一種垂直攀爬機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種垂直攀爬機(jī)器人，包括控制器座，所述控制器座上部設(shè)置有控制主板，所述控制器座下部設(shè)置有一組基座電磁鐵，所述控制器座與一組舵機(jī)組件配合，所述控制器座通過舵機(jī)組件與一組上臂活動(dòng)連接，所述上臂通過舵機(jī)組件與中臂活動(dòng)連接，所述中臂通過舵機(jī)組件與下臂活動(dòng)連接，所述上臂和所述中臂上均設(shè)置有電池組，所述下臂上設(shè)置有一組下臂電磁鐵，所述基座電磁鐵和所述下臂電磁鐵上均設(shè)置有硅膠層。該垂直攀爬機(jī)器人外殼部件均采用鋁金屬制成，保證了強(qiáng)度的同時(shí)減輕了整體質(zhì)量，通過Arduino主板控制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具備蜘蛛仿生爬行模式、環(huán)繞式抱柱模式、蠶型移動(dòng)模式三種移動(dòng)方式，能夠滿足不同場(chǎng)合對(duì)攀爬功能的要求。
【專利說明】
一種垂直攀爬機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體為一種垂直攀爬機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，機(jī)器人在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其豐富的功能、簡(jiǎn)潔的操作和高效的工作為人們的生活和研究帶來極大的便利和影響，其中垂直攀爬機(jī)器人作為極限作業(yè)的自動(dòng)機(jī)械裝置，漸漸受到人們的重視，目前垂直攀爬機(jī)器人已在核工業(yè)、石化工業(yè)、建筑工業(yè)、消防部門、造船業(yè)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]迄今為止，關(guān)于垂直攀爬機(jī)器人的研究在國內(nèi)外已有成功范例，理論技術(shù)也日趨成熟。但由于一些因素的制約，傳統(tǒng)的垂直攀爬機(jī)器人也有許多的不足之處，如對(duì)吸附壁面的要求較高、適應(yīng)性較差，供電能源難以克服電量與裝置體積重量的矛盾等。因此，需要針對(duì)目前所設(shè)計(jì)的垂直攀爬機(jī)器人的缺陷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠克服現(xiàn)有缺點(diǎn)，更好的完成攀爬工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種垂直攀爬機(jī)器人，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種垂直攀爬機(jī)器人，包括控制器座，所述控制器座上部設(shè)置有控制主板，所述控制器座下部設(shè)置有一組基座電磁鐵，所述控制器座與一組舵機(jī)組件配合，所述控制器座通過舵機(jī)組件與一組上臂活動(dòng)連接，所述上臂通過舵機(jī)組件與中臂活動(dòng)連接，所述中臂通過舵機(jī)組件與下臂活動(dòng)連接，所述上臂和所述中臂上均設(shè)置有電池組，所述下臂上設(shè)置有一組下臂電磁鐵，所述基座電磁鐵和所述下臂電磁鐵上均設(shè)置有硅膠層。
[0006]優(yōu)選的，所述上臂上設(shè)置的電池組和所述中臂上設(shè)置的電池組串聯(lián)，所述控制主板、所述基座電磁鐵、所述下臂電磁鐵均與串聯(lián)后的電池組電連接。
[0007]優(yōu)選的，所述舵機(jī)組件包括橫軸舵機(jī)和豎軸舵機(jī)，所述橫軸舵機(jī)和所述豎軸舵機(jī)均設(shè)置有輸出軸，所述舵機(jī)組件通過所述輸出軸與所述上臂、所述中臂、所述下臂或所述控制器座連接。
[0008]優(yōu)選的，所述上臂和所述中臂均為連臂件，所述連臂件上設(shè)置有所述電池組，所述連臂件一端設(shè)置有橫軸座，所述連臂件另一端設(shè)置有豎軸座，所述橫軸座與所述橫軸舵機(jī)配合，所述豎軸座與所述豎軸舵機(jī)配合。
[0009]優(yōu)選的，所述控制主板采用Arduino主板。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:該垂直攀爬機(jī)器人具有四條由上臂、中臂、下臂組成的腿，每個(gè)上臂、中臂、下臂在舵機(jī)組件的配合下?lián)碛腥齻€(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)120度以內(nèi)的彎曲折疊和左右120度的擺動(dòng)，基座電磁鐵和下臂電磁鐵可實(shí)現(xiàn)一定程度的吸附，基座電磁鐵和下臂電磁鐵外圍均設(shè)置有一圈硅膠層，可增大機(jī)器人與壁面之間的摩擦力，機(jī)器人運(yùn)行時(shí)通過串聯(lián)的電池組給控制主板和基座電磁鐵以及下臂電磁鐵進(jìn)行供電，機(jī)器人的攀爬模式由控制主板進(jìn)行切換，當(dāng)采用蜘蛛仿生爬行模式進(jìn)行攀爬時(shí)，控制主板控制本來處于蜷縮狀態(tài)的兩條前腿的下臂電磁鐵斷電，吸力消失，然后兩條前腿同時(shí)向前伸出，伸直后再給兩條前腿的下臂電磁鐵恢復(fù)磁力，此時(shí)四條腿上的下臂電磁鐵均具有磁力，兩條前腿作為主動(dòng)部件收縮從而拉動(dòng)整個(gè)機(jī)器人向上移動(dòng)，兩條后腿作為從動(dòng)部件被拉伸開來，之后再次將兩條后腿上的下臂電磁鐵斷電，后腿收縮回起始位置，再次給兩條后腿通電，使得后腿吸附在墻壁上，至此完成一個(gè)攀爬步驟，然后以此步驟的重復(fù)完成來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬；當(dāng)采用環(huán)繞式抱柱模式攀爬時(shí)，左前腿的下臂電磁鐵斷電吸力消失，然后左前腿抬升，再恢復(fù)左前腿的下臂電磁鐵磁力，接著右前腿重復(fù)左前腿的動(dòng)作，完成此動(dòng)作后，左右前腿同時(shí)發(fā)力將控制器座抬升至水平，整個(gè)機(jī)器人主體向上移動(dòng)，然后左后腿的下臂電磁鐵斷電，左后腿抬高，然后右后腿重復(fù)左后腿動(dòng)作，即完成一次爬升動(dòng)作，重復(fù)爬升動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬;蠶型移動(dòng)模式時(shí)，左右前腿同時(shí)，先給兩個(gè)前腳的下臂電磁鐵斷電，通過舵機(jī)組件的作用將兩個(gè)前腳一起抬起并且向前伸，此時(shí)兩個(gè)后腳固定不動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人兩個(gè)前腳完全伸直后給兩個(gè)前腳的下臂電磁鐵通電，同時(shí)兩個(gè)后腳的下臂電磁鐵斷電，再次通過舵機(jī)組件將兩個(gè)后腳抬起并且收縮，直至兩個(gè)后腳和兩個(gè)前腳的距離與初始距離一致時(shí)停止，然后兩個(gè)后腳的下臂電磁鐵通電吸附，這樣機(jī)器人便向前移動(dòng)了一些，如此反復(fù)，便可以攀爬上電線桿;本裝置外殼部件均采用鋁金屬制成，保證了強(qiáng)度的同時(shí)減輕了整體質(zhì)量，通過Arduino主板控制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具備蜘蛛仿生爬行模式、環(huán)繞式抱柱模式、蠶型移動(dòng)模式三種移動(dòng)方式，能夠滿足不同場(chǎng)合對(duì)攀爬功能的要求，適用性極廣。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)不意圖。
[0012]圖2為圖1的仰視圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型舵機(jī)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本實(shí)用新型連臂件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、控制器座，2、控制主板，3、基座電磁鐵，4、舵機(jī)組件，5、上臂，6、中臂，7、下臂，8、電池組，9、下臂電磁鐵，10、硅膠層，11、橫軸舵機(jī)，12、豎軸舵機(jī)，13、輸出軸，14、連臂件，15、橫軸座，16、豎軸座。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]請(qǐng)參閱圖1-4，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種垂直攀爬機(jī)器人，包括控制器座I，所述控制器座I上部設(shè)置有控制主板2，所述控制器座I下部設(shè)置有一組基座電磁鐵3，所述控制器座I與一組舵機(jī)組件4配合，所述控制器座I通過舵機(jī)組件4與一組上臂5活動(dòng)連接，所述上臂5通過舵機(jī)組件4與中臂6活動(dòng)連接，所述中臂6通過舵機(jī)組件4與下臂7活動(dòng)連接，所述上臂5和所述中臂6上均設(shè)置有電池組8，所述下臂7上設(shè)置有一組下臂電磁鐵9，所述基座電磁鐵3和所述下臂電磁鐵9上均設(shè)置有硅膠層10，所述上臂5上設(shè)置的電池組8和所述中臂6上設(shè)置的電池組8串聯(lián)，所述控制主板2、所述基座電磁鐵3、所述下臂電磁鐵9均與串聯(lián)后的電池組8電連接，所述舵機(jī)組件4包括橫軸舵機(jī)11和豎軸舵機(jī)12，所述橫軸舵機(jī)11和所述豎軸舵機(jī)12均設(shè)置有輸出軸13，所述舵機(jī)組件4通過所述輸出軸13與所述上臂5、所述中臂6、所述下臂7或所述控制器座I連接，所述上臂5和所述中臂6均為連臂件14，所述連臂件14上設(shè)置有所述電池組8，所述連臂件14 一端設(shè)置有橫軸座15，所述連臂件14另一端設(shè)置有豎軸座16，所述橫軸座15與所述橫軸舵機(jī)11配合，所述豎軸座16與所述豎軸舵機(jī)12配合，所述控制主板2采用Arduino主板。
[0018]工作原理:該垂直攀爬機(jī)器人具有四條由上臂5、中臂6、下臂7組成的腿，每個(gè)上臂
5、中臂6、下臂7在舵機(jī)組件4的配合下?lián)碛腥齻€(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)120度以內(nèi)的彎曲折疊和左右120度的擺動(dòng)，基座電磁鐵3和下臂電磁鐵9可實(shí)現(xiàn)一定程度的吸附，基座電磁鐵3和下臂電磁鐵9外圍均設(shè)置有一圈硅膠層10，可增大機(jī)器人與壁面之間的摩擦力，機(jī)器人運(yùn)行時(shí)通過串聯(lián)的電池組8給控制主板2和基座電磁鐵3以及下臂電磁鐵9進(jìn)行供電，機(jī)器人的攀爬模式由控制主板2進(jìn)行切換，當(dāng)采用蜘蛛仿生爬行模式進(jìn)行攀爬時(shí)，控制主板2控制本來處于蜷縮狀態(tài)的兩條前腿的下臂電磁鐵9斷電，吸力消失，然后兩條前腿同時(shí)向前伸出，伸直后再給兩條前腿的下臂電磁鐵9恢復(fù)磁力，此時(shí)四條腿上的下臂電磁鐵9均具有磁力，兩條前腿作為主動(dòng)部件收縮從而拉動(dòng)整個(gè)機(jī)器人向上移動(dòng)，兩條后腿作為從動(dòng)部件被拉伸開來，之后再次將兩條后腿上的下臂電磁鐵9斷電，后腿收縮回起始位置，再次給兩條后腿通電，使得后腿吸附在墻壁上，至此完成一個(gè)攀爬步驟，然后以此步驟的重復(fù)完成來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬；當(dāng)采用環(huán)繞式抱柱模式攀爬時(shí)，左前腿的下臂電磁鐵9斷電吸力消失，然后左前腿抬升，再恢復(fù)左前腿的下臂電磁鐵9磁力，接著右前腿重復(fù)左前腿的動(dòng)作，完成此動(dòng)作后，左右前腿同時(shí)發(fā)力將控制器座I抬升至水平，整個(gè)機(jī)器人主體向上移動(dòng)，然后左后腿的下臂電磁鐵9斷電，左后腿抬高，然后右后腿重復(fù)左后腿動(dòng)作，即完成一次爬升動(dòng)作，重復(fù)爬升動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬;蠶型移動(dòng)模式時(shí)，左右前腿同時(shí)，先給兩個(gè)前腳的下臂電磁鐵9斷電，通過舵機(jī)組件4的作用將兩個(gè)前腳一起抬起并且向前伸，此時(shí)兩個(gè)后腳固定不動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人兩個(gè)前腳完全伸直后給兩個(gè)前腳的下臂電磁鐵9通電，同時(shí)兩個(gè)后腳的下臂電磁鐵9斷電，再次通過舵機(jī)組件4將兩個(gè)后腳抬起并且收縮，直至兩個(gè)后腳和兩個(gè)前腳的距離與初始距離一致時(shí)停止，然后兩個(gè)后腳的下臂電磁鐵9通電吸附，這樣機(jī)器人便向前移動(dòng)了一些，如此反復(fù)，便可以攀爬上電線桿。
[0019]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種垂直攀爬機(jī)器人，包括控制器座(I)，其特征在于:所述控制器座(I)上部設(shè)置有控制主板(2)，所述控制器座(I)下部設(shè)置有一組基座電磁鐵(3)，所述控制器座(I)與一組舵機(jī)組件(4)配合，所述控制器座(I)通過舵機(jī)組件(4)與一組上臂(5)活動(dòng)連接，所述上臂(5)通過舵機(jī)組件(4)與中臂(6)活動(dòng)連接，所述中臂(6)通過舵機(jī)組件(4)與下臂(7)活動(dòng)連接，所述上臂(5)和所述中臂(6)上均設(shè)置有電池組(8)，所述下臂(7)上設(shè)置有一組下臂電磁鐵(9)，所述基座電磁鐵(3)和所述下臂電磁鐵(9)上均設(shè)置有硅膠層(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直攀爬機(jī)器人，其特征在于:所述上臂(5)上設(shè)置的電池組(8)和所述中臂(6)上設(shè)置的電池組(8)串聯(lián)，所述控制主板(2)、所述基座電磁鐵(3)、所述下臂電磁鐵(9)均與串聯(lián)后的電池組(8)電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直攀爬機(jī)器人，其特征在于:所述舵機(jī)組件(4)包括橫軸舵機(jī)(11)和豎軸舵機(jī)(12)，所述橫軸舵機(jī)(11)和所述豎軸舵機(jī)(12)均設(shè)置有輸出軸(13)，所述舵機(jī)組件(4)通過所述輸出軸(13)與所述上臂(5)、所述中臂(6)、所述下臂(7)或所述控制器座(I)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種垂直攀爬機(jī)器人，其特征在于:所述上臂(5)和所述中臂(6)均為連臂件(14)，所述連臂件(14)上設(shè)置有所述電池組(8)，所述連臂件(14)一端設(shè)置有橫軸座(15)，所述連臂件(14)另一端設(shè)置有豎軸座(16)，所述橫軸座(15)與所述橫軸舵機(jī)(11)配合，所述豎軸座(16)與所述豎軸舵機(jī)(12)配合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直攀爬機(jī)器人，其特征在于:所述控制主板(2)采用Arduino 主板。
【文檔編號(hào)】B62D57/024GK205524551SQ201620250256
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】歐詩瑩
【申請(qǐng)人】廣州市執(zhí)信中學(xué)