[发明专利]一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构

说明书

技术领域

本发明涉及到机器人、机械设计、机械传动和机械电子等技术领域，具体涉及到一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构。

背景技术

对于高层建筑，外墙的清洗成为越来越重要的问题，以前人工需要通过吊绳从天台向下清洗建筑高层玻璃外墙，这种方法危险，而且效率很低。高层外墙清洗机器人就是利用爬壁能力实现对外墙的清洗。这样不再需要工人悬挂在空中清洗外墙，同时提高了清洗的效率。但是重量问题一直是限制外墙清洁及维护机器人发展的重要原因，由于吸附力无法提供足够的支撑，使得机器人很难长时间在复杂的墙面上工作。目前，解决这类问题在于两个方面：一是机器人的轻量化，二是寻求更大的吸盘或者真空发生器。其中机器人轻量化是研究的主流方向，具体包括机构的优化、使用轻量化材料等，机构优化主要集中在腿部结构的设计上。但是作为机器人重要的活动部件，其自由度直接影响着机器人越障性和灵活性，但是多自由度的驱动意味着多电机和减速器，这无法实现轻量化的要求。腿部作为连接机器人的重要部件，在多足机器人设计中占有很大比重。

发明内容

本发明内容实质在有提供一种适用于外墙清洁及维护多足机器人腿部结构。旨在通过腿部结构轻量化结构设计，利用传动机构与腿部结构的良好配合，减轻多足机器人腿部质量，并使多足机器人保持足够的自由度跨越各种障碍。

本发明提出的一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，其特征在于包括下肢、小腿、吸盘、大腿、电机、第一级减速器、第二级减速器、联轴器和若干个法兰盘，大腿包括上下挡板和侧板；其中：

１号电机通过联轴器依次连接第一减速器和第二减速器，第二减速器的输出轴通过法兰盘与小腿固定连接；

大腿包括上挡板、下挡板和侧板，上挡板和下挡板呈拱形结构，上挡板和下挡板的两端分别通过螺栓连接，构成环形结构，侧板的两端分别固定于上挡板和下挡板两端的连接处；2号电机通过联轴器依次连接第三减速器和第四减速器；３号电机通过联轴器依次连接第五减速器和第六减速器；２号电机和３号电机对称布置，位于环形结构内，且２号电机和３号电机输出轴共线，２号电机的第四减速器固定于上挡板和下挡板一端的连接处，３号电机的第六减速器固定于上挡板和下挡板另一端的连接处；２号电机第二减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与小腿固定连接；３号电机第六减速器的输出轴通过键和法兰盘相连，所述法兰盘与下肢一端固定连接。

本发明中，１号电机的第二减速器、２号电机的第四减速器和3号电机的第六减速器均为锥齿轮啮合传动。

本发明中，小腿为长方形板，其上开有半环形的卡槽，法兰盘上设有螺栓孔，法兰盘上部插入所述卡槽内，法兰盘通过其上的螺栓孔与小腿固定连接。

本发明中，上挡板和下挡板为不同弧度的拱形结构，侧板形状配合上挡板和下挡板结构，侧板上设有管道，用于放置传感器和电机线路。

本发明中，下肢上部为U型结构，用于安装真空发生器、真空气阀和真空传感器，下肢上开有半环形的卡槽，所述卡槽用于卡住法兰盘上部，并通过螺栓使下肢与法兰盘固定相连。

本发明中，小腿和下肢采用轻质铝合金材料，上挡板、下挡板和侧板采用碳纤维材料。

本发明中，１号电机、２号电机和３号电机分别连接控制器。

本发明一种外墙清洁及维护多足机器人腿部机构，采用三个电机驱动三个关节，具有多自由度，可以保证机器人跨越各种障碍。各个部件结构简单，装配简便，便于维修。腿部与机器人基体连接定位精度高，连接方便，适用于各种多足机器人。

附图说明

图1是机器人腿部立体结构示意图；

图2是小腿零件图，a为主视图，b为俯视图；

图3是大腿结构示意图；

图4是下肢结构图，a为主视图，b为右视图；

图5是上挡板结构示意图；

图6是小挡板结构示意图；

图7是侧板结构示意图；

图8是法兰盘结构示意图；

图9是小腿转动副结构示意图；

图10是下肢转动副结构示意图；

图中标号：1为1号电机，2为第一减速器，3为第二减速器，4为第四减速器，5为第三级减速器，6为上挡板，7为2号电机，8为3号电机，9为第五减速器，10为第六减速器，11为下肢，12为吸盘，13为侧板，14为下挡板，15为小腿，16为法兰盘，17为键，18为输出轴。

具体实施方式

结合附图和实施案例对本发明作以下说明。