一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其包括有安裝在基座上的靜電發(fā)生器、電池組、控制傳輸模塊、攝像頭和一對驅(qū)動電機；基座兩側(cè)履帶框架，履帶框架上覆蓋有履帶；所述履帶為柔性梳齒型雙極性履帶，其兩側(cè)設(shè)有齒根，中間平行設(shè)有若干分別與兩側(cè)齒根相連的梳齒，梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；靜電發(fā)生器經(jīng)電刷與履帶連接，使履帶的齒根及梳齒分別攜帶高壓正負靜電；激發(fā)墻壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，使整個監(jiān)控機器人吸附在墻壁上。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，吸附能力強、運動靈活，可實現(xiàn)斜向行走和零半徑轉(zhuǎn)彎。在反恐偵查、高樓探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種爬壁機器人，具體地說是一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上存在四種監(jiān)控設(shè)備，分別是:固定式傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備、直升機搭載式監(jiān)控設(shè)備、衛(wèi)星監(jiān)控設(shè)備和機器人搭載式監(jiān)控設(shè)備。
[0003]固定式傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備需要固定及連接電纜，無法靈活移動，監(jiān)控范圍受到很大限制；直升機搭載監(jiān)控設(shè)備噪聲大，易暴露，無法實現(xiàn)近距離現(xiàn)場監(jiān)控；衛(wèi)星監(jiān)控設(shè)備無法監(jiān)控室內(nèi)活動，存在死角，成本高，對操作人員技術(shù)要求高；機器人搭載式監(jiān)控設(shè)備運動靈活，隱蔽性好，實用性強，但是以行走式居多數(shù)，爬壁式居少數(shù)。
[0004]目前爬壁機器人主要基于磁吸附、負壓吸附和真空吸附形式。這三種形式存在適應(yīng)壁面材質(zhì)范圍窄，噪聲大，功耗高等缺點。同時，基于以上的吸附方式的爬壁機器人所使用的吸附裝置往往過于笨重，移動速度慢，負載能力差。專利號為ZL200910071269.8的中國實用新型專利公開了一種基于靜電吸附原理的單履帶式爬壁機器人，該爬壁機器人采用單個柔性鍍鋁薄膜履帶作為行走裝置和吸附裝置，自重小，移動速度大，但是鍍鋁薄膜履帶吸附效率低，負載能力差，且單履帶形式只能實現(xiàn)直線運動，移動靈活性差，局限性大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中吸附能力弱、動作不靈活的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，吸附能力強、運動靈活的雙履帶爬壁監(jiān)控機器人。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其設(shè)有基座，基座中間固定安裝有靜電發(fā)生器、電池組、控制傳輸模塊、攝像頭和一對驅(qū)動電機；其特征在于:基座兩側(cè)對稱設(shè)有一對履帶框架，每一履帶框架上設(shè)有用來帶動履帶轉(zhuǎn)動的主動輪和從動輪，主動輪內(nèi)側(cè)設(shè)有皮帶輪，主動輪通過皮帶和皮帶輪由相應(yīng)的驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)動；履帶覆蓋在履帶框架上主動輪和從動輪之間；所述履帶為柔性梳齒型雙極性履帶，其兩側(cè)設(shè)有齒根，中間平行設(shè)有若干分別與兩側(cè)齒根相連的梳齒，梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；所述履帶的齒根與設(shè)置在履帶框架上的電刷直接接觸；靜電發(fā)生器經(jīng)由導(dǎo)線、電刷與履帶連接，使履帶的齒根及梳齒分別攜帶高壓正負靜電；梳齒激發(fā)墻壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，進而產(chǎn)生庫倫吸附作用力，使整個監(jiān)控機器人吸附在墻壁上。
[0007]所述履帶上梳齒的寬度為3 — 5mm，兩個相鄰梳齒的中心間距為5 — 7mm，整個梳齒占空比范圍為0.5—0.7。
[0008]所述整個梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；所述聚酰亞胺表面絕緣材料的厚度為 0.08一0.12mm。
[0009]所述履帶框架上還設(shè)有履帶張緊機構(gòu)，其設(shè)有彈簧阻尼器、張緊輪、張緊連接板，所述張緊輪連接在履帶框架上或張緊連接板上；所述兩側(cè)的張緊連接板上一端開有長條孔，長條孔中裝有連接銷，通過該連接銷連接從動輪，張緊連接板另一端與彈簧阻尼器連接；彈簧阻尼器另一端連接在履帶框架上。
[0010]本實用新型由控制傳輸t旲塊和攝像頭組成控制監(jiān)視系統(tǒng)；攝像頭可以為兩自由度的360。攝像頭。
[0011]本實用新型在靜電發(fā)生器的作用下產(chǎn)生高壓靜電，激發(fā)墻面與梳齒型履帶之間產(chǎn)生異性電荷，使監(jiān)控機器人吸附于墻體表面。在雙驅(qū)動電機提供動力及適時差速、反轉(zhuǎn)、抱死的條件下，能夠在墻面上靈活的實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)向和懸停，并通過無線信號實現(xiàn)遠程控制和視頻傳輸，實現(xiàn)高空監(jiān)控。本實用新型采用的柔性梳齒型雙極性履帶，大大提高了吸附效率和負載能力，吸附能力可達到同規(guī)格涂鍍型履帶吸附能力的3.33倍，負載能力強；其采用雙電機驅(qū)動雙履帶的方式行走，通過兩電機差速控制左、右履帶轉(zhuǎn)速的不同，從而實現(xiàn)斜向行走和零半徑轉(zhuǎn)彎動作，克服現(xiàn)存設(shè)備只能直線行走的缺陷，運動更加靈活；本實用新型采用整套無線監(jiān)控技術(shù)與爬壁機器人技術(shù)集成，增添了爬壁機器人監(jiān)控的使用功能。對照現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，運動靈活，噪聲低，成本低廉，在反恐偵查、高樓探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0013]圖1是本實用新型組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實用新型中履帶的截面示意圖。
[0015]圖3是本實用新型中驅(qū)動電機和主動輪連接的局部放大示意圖。
[0016]圖4是本實用新型中張緊機構(gòu)的局部放大示意圖。
[0017]圖中標(biāo)號是:1.履帶，2.攝像頭，3.從動輪，4.張緊連接板，5.彈簧阻尼器，6.張緊輪，7.履帶框架，8.主動輪，9.電刷，10.皮帶，11.皮帶輪，12.驅(qū)動電機，13.靜電發(fā)生器，14.電池組,15.控制傳輸模塊。

【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其設(shè)有基座，基座中間固定安裝有靜電發(fā)生器13、電池組14、控制傳輸模塊15、攝像頭2和一對驅(qū)動電機12。電池組14為靜電發(fā)生器13供電。靜電發(fā)生器13的正負極經(jīng)由導(dǎo)線分別與正負電刷9相連?；膬蓚?cè)對稱設(shè)有一對履帶框架7，每一履帶框架7上設(shè)有用來帶動履帶I轉(zhuǎn)動的主動輪8和從動輪3，主動輪8內(nèi)側(cè)設(shè)有皮帶輪11，主動輪8通過皮帶10和皮帶輪11由相應(yīng)的驅(qū)動電機12帶動轉(zhuǎn)動；履帶I覆蓋在履帶框架7上主動輪8和從動輪3之間，構(gòu)成雙履帶結(jié)構(gòu)。
[0019]如圖2所示，所述履帶I為柔性梳齒型雙極性履帶，其兩側(cè)設(shè)有齒根1-1，中間平行設(shè)有若干分別與兩側(cè)齒根相連的梳齒1-2，梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料1-3。所述履帶上梳齒的寬度為3 — 5mm，兩個相鄰梳齒的中心間距為5 — 7mm，整個梳齒占空比為0.5—
0.7。所述整個梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；所述聚酰亞胺表面絕緣材料的厚度為
0.08—0.12mm。所述的履帶I的外部主體材料為聚酰亞胺絕緣材料1_3，該絕緣材料1_3內(nèi)包覆兩列面對面放置的銅質(zhì)梳齒1-2和齒根1-1 ;銅質(zhì)梳齒1-2部分完全由聚酰亞胺絕緣材料1-3包裹，用于吸附在墻面上，而齒根1-1則暴露在空氣中。每一履帶框架上分別固接有一對電刷，其端部與履帶I暴露在空氣中的齒根1-1相接觸。
[0020]所述履帶I的齒根1-1與設(shè)置在履帶框架上的電刷9直接接觸；靜電發(fā)生器13經(jīng)由導(dǎo)線、電刷9與履帶I連接，使履帶I的齒根1-1及梳齒1-2分別攜帶高壓正負靜電；梳齒1-2攜帶高壓靜電后，激發(fā)墻壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而產(chǎn)生庫倫吸附作用力，使整個監(jiān)控機器人吸附在墻壁上。
[0021]如圖3所示，本實用新型采用雙電機驅(qū)動，驅(qū)動電機12固定在基座中間或固定在履帶框架7上，與皮帶輪11相連，皮帶輪11外周圍繞皮帶10，通過皮帶傳動將動力輸出到主動輪8 ;兩個驅(qū)動電機12在控制傳輸模塊15的控制下實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)差速動作。
[0022]如圖4所示，所述履帶框架7上還設(shè)有履帶張緊機構(gòu)，其設(shè)有彈簧阻尼器5、張緊輪
6、張緊連接板4，所述張緊輪6連接在履帶框架7上或張緊連接板6上；所述兩側(cè)的張緊連接板6上一端開有長條孔，長條孔中裝有連接銷，通過該連接銷連接從動輪3，張緊連接板4另一端與彈簧阻尼器5連接；彈簧阻尼器5另一端連接在履帶框架7上。彈簧阻尼器5通過張緊連接板4將彈力傳遞給從動輪3，使從動輪3在長條孔上竄動，張緊履帶I。所述的從動輪3、張緊輪6、主動輪8通過滾動軸承連接在履帶框架7上，在三個輪子的外周覆蓋履帶I。
[0023]本實用新型由控制傳輸模塊15和攝像頭2組成控制監(jiān)視系統(tǒng)；攝像頭2可以為兩自由度的360°攝像頭。攝像頭2在控制傳輸模塊15的控制下實現(xiàn)俯仰和水平轉(zhuǎn)動。
[0024]本實用新型工作原理是:靜電發(fā)生器13產(chǎn)生60kV的正負靜電，經(jīng)由導(dǎo)線、電刷9的傳遞，使履帶I的齒根1-1及梳齒1-2分別攜帶高壓正負靜電；梳齒1-2攜帶高壓靜電后，激發(fā)墻壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而產(chǎn)生庫倫吸附作用力，使整個監(jiān)控機器人吸附在墻壁上；雙驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)，通過皮帶傳動將旋轉(zhuǎn)動力輸出給主動輪8,從而驅(qū)動履帶I運轉(zhuǎn),使機器人在墻壁上爬行；在控制傳輸模塊15的控制下，雙驅(qū)動電機進行同速旋轉(zhuǎn)、差速旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)和抱死，從而實現(xiàn)前進、斜向前進、零半徑旋轉(zhuǎn)和懸停動作；控制傳輸模塊15同時輸出兩路攝像頭2控制信號，由此控制攝像頭2實現(xiàn)兩自由度轉(zhuǎn)動。
[0025]本實用新型采用的柔性梳齒型雙極性履帶，大大提高了吸附效率和負載能力，吸附能力可達到同規(guī)格涂鍍型履帶吸附能力的3.33倍，負載能力強；本實用新型通過雙履帶結(jié)構(gòu)設(shè)計使機器人在壁面靈活運動，尤其能通過控制雙電機差速使監(jiān)控機器人在墻壁上斜向行駛；而控制一個電機正轉(zhuǎn)、另一電機反轉(zhuǎn)使機器人在墻壁上零半徑旋轉(zhuǎn)。這樣，通過兩電機差速控制左、右履帶轉(zhuǎn)速的不同，從而實現(xiàn)斜向行走和零半徑轉(zhuǎn)彎動作，克服現(xiàn)存設(shè)備只能直線行走的缺陷，運動更加靈活。本實用新型采用整套無線監(jiān)控技術(shù)與爬壁機器人技術(shù)集成，增添了爬壁機器人監(jiān)控的使用功能。其結(jié)構(gòu)簡單，運動靈活，噪聲低，成本低廉，在反恐偵查、高樓探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其設(shè)有基座，基座中間固定安裝有靜電發(fā)生器、電池組、控制傳輸模塊、攝像頭和一對驅(qū)動電機；其特征在于:基座兩側(cè)對稱設(shè)有一對履帶框架，每一履帶框架上設(shè)有用來帶動履帶轉(zhuǎn)動的主動輪和從動輪，主動輪內(nèi)側(cè)設(shè)有皮帶輪，主動輪通過皮帶和皮帶輪由相應(yīng)的驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)動；履帶覆蓋在履帶框架上主動輪和從動輪之間；所述履帶為柔性梳齒型雙極性履帶，其兩側(cè)設(shè)有齒根，中間平行設(shè)有若干分別與兩側(cè)齒根相連的梳齒，梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；所述履帶的齒根與設(shè)置在履帶框架上的電刷直接接觸；靜電發(fā)生器經(jīng)由導(dǎo)線、電刷與履帶連接，使履帶的齒根及梳齒分別攜帶高壓正負靜電；梳齒激發(fā)墻壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，進而產(chǎn)生庫倫吸附作用力，使整個監(jiān)控機器人吸附在墻壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其特征在于:所述履帶上梳齒的寬度為3 — 5mm，兩個相鄰梳齒的中心間距為5 — 7mm，整個梳齒占空比范圍為0.5—0.7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其特征在于:所述整個梳齒外部包裹有聚酰亞胺絕緣材料；所述聚酰亞胺表面絕緣材料的厚度為0.08一0.12mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙履帶爬壁監(jiān)控機器人，其特征在于:所述履帶框架上還設(shè)有履帶張緊機構(gòu)，其設(shè)有彈簧阻尼器、張緊輪、張緊連接板，所述張緊輪連接在履帶框架上或張緊連接板上；所述兩側(cè)的張緊連接板上一端開有長條孔，長條孔中裝有連接銷，通過該連接銷連接從動輪，張緊連接板另一端與彈簧阻尼器連接；彈簧阻尼器另一端連接在履帶框架上。
【文檔編號】B62D55/06GK203920966SQ201420382612
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】樊士冉, 徐吉, 張廣超, 宋希韜, 陳益信 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）