本技術(shù)涉及爬墻機(jī)器人，尤其涉及一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)。
背景技術(shù)：
1、爬墻機(jī)器人作為特種機(jī)器人中的一種，其在垂直壁面上的應(yīng)用日趨增加，愈發(fā)普遍。此類型的機(jī)器人可以勝任在建筑表面、橋梁[1]、船舶[2]等的檢測(cè)、維護(hù)、修理、除銹作業(yè)。它們具備獨(dú)特的能力，能夠替代人們前往難以到達(dá)的區(qū)域，完成高危險(xiǎn)、高難度的作業(yè)任務(wù)。
2、但現(xiàn)有的爬墻機(jī)器人常采用氣壓吸附技術(shù)，其是通過(guò)利用氣體壓力差異實(shí)現(xiàn)在特定表面附著。通過(guò)在物體表面創(chuàng)建氣室，然后通過(guò)腔室內(nèi)的氣壓來(lái)產(chǎn)生必要的附著力。當(dāng)腔室內(nèi)的氣壓低于外部氣壓時(shí)，外部氣體壓力會(huì)迫使物體緊密地附著在表面上。確保附著力的均勻性和穩(wěn)定性是氣壓附著技術(shù)的關(guān)鍵。針對(duì)復(fù)雜且粗糙的墻面，若是存在顯著的裂縫或者嚴(yán)重凹凸不平的情況，將可能導(dǎo)致機(jī)器人無(wú)法穩(wěn)定附著，進(jìn)而脫落，影響其正常執(zhí)行任務(wù)。尤其是在非鐵磁、可能不平整且清潔度難以保證的壁面上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定附著。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，基于現(xiàn)有的機(jī)器人底盤(pán)進(jìn)行改進(jìn)，采用負(fù)壓氣室附著技術(shù)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定且巨大的附著力，同時(shí)使底盤(pán)在粗糙表面具有顯著的作業(yè)效率。這一附著方式具有高度的兼容性和靈活性，幾乎可以與各種運(yùn)動(dòng)機(jī)制相融合，從而在各種應(yīng)用場(chǎng)景中均展現(xiàn)出廣泛的適用性。
2、根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，包括：
3、圓形負(fù)壓室，該圓形負(fù)壓室從上至下依序包括一面開(kāi)放的殼體，以及，封閉該殼體形成負(fù)壓腔的密封圈；該殼體及密封圈圓心處分別設(shè)置有連通負(fù)壓室的第一通孔及第二通孔，且第一通孔直徑小于第二通孔；以及，
4、一葉輪組件，設(shè)置于殼體上表面的第一通孔處，用于從第一通孔處抽離負(fù)壓腔內(nèi)的氣體發(fā)生負(fù)壓，令底盤(pán)吸附于一墻體；
5、若干運(yùn)動(dòng)組件，設(shè)置于該殼體上表面。
6、在上述技術(shù)方案中，所設(shè)計(jì)的爬墻清掃機(jī)器人核心需求是在非鐵磁、可能不平整且清潔度難以保證的壁面上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定附著。鑒于清潔作業(yè)的必要，機(jī)器人需具備出色的負(fù)載能力，最終選取了負(fù)壓氣室附著法作為吸附方式。選用了離心葉輪及無(wú)刷直流電機(jī)作為負(fù)壓發(fā)生裝置。負(fù)壓腔及密封圈組成負(fù)壓氣室。進(jìn)一步的，負(fù)壓氣室采用圓形設(shè)計(jì)，且這種圓形設(shè)計(jì)的負(fù)壓氣室，其直徑的改變并不會(huì)影響負(fù)壓的大小，選型理由后續(xù)在具體實(shí)施例中說(shuō)明。更進(jìn)一步的，運(yùn)動(dòng)組件放置于負(fù)壓腔上而不是常規(guī)設(shè)計(jì)的放于底板上，有利于降低底盤(pán)的離地間隙，增強(qiáng)吸附效果。
7、在一些實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)組件包括：
8、一萬(wàn)向輪支架，設(shè)置于該殼體上表面邊緣位置，用于安裝萬(wàn)向輪；
9、兩組驅(qū)動(dòng)輪支架，設(shè)置于萬(wàn)向輪支架對(duì)側(cè)的殼體上表面邊緣位置，且沿圓形負(fù)壓腔中軸線對(duì)稱設(shè)置；該驅(qū)動(dòng)輪支架用于安裝驅(qū)動(dòng)輪及驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)；
10、其中，萬(wàn)向輪和兩驅(qū)動(dòng)輪中心在底盤(pán)上方呈等邊三角形布局。
11、在上述技術(shù)方案中，爬墻清掃機(jī)器人用于墻面清掃，為了能抵達(dá)死角及不易清理的地方。機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)擁有靈活的轉(zhuǎn)向功能，萬(wàn)向輪允許在多個(gè)方向上自由移動(dòng)，而不僅僅是直線前進(jìn)或后退。這使得裝備有萬(wàn)向輪的設(shè)備或車(chē)輛能夠在狹小或復(fù)雜的環(huán)境中靈活操作，無(wú)需重新調(diào)整方向或轉(zhuǎn)向。故采用萬(wàn)向輪作為前輪來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。萬(wàn)向輪和兩驅(qū)動(dòng)輪中心在底盤(pán)上方呈等邊三角形布局有利于后續(xù)的運(yùn)動(dòng)方程的建立，后續(xù)在具體實(shí)施例中說(shuō)明。
12、在一些實(shí)施例中，所述底盤(pán)還包括：
13、一電源組件，設(shè)置于萬(wàn)向輪支架對(duì)側(cè)的殼體上表面邊緣與兩組驅(qū)動(dòng)輪支架的對(duì)稱軸的交界處；該電源組件用于驅(qū)動(dòng)葉輪組件及運(yùn)動(dòng)組件。
14、在上述技術(shù)方案中，將電源組件放置于中軸線，有利于平衡車(chē)體左右兩端的重量，避免發(fā)生偏移。
15、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)滿足如下條件式：
16、fw≥52.17n
17、其中，fw為驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)在額定扭矩下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，機(jī)器人所配備的單個(gè)輪所能夠產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。
18、在上述技術(shù)方案中，滿足上述條件式能夠滿足機(jī)器人穩(wěn)定附著于壁面，即便在重力作用下，也能維持其附著狀態(tài)不發(fā)生脫落。由上式知電機(jī)所提供最低驅(qū)動(dòng)力滿足附著要求。
19、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)滿足如下條件式：
20、所述底盤(pán)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型如下：
21、
22、其中，
23、
24、式中，fw1、fw2、fw3分別為萬(wàn)向輪以及兩群動(dòng)輪所需的驅(qū)動(dòng)力；θ為機(jī)器人自身坐標(biāo)系與絕對(duì)坐標(biāo)系夾角；r為輪中心與機(jī)器人中心的距離，m為機(jī)器人系統(tǒng)總質(zhì)量；iz是基于移動(dòng)平臺(tái)的中心參考點(diǎn)平臺(tái)自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ax和ay為在絕對(duì)坐標(biāo)系參照下機(jī)器人在x軸和y軸方向上的加速度分量；β為機(jī)器人的速度變化率。
25、在上述技術(shù)方案中，上述矩陣為為滿秩矩陣。在輪上所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力具有唯一確定的解。這一特性確保了三輪移動(dòng)平臺(tái)在平面內(nèi)能夠沿任意方向?qū)崿F(xiàn)加速和角加速。經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)綜合考量，得出三輪全向移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行的是受完整約束的飽和驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
26、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)壓腔內(nèi)的殼體表面設(shè)置有第一導(dǎo)流凸起部及第二導(dǎo)流凸起部；其中，
27、第一導(dǎo)流凸起部為v字形肋體，將負(fù)壓腔分隔為第一腔室及第二腔室，并所述第一通孔位于第一腔室或第二腔室；
28、第二導(dǎo)流凸起部為圓弧柱體，并繞圓形負(fù)壓室中心呈品字形排列。
29、在上述技術(shù)方案中，上述導(dǎo)流凸起部能夠提高負(fù)壓效果。
30、在一些實(shí)施例中，所述殼體由ps塑性材料制成。
31、在上述技術(shù)方案中，ps塑性材料具有耐沖擊、質(zhì)輕的特點(diǎn)，有利于降低結(jié)構(gòu)自重。該設(shè)定使結(jié)構(gòu)輕量化、簡(jiǎn)潔化，同時(shí)有利于機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行快速移動(dòng)以提高清潔效率。
32、在一些實(shí)施例中，所述萬(wàn)向輪及所述驅(qū)動(dòng)輪采用尼龍a66制成。
33、在上述技術(shù)方案中，尼龍pa66，該材料擁有較高的拉伸強(qiáng)度，制成的輪體可以承受較大的載荷和負(fù)載；且耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性都具有優(yōu)異的性能，使得輪體在高溫環(huán)境下仍能保持其性能，在高溫環(huán)境下作業(yè)。同時(shí)，且有較低的摩擦系數(shù)，提高了傳動(dòng)效率，降低了能耗。
1.一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)組件包括：
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，
7.如權(quán)利要求2所述的一種用于爬墻清掃機(jī)器人的底盤(pán)，其特征在于，