器人单体(1)二的腿部机构一(3)的旋转件(342)上的吸盘凹槽(343)中,此时启动真空泵(5),进行抽气,并对机器人单体(1)一的腿部机构一(3)进行断电,使机器人单体(1)一的吸盘一(352)受压吸附于机器人单体(1)二的腿部机构一(3)上,完成两组机器人单体(1)间的合体;
(92)启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转90‑ɑ度,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)中心轴与自身腿部机构二(4)的中心轴共线,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)一顺时针旋转90‑β度,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)中心轴与自身腿部机构二(4)的中心轴共线,此时机器人单体(1)一被带动至壁面外侧;
(93)启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)一顺时针旋转45度,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)中心轴线与外直角上壁面平行,控制机器人单体(1)二的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)顺时针旋转,齿条(333)带动机器人单体(1)二的伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35),沿着的腿部轴线方向上移;
(94)控制机器人单体(1)一的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)顺时针旋转,齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35),沿着的腿部轴线方向下移,机器人单体(1)一的腿部机构一(3)伸长,然后控制机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆顺时针旋转45度,使得机器人单体(1)一的腿部机构二(4)中心轴线与外直角侧壁面垂直,通过机器人单体(1)二的舵机一(334)带动驱动齿轮(332)转动,从而通过调节齿条(333)的伸长缩短来调整机器人单体(1)二腿部机构二(4)的吸盘二(422)与壁面距离,直至吸盘二(422)与壁面重合,此时控制机器人单体(1)一的电磁阀二(423)断电,真空泵(5)抽出吸盘二(422)内的空气,机器人单体(1)二腿部机构二(4)的吸盘二(422)受压吸附于外直角侧壁面;
(95)控制机器人单体(1)二的电磁阀二(423)通电,机器人单体(1)二的吸盘二(422)吸附失效,机器人单体(1)二的腿部机构二(4)解锁,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)一顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)中心轴与自身腿部机构二(4)的中心轴共线,此时启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转90度,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)中心轴线与外直角侧壁面平行;
(96)控制机器人单体(1)一的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)逆时针旋转,从而使得机器人单体(1)一的齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35)沿着的腿部轴线方向上移,机器人单体(1)一腿部机构一(3)缩短,此时控制机器人单体(1)二的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)逆时针旋转,机器人单体(1)二的齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35)沿着的腿部轴线方向左移,机器人单体(1)二的腿部机构一(3)缩短;
(97)启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转,同时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二腿部机构二(4)的吸盘二(422)与外直角侧壁面重合,此时控制机器人单体(1)二的电磁阀二(423)断电,真空泵(5)抽出吸盘二(422)内的空气,吸盘二(422)受压吸附于外直角侧壁面;
(98)控制机器人单体(1)一的电磁阀一(344)通电,进气孔与排气孔导通,机器人单体(1)一的吸盘一(352)内腔与大气相通,吸盘一(352)不再吸附于机器人单体(1)二的吸盘凹槽(343)中,机器人单体(1)间断开连接,此时启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)的吸盘一(352)底面重合于侧壁面,控制机器人单体(1)一的电磁阀一(344)断电,真空泵(5)抽出吸盘一(352)内的空气,机器人单体(1)一的吸盘一(352)受压吸附于外直角侧壁面,机器人单体(1)一完成外直角壁面过渡;同时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)一逆时针旋转,使得机器人单体(1)二腿部机构一(3)的吸盘一(352)底面重合于侧壁面,此时控制机器人单体(1)二的电磁阀一(344)断电,真空泵(5)抽出吸盘一(352)内的空气,吸盘一(352)受压吸附于外直角侧壁面,机器人单体(1)二完成外直角壁面过渡。
7.一种空翻爬壁机器人协作上下壁面过渡运动方法,使用权利要求1至5中任一项所述的一种空翻爬壁机器人,其特征在于,具体步骤如下:
(101)初始状态下,两组机器人单体(1)吸附在上壁面并保持静止,此时控制机器人单体(1)一的电磁阀一(344)通电,机器人单体(1)一的吸盘一(352)进气孔与排气孔导通,吸盘一(352)内腔与大气相通,吸盘一(352)吸附失效,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)解锁,此时启动机器人单体(1)一的舵机二(25),驱动连杆一(23)逆时针旋转ɑ度,带动机器人单体(1)一的腿部机构一(3)向上抬起,同时机器人单体(1)二的电磁阀一(344)通电,吸盘一(352)吸附失效,机器人单体(1)二的腿部机构一(3)解锁,启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动连杆一(23)顺时针旋转β度,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)向上抬起,机器人单体(1)一的腿部机构一(3)的吸盘一(352)底面同心重合于机器人单体(1)二的腿部机构一(3)旋转件(342)的吸盘凹槽(343)中,此时启动真空泵(5),进行抽气,并对机器人单体(1)一的腿部机构一(3)进行断电,使机器人单体(1)一的吸盘一(352)受压吸附于机器人单体(1)二的腿部机构一(3)上,完成两组机器人单体(1)间的合体;
(102)启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转90‑ɑ度,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)中心轴与自身腿部机构二(4)的中心轴共线,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)空翻至上壁面外侧;
(103)启动机器人单体(1)一的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)顺时针旋转,从而通过机器人单体(1)一的齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35)沿着的腿部轴线方向下移,机器人单体(1)一腿部机构一(3)伸长,同时启动机器人单体(1)二的舵机一(334)带动驱动齿轮(332)顺时针旋转,使得齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)与吸附组件一(35)沿着的腿部轴线方向下移,机器人单体(1)二腿部机构一(3)伸长;
(104)启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转,同时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)一腿部机构二(4)足端的吸盘二(422)底面重合于下壁面,此时控制机器人单体(1)一的电磁阀二(423)断电,真空泵(5)抽出吸盘二(422)内的空气,机器人单体(1)一的吸盘二(422)受压吸附于下壁面;
(105)控制机器人单体(1)二的电磁阀二(423)通电,使其腿部机构二(4)足端的吸盘二(422)吸附失效,机器人单体(1)二的腿部机构二(4)解锁,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)中心轴与自身腿部机构二(4)的中心轴共线,同时启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)一的腿部机构一(3)中心轴与下壁面平行;
(106)启动机器人单体(1)一的舵机一(334),带动驱动齿轮(332)逆时针旋转,齿条(333)带动伸缩件(32)及其以下的旋转组件(34)和吸附组件一(35)沿着的腿部轴线方向水平左移,机器人单体(1)一腿部机构一(3)缩短,同时启动机器人单体(1)二的舵机一(334)带动驱动齿轮(332)逆时针旋转,使得齿条(333)带动腿部连接件一(31)及其以上部分沿着的腿部轴线方向竖直下移,机器人单体(1)二整体下移,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构二(4)的吸盘二(422)底面平行下壁面;
(107)启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转,同时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)逆时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构二(4)的吸盘二(422)底面重合于下壁面,此时控制机器人单体(1)二的电磁阀二(423)断电,真空泵(5)抽出吸盘二(422)内的空气,机器人单体(1)二的吸盘二(422)受压吸附于下壁面;
(108)控制机器人单体(1)一的电磁阀二(423)通电,机器人单体(1)一的吸盘二(422)进气孔与排气孔导通,吸盘二(422)内腔与大气相通,吸盘二(422)不再吸附于机器人单体(1)二的吸盘凹槽(343)中,机器人单体(1)间断开连接,此时启动机器人单体(1)一的舵机二(25)驱动机器人单体(1)一的连杆一(23)顺时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)足端吸盘一(352)底面重合于下壁面,机器人单体(1)一完成上下壁面过渡;此时控制机器人单体(1)二的电磁阀一(344)断电,真空泵(5)抽出吸盘一(352)内的空气,吸盘一(352)受压吸附于下壁面,此时启动机器人单体(1)二的舵机二(25)驱动机器人单体(1)二的连杆一(23)逆时针旋转,使得机器人单体(1)二的腿部机构一(3)足端吸盘一(352)底面重合于下壁面,此时控制机器人单体(1)二的电磁阀一(344)断电,真空泵(5)抽出吸盘一(352)内的空气,吸盘一(352)受压吸附于下壁面,机器人单体(1)二完成上下壁面过渡。