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专利名称：可全方位行走的夹墙救援机器人

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201911085483.9

专利申请（专利权）人：桂林电子开云优惠体育网页版入口大学
权利人地址：广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号

专利发明（设计）人：庄未,章坤,黄用华,赵逸舟,郑佳秋,黄美发,钟艳如,唐荣江,钟永全

专利摘要：本发明公开了一种可全方位行走的夹墙救援机器人，包括于左墙壁和右墙壁之间上、下、左、右行走的爬墙装置，所述爬墙装置包括设于机体左、右两侧的行走机构，各行走机构包括上、下、左、右设置的四个全向球轮组件，全向球轮组件通过全向球轮架安装于弹性伸缩杆组件的外端，弹性伸缩杆组件的内端通过柔性座安装于机体上，上、下弹性伸缩杆组件之间以及左、右弹性伸缩杆组件之间通过调节弹簧支撑连接；弹性伸缩杆组件可调节全向球轮组件与对应墙壁之间的压紧力，柔性座可全向调节全向球轮组件的姿态。本发明通过弹性伸缩杆组件伸缩及柔性连接结构实现全向球轮组件与墙壁压紧的松紧程度以及位姿变化，从而实现机器人的全方位运动。

主权利要求：
1.可全方位行走的夹墙救援机器人，包括于左墙壁(1)和右墙壁(2)之间上、下、左、右行走的爬墙装置，其特征在于：所述爬墙装置包括设于机体(3)左、右两侧的行走机构，各行走机构包括上、下、左、右设置的四个全向球轮组件(4)，所述全向球轮组件(4)通过全向球轮架(5)安装于弹性伸缩杆组件(6)的外端，所述弹性伸缩杆组件(6)的内端通过柔性座(9)安装于机体(3)上，上、下弹性伸缩杆组件(6)之间以及左、右弹性伸缩杆组件(6)之间通过调节弹簧(7)支撑连接，各调节弹簧(7)上设有控制器(8)；
所述弹性伸缩杆组件(6)可调节全向球轮组件(4)与对应墙壁之间的压紧力，弹性伸缩杆组件(6)包括安装于底板(6?1)上的多节伸缩杆(6?2)，所述底板(6?1)安装于柔性座(9)上，最上节伸缩杆(6?2)与最下节伸缩杆(6?2)或与底板(6?1)之间压装有伸缩杆弹簧(6?
3)；
所述柔性座(9)可全向调节全向球轮组件(4)的姿态，柔性座(9)包括通过十字轴(9?3)连接的内座架(9?1)和外座架(9?2)，所述十字轴(9?3)的上、下轴体分别通过上、下扭簧(9?
4)转动安装于内座架(9?1)上，十字轴(9?3)的左、右轴体固装于外座架(9?2)上，所述内座架(9?1)安装于机体(3)上，所述外座架(9?2)与弹性伸缩杆组件(6)的底板(6?1)安装连接。 说明书 : 可全方位行走的夹墙救援机器人技术领域[0001] 本发明涉及攀爬机器人结构，具体为一种可全方位行走的夹墙救援机器人。背景技术[0002] 目前国内爬壁机器人主要采用吸盘式原理，国外爬壁机器人比较成熟的是蜘蛛式的机械力抓持、吸盘式爬壁机器人，而这几类爬壁机器人运用在救援抢险任务中时，缺乏全方位迅速反应的能力，并且在地震等危险灾难发生时，受害者往往身处在十分狭小、崎岖、凹凸不平的地方，而以上几类爬壁机器人在这些场合中的应用十分有限，并且有着很高的控制要求。发明内容[0003] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种在凹凸不平、宽窄不一的墙面之间实现全方位全向运动的可全方位行走的夹墙救援机器人。[0004] 能够解决上述技术问题的可全方位行走的夹墙救援机器人，其技术方案包括于左墙壁和右墙壁之间上、下、左、右行走的爬墙装置，所不同的是所述爬墙装置包括设于机体左、右两侧的行走机构，各行走机构包括上、下、左、右设置的四个全向球轮组件，所述全向球轮组件通过全向球轮架安装于弹性伸缩杆组件的外端，所述弹性伸缩杆组件的内端通过柔性座安装于机体上，上、下弹性伸缩杆组件之间以及左、右弹性伸缩杆组件之间通过调节弹簧支撑连接。[0005] 所述弹性伸缩杆组件可调节全向球轮组件与对应墙壁之间的压紧力。[0006] 所述柔性座可全向调节全向球轮组件的姿态。[0007] 所述弹性伸缩杆组件的一种结构包括安装于底板上的多节伸缩杆，所述底板安装于柔性座上，最上节伸缩杆与最下节伸缩杆或与底板之间压装有伸缩杆弹簧。[0008] 所述柔性座的一种结构包括通过十字轴连接的内座架和外座架，所述十字轴的上、下轴体分别通过上、下扭簧转动安装于内座架上，十字轴的左、右轴体固装于外座架上，所述内座架安装于机体上，所述外座架与弹性伸缩杆组件的底板安装连接。[0009] 进一步，各调节弹簧上设有可进行伸缩调节的控制器。[0010] 本发明的有益效果：[0011] 1、本发明可全方位行走的夹墙救援机器人依靠左、右的全向球轮组件以及相关组、部件之间的配合能在夹墙之间全方位运动。[0012] 2、本发明通过弹性伸缩杆组件中的伸缩杆弹簧调节全向球轮组件与墙壁压紧的松紧程度，通过调节弹簧和调节弹簧控制器调节全向球轮组件在墙壁上的全方位行走，使得整个机构能适应不同墙壁之间的间距以及凹凸不平的墙面，具有较好的适应性和灵活性。[0013] 3、相比于现有技术的几种爬壁机器人，本发明更便于容纳救援物资和人员，更符合救援机器人的理念，在实际应用领域具有较高的应用价值。附图说明[0014] 图1为本发明一种实施方式的第一视角轴侧图。[0015] 图2为图1实施方式的第二视角轴侧图，显示为行走状态。[0016] 图3为图1、图2中全向球轮组件与全向球轮架的组装示意图。[0017] 图4为图1、图2中柔性座的轴测图。[0018] 图5(a)为图1、图2中弹性伸缩杆组件的主视图。[0019] 图5(b)为图5(a)中的A—A剖视图。[0020] 图号标识：1、左墙壁；2、右墙壁；3、机体；4、全向球轮组件；4?1、单排全向轮；4?2、外球壳；4?3、内球壳；4?4、鼓形架；4?5、球内电磁铁；4?6、球外十字轴；4?7、球外隔磁板；4?8、球外电磁铁；5、全向球轮架；6、弹性伸缩杆组件；6?1、底板；6?2、伸缩杆；6?3、伸缩杆弹簧；7、调节弹簧；8、控制器；9、柔性座；9?1、内座架；9?2、外座架；9?3、十字轴；9?4、扭簧；10、板架。具体实施方式[0021] 下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。[0022] 本发明可全方位行走的夹墙救援机器人，包括设于左墙壁1和右墙壁2之间的爬墙装置，所述爬墙装置包括机体3和于机体3左、右两侧对称设置的行走机构，如图1、图2所示。[0023] 以右侧行走机构为例，所述行走机构包括上、下、左、右设置的四个全向球轮组件4以及对应的四个全向球轮架5和四根弹性伸缩杆组件6，所述全向球轮组件4通过全向球轮架5安装于弹性伸缩杆组件6右端(外端)的板架10上，所述弹性伸缩杆组件6的内端通过对应的柔性座9安装于机体3右端面的对应位置上，上左弹性伸缩杆组件6与上右弹性伸缩杆组件6之间、下左弹性伸缩杆组件6与下右弹性伸缩杆组件6之间、上左弹性伸缩杆组件6与下左弹性伸缩杆组件6之间、上右弹性伸缩杆组件6与下右弹性伸缩杆组件6之间均通过调节弹簧7支撑连接，各调节弹簧7上设有可对弹簧进行伸缩调节的控制器8，如图1、图2所示。[0024] 各弹性伸缩杆组件6包括安装于底板6?1上的三节伸缩杆6?2，所述底板6?1安装于柔性座9上，最上节(第一节)伸缩杆6?2与最下节(第三节)伸缩杆6?2或与底板6?1之间压装有伸缩杆弹簧6?3，如图1、图2、图5(a)、图5(b)所示。[0025] 各柔性座9包括通过十字轴9?3连接的内座架9?1(左侧U型架)和外座架9?2(右侧U型架)，所述十字轴9?3的上、下轴体分别通过上、下扭簧9?4转动安装于内座架9?1上，十字轴9?3的左、右轴体固装于外座架9?2上，所述内座架9?1安装于机体3右端面的对应位置上，所述外座架9?2与弹性伸缩杆组件6的底板6?1安装连接，如图1、图2、图4所示。[0026] 各全向球轮组件4通过对应的全向球轮架5安装于板架10(板架10安装于弹性伸缩杆组件6的右端)上的结构为《提高球形全向车轮人工势场效能机构》实用新型专利申请(专利号为ZL201721575280.4)的技术内容，下面简述全向球轮组件4的运行方式为：[0027] 在三个单排全向轮4?1驱动外球壳4?2全向转动时，由三个单排全向轮4?1、内球壳4?3、球内隔磁板、鼓形架4?4以及球内电磁铁4?5构成的内驱动组件会发生偏转，通过球内十字轴机构安装在球内隔磁板上的球内电磁铁4?5在电磁场的作用下会向球内隔磁板偏转的反方向转动，通过球外十字轴4?6安装在球外隔磁板4?7上的球外电磁铁4?8会向与球内电磁铁4?5轴向正对的方向转动，因而两块电磁铁在外球壳4?2运动过程中始终保持轴向正对，保证了电磁铁相互作用力最大，以此产生最大化的恢复力矩，进而使得内驱动组件更快的达到稳定，并且有效避免了内驱动组件周转的现象，如图3所示。[0028] 本发明的工作原理为：[0029] 1、伸缩杆弹簧6?3的压缩可使各弹性伸缩杆组件6缩短，至使左、右行走机构的宽度窄于左、右墙壁1、2的宽度。[0030] 2、伸缩杆弹簧6?3的伸长可增长各弹性伸缩杆组件6，至使左、右行走机构的全向球轮组件4压向对应墙面，直至全部的全向球轮组件4与墙面之间的压力达到能够支撑起整个机器人的重量。[0031] 3、各全向球轮组件4同步运转，依靠外球壳4?2与墙面之间的摩擦力而实现机器人在夹墙之间的上、下、左、右行走。[0032] 4、在机器人行走到凹凸不平、宽窄不一的夹墙间时，一方面，左、右侧的各四根弹性伸缩杆组件6之间可以通过调节弹簧7使得各弹性伸缩杆组件6以对应柔性座9为中心实现上下、左右全方位柔性运动，另一方面，通过各弹性伸缩杆组件6内部的伸缩杆弹簧6?3调节弹性伸缩杆组件6长度以适应宽、窄不一的夹墙，最终使得机器人在凹凸不平、宽窄不一的夹墙面之间实现货物运输和对人员的救援。

专利地区：广西

专利申请日期：2019-11-08

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN110667720B