三框架負(fù)壓吸附式爬壁機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種爬壁機器人，尤其涉及一種可在光滑垂直面上運動的三框架負(fù)壓吸附式爬壁機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]爬壁機器人可以在垂直墻壁上攀爬并完成作業(yè)的自動化機器人。爬壁機器人又稱為壁面移動機器人，因為垂直壁面作業(yè)超出人的極限，因此在國外又稱為極限作業(yè)機器人。爬壁機器人必須具備吸附和移動兩個基本功能，而常見吸附方式有負(fù)壓吸附和永磁吸附兩種。其中負(fù)壓方式可以通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；永磁吸附方式則有永磁體和電磁鐵兩種方式，只適用于吸附導(dǎo)磁性壁面，嚴(yán)重限制了爬壁機器人的應(yīng)用環(huán)境，適用范圍較窄。
[0003]申請?zhí)枮?01320734228.4的實用新型專利公開了一種“吸附齒條移動式爬壁機器人”，包括主體驅(qū)動部分、變向部分和吸附部分。其中，主體驅(qū)動部分和變向部分均采用齒輪齒條傳動方式，吸附部分包括交替工作的兩組吸盤，兩組吸盤分別安裝在內(nèi)框架和外框架上。這種雙框架移動式爬壁機器人，垂直移動比較順利，但是由于橫向結(jié)構(gòu)剛度差，橫向移動不夠靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本實用新型提供一種三框架負(fù)壓吸附式爬壁機器人，可在光滑垂直面上靈活移動，雙向行走均十分可靠，同時尺寸小、重量輕、控制簡單。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案:一種三框架負(fù)壓吸附式爬壁機器人，包括驅(qū)動組件、移動組件、支撐組件和吸附組件，支撐組件上設(shè)有控制吸附組件的真空氣泵和電磁閥，驅(qū)動組件包括縱向直流電機和橫向直流電機，移動組件包括相互配合的絲桿和螺母，以及相互配合的齒輪和齒條，支撐組件包括內(nèi)框架、外框架和橫向框架，吸附組件包括安裝在內(nèi)框架下側(cè)的內(nèi)部吸盤組，以及安裝在外框架下側(cè)的外部吸盤組；內(nèi)框架設(shè)置在外框架的開口處，橫向框架通過橫向?qū)驒C構(gòu)連接在外框架的上端，并通過縱向?qū)驒C構(gòu)連接在內(nèi)框架的上端；橫向直流電機通過支座I固定在橫向框架的上端，橫向直流電機的輸出軸上連接齒輪，齒條連接在外框架的上端邊緣；縱向直流電機通過支座II固定在橫向框架的上端，縱向直流電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿的一端相連，螺母支承座固定在內(nèi)框架的上端，絲桿穿過設(shè)置在螺母支承座內(nèi)孔上的螺母，絲桿支承座I和絲桿支承座II分別固定在橫向框架的兩端，絲杠連接座上具有限位機構(gòu)使絲桿可繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)而限制其軸向運動。
[0006]橫向直流電機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，并與齒條嚙合，從而實現(xiàn)爬壁機器人的橫向移動，縱向直流電機通過聯(lián)軸器帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，并與螺母嚙合，從而實現(xiàn)爬壁機器人的縱向移動；所述內(nèi)部吸盤組合和外部吸盤組在電磁閥和真空氣泵的作用下交替吸附墻面。直流電機的控制方式簡單可靠，可以使機器人雙向靈活移動。
[0007]進(jìn)一步的，橫向?qū)驒C構(gòu)包括連接在外框架上端的四個導(dǎo)柱支座、連接在橫向框架下端中間的兩個滑塊，以及穿過滑塊中心孔且兩端固定在導(dǎo)柱支座上的兩個橫向?qū)е宦菽钢С凶聜?cè)還開有導(dǎo)向孔，縱向?qū)驒C構(gòu)包括連接在橫向框架內(nèi)側(cè)兩端的導(dǎo)桿支座、以及穿過螺母支承座的導(dǎo)向孔且兩端固定在導(dǎo)桿支座上的縱向?qū)U。為了降低移動組件在雙向移動過程中的工作阻力，同時保證其精度，在框架上增設(shè)了橫向?qū)еc縱向?qū)U以及其他支撐附件。
[0008]更進(jìn)一步的，所述絲桿為滾珠絲桿，所述螺母為滾珠螺母。滾珠絲桿、滾珠螺母在傳動過程中摩擦損失小、傳動效率高、傳動精度高。
[0009]優(yōu)選的，絲桿支承座I和絲桿支承座II與絲桿之間設(shè)有耐磨軸套。絲桿與支承座內(nèi)孔之間相對旋轉(zhuǎn)摩擦，為了提高傳動效率，可以在內(nèi)孔上安裝軸承或者耐磨軸套等部件，優(yōu)選的耐磨軸套成本較低，安裝拆卸方便。
[0010]更進(jìn)一步的，內(nèi)部吸盤組的數(shù)量為四個，分別設(shè)置在在內(nèi)框架的四個邊角；外部吸盤組的數(shù)量為四個，分別設(shè)置在外框架開口處的四個邊角。
[0011]更進(jìn)一步的，所述絲桿的兩端具有臺階面且兩端為光軸，較小直徑的光軸插入絲桿支承座內(nèi)的耐磨軸套里面。絲桿兩端的光軸可以限制絲桿的軸向運動。
[0012]更進(jìn)一步的，所述導(dǎo)柱支座的底部活動連接在外部框架上，上端具有小于橫向?qū)е睆降拈_口槽并通過鎖緊螺母和螺栓鎖緊橫向?qū)е?；?dǎo)桿支座為L形，一端活動連接在橫向框架上，另一端連接縱向?qū)U。上述結(jié)構(gòu)是為了方便安裝拆卸和維修。
[0013]本實用新型可以靈活控制機器人進(jìn)行橫向運動、縱向運動以及跨越動作，結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸維修均十分方便，同時體積小巧，成本低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的主視圖；
[0015]圖2為圖1的A-A向旋轉(zhuǎn)視圖。
[0016]圖中:1、外部吸盤組，2、外框架，3、橫向框架，4、絲桿支承座1，5、橫向?qū)е?、導(dǎo)柱支座，7、內(nèi)部吸盤組，8、螺母支承座，9、螺母，10、絲桿；11、絲桿支承座II，12、橫向直流電機；13、支座I ;14、齒條；15、齒輪；16、縱向直流電機；17、聯(lián)軸器；18、支座II，19、內(nèi)框架，20、耐磨軸套，21、縱向?qū)U，22、導(dǎo)桿支座，23、滑塊。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型的最優(yōu)實施例作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1、圖2所示，一種三框架負(fù)壓吸附式爬壁機器人，包括驅(qū)動組件、移動組件、支撐組件和吸附組件，支撐組件上設(shè)有控制吸附組件的真空氣泵和電磁閥，驅(qū)動組件包括縱向直流電機16和橫向直流電機12，移動組件包括相互配合的絲桿10和螺母9，以及相互配合的齒輪15和齒條14，支撐組件包括內(nèi)框架19、外框架2和橫向框架3，吸附組件包括安裝在內(nèi)框架19下側(cè)的內(nèi)部吸盤組7，以及安裝在外框架2下側(cè)的外部吸盤組I ;內(nèi)框架19設(shè)置在外框架2的開口處，橫向框架3通過橫向?qū)驒C構(gòu)連接在外框架2的上端，并通過縱向?qū)驒C構(gòu)連接在內(nèi)框架19的上端；橫向直流電機12通過支座113固定在橫向框架3的上端，橫向直流電機12的輸出軸上連接齒輪15，齒條14連接在外框架2的上端邊緣；縱向直流電機16通過支座II18固定在橫向框架3的上端，縱向直流電機16的輸出軸通過聯(lián)軸器17與絲桿10的一端相連，螺母支承座8固定在內(nèi)框架19的上端，絲桿10穿過設(shè)置在螺母支承座8內(nèi)孔上的螺母9，絲桿支承座14和絲桿支承座IIll分別固定在橫向框架3的兩端，絲杠連接座上具有限位機構(gòu)使絲桿可繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)而限制其軸向運動。
[0019]橫向直流電機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，并與齒條嚙合，從而實現(xiàn)爬壁機器人的橫向移動，縱向直流電機通過聯(lián)軸器帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，并與螺母嚙合，從而實現(xiàn)爬壁機器人的縱向移動；所述內(nèi)部吸盤組合和外部吸盤組在電磁閥和真空氣泵的作用下交替吸附墻面。直流電機的控制方式簡單可靠，可以使機器人雙向靈活移動。
[0020]進(jìn)一步的，橫向?qū)驒C構(gòu)包括連接在外框架2上端的四個導(dǎo)柱支座6、連接在橫向框架3下端中間的兩個滑塊23，以及穿過滑塊23中心孔且兩端固定在導(dǎo)柱支座6上的兩個橫向?qū)е? ;螺母支承座8下側(cè)還開有導(dǎo)向孔，縱向?qū)驒C構(gòu)包括連接在橫向框架3內(nèi)側(cè)兩端的導(dǎo)桿支座22、以及穿過螺母支承座8的導(dǎo)向孔且兩端固定在導(dǎo)桿支座22上的縱向?qū)U21。為了降低移動組件在雙向移動過程中的工作阻力，同時保證其精度，在框架上增設(shè)了橫向?qū)еc縱向?qū)U以及其他支撐附件。
[0021]更進(jìn)一步的，所述