爬壁机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种爬壁机器人。

背景技术：

为实现船舶的绿色除锈，目前主要通过爬壁机器人搭载除锈装置和回收装置对船舶进行清洁。目前的爬壁机器人一般通过人为操控遥控器实现控制，且爬壁机器人在直行或转弯时经常会出现偏离预设轨迹的现象，则需要人为使用遥控器不断控制爬壁机器人的转动方向或速度以纠正其轨迹偏差，人为依赖程度较高，且十分耗时，减低整体除锈工作的效率。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的之一在于：提供一种爬壁机器人，旨在解决现有技术中，爬壁机器出现轨迹偏差且需人为不断纠正导致工作效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案是：

提供了一种爬壁机器人，包括：

机架；

行走机构，安装于所述机架上；

视觉采样机构，包括安装于所述机架上的采样相机，所述采样相机能够实时采集所述机架的运动状态信息；

控制器，安装于所述机架上，且分别电连接于所述行走机构和所述采样相机，所述控制器能够接收从所述采样相机发送过来的运动状态信息，并根据所述运动状态信息实时矫正所述行走机构的运动路径。

在一个实施例中，所述视觉采样机构还包括设于所述采样相机旁侧的补光灯，所述补光灯电连接于所述控制器。

在一个实施例中，所述视觉采样机构包括分别安装于所述机架沿第一方向上相对两端的所述采样相机，相对两端的所述采样相机背向设置，所述第一方向与所述机架的前进方向相互平行。

在一个实施例中，所述机架的两端分别设有沿第二方向间隔设置的两所述采样相机，同一端的两所述采样相机沿所述第一方向对称设置；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在一个实施例中，所述机架的两端分别设有沿所述第二方向间隔设置的所述补光灯，各所述补光灯设于同一端的两所述采样相机之间。

在一个实施例中，所述视觉采样机构还包括转动连接于所述机架的第一支架，所述采样相机安装于所述第一支架上。

在一个实施例中，所述爬壁机器人还包括防倾覆机构，所述防倾覆机构包括连接于所述机架的第二支架及转动连接于所述第二支架下方的至少两万向轮，所述第一支架转动连接于所述第二支架。

在一个实施例中，所述爬壁机器人包括两所述防倾覆机构，两所述防倾覆机构分别安装于所述机架沿第一方向的相对两端；其中，所述第一方向与所述机架的前进方向相互平行。

在一个实施例中，所述行走机构包括安装于所述机架上的驱动电机及两分别安装于所述机架的相对两侧且连接于所述驱动电机输出端的爬行结构，所述爬行结构外周设有多个磁吸件。

在一个实施例中，所述爬行结构包括至少两转动轮及连接于两所述转动轮的履带，所述磁吸件设于所述履带上，一端的所述转动轮的连接支轴连接于所述机架，另一端的所述转动轮的连接支轴与所述机架之间连接有能够伸缩的张紧机构。

本实用新型提供的爬壁机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过在机架上设有用于实时采集机架运动状态信息的采样相机，控制器分别电连接于采样相机及行走机构，采样相机可为控制器实时提供机架的运动状态信息，当机架的运动路径发生偏移时，控制器接收从采样相机发送过来的运动状态信息并根据该运动状态信息进行实时的判断和计算，并根据计算结果控制行走机构以调整机架的运动偏移量，从而可实现机架运动路径的实时矫正，且无需人工不断矫正，提高爬壁机器人的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的爬壁机器人的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的爬壁机器人的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的爬壁机器人的视觉采样机构配合防倾覆机构的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-机架；11-回收柱；2-行走机构；21-驱动电机；22-磁吸件；23-转动轮；24-履带；3-视觉采样机构；31-采样相机；32-补光灯；33-第一支架；34-第四支架；4-控制器；5-防倾覆机构；51-第二支架；52-万向轮；53-第三支架；6-张紧机构；61-固定座；62-伸缩轴；7-清洁机构；71-真空罩；72-射流喷嘴；8-清洁轨迹；a-第一方向；b-第二方向。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请一并参阅图1及图2，本实用新型实施例提供的爬壁机器人包括机架1、行走机构2、视觉采样机构3以及控制器4。本实施例中的爬壁机器人主要应用于船舶的除锈、清洁工作，也还可以用于其它钢铁壁面及海上钻井平台等的除锈、清洗、打磨、喷涂、检测工作等，当然爬壁机器人也可以应用于其他的工作领域中，此处不唯一限定。

具体地，机架1为爬壁机器人的整体架构；行走机构2安装于机架1上，行走机构2设于机架1的相对两端，即行走机构2安装于机架1沿第二方向b上的相对两端，能够起到支撑机架1的作用且可运动以带动整个机架1运动，当然行走机构2也可以设置在机架1的中间位置，此处不唯一限定；其中，这里设置第一方向a与机架1的前进方向相互平行，第二方向b与第一方向a相互垂直。视觉采样机构3至少包括采样相机31，采样相机31安装于机架1上并能够实时采集机架1的定位信息、运动速度或运动方向等，即采样相机31能够实时采集机架1的运动状态信息；控制器4安装于机架1上，且控制器4电连接于行走机构2，行走机构2能够在控制器4的控制下按照预设的规划路径运动，控制器4还电连接于采样相机31，采样相机31能够实时采集机架1的运动状态信息，并可将采集到的该运动状态信息实时反馈至控制器4中，控制器4接收采样相机31发送过来的运动状态信息，并根据该运动状态信息进行判断，以确定机架1的运动路径是否偏移预设的规划路径，如果发生偏移，那么控制器4可通过计算以获取机架1运动路径的矫正依据，从而控制行走机构2按照该矫正依据调整机架1的运动偏移量，实现机架1运动路径的实时矫正。

其中，控制器4在计算机架1的运动路径是否偏移时，可采用重心法、复杂法、直线法、hsv(六角锥体模型)法、或巡线法等计算方法，此处不唯一限定。

本实用新型实施例中，通过在机架1上设有用于实时采集机架1运动状态信息的采样相机31，控制器4分别电连接于采样相机31及行走机构2，采样相机31可为控制器4实时提供机架1的运动状态信息，当机架1的运动路径发生偏移时，控制器4接收从采样相机31发送过来的运动状态信息，并根据该运动状态信息进行实时的判断和计算，并根据计算结果控制行走机构2运动以调整机架1的运动偏移量，即为机架1提供位置补偿，从而可实现机架1的运动路径的实时矫正，避免机架1在运动时偏离预设的规划路径的情况，即对机架1提供实时的信息采集和运动矫正，提高爬壁机器人的移动精度和工作效率；另外通过控制器4和采样相机31的设置则可自动实现对机架1的运动路径的实时矫正，无需人工不断矫正，减小人工依赖程度，自动化和智能化程度十分高，提高爬壁机器人的工作效率。

具体地，本实施例中提供的爬壁机器人主要应用于除锈清洁工作中，请参阅图2，图2中示出了沿第一方向a延伸的爬壁机器人除锈后的清洁轨迹8，采样相机31可采集该清洁轨迹8并反馈至控制器4中，当控制器4获取到机架1偏移该清洁轨迹8时则可进行计算，以控制行走机构2运动以调整其偏移量。

另一方面，当爬壁机器人移动到预设运动路径的末端时，采样相机31相应的将采集到的运动状态信息反馈至控制器4中，控制器4根据该运动状态信息进行判断，并可发出相应的执行指令以控制行走机构2，如停止、继续行走或转弯等操作，采样相机31实时为控制器4提供运动状态信息，实现对机架1运动的实时监控，以使控制器4能够实时对行走机构2实现控制。

其中，采样相机31为ccd工业相机，也可以为其他类型的相机，此处不唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图1，视觉采样机构3还包括补光灯32，补光灯32设于采样相机31的旁侧且电连接于控制器4，补光灯32可在控制器4的控制下为采样相机31提供光源补偿，提高采样相机31采集的运动状态信息的清晰度，便于控制器4获取采样相机31的运动状态信息。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图2，视觉采样机构3包括分别安装于机架1沿第一方向a上相对两端的采样相机31，第一方向a与机架1的前进方向相互平行，即机架1的前后两端分别安装有采样相机31，实现机架1的前方和后方的监控，便于控制器4获取机架1前端和后端的运动状态信息。前后两端的采样相机31背向设置，并沿第二方向b对称设置，此处，为更好地兼顾机架1前端和后端的监控，前端的采样相机31朝向机架1前方，后端的采样相机31朝向机架1后方设置。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图2，机架1沿第一方向上a上的相对两端上分别设有两采样相机31，同一端上的两采样相机31沿第二方向b间隔设置，且沿第一方向a对称设置，用于实现机架1左右两端的监控，扩大采样相机31的监控范围，以获取机架1左右两端的运动状态信息；其中，第一方向a与第二方向b相互垂直，第二方向b为机架1的左右连线所指的方向。

具体地，机架1的前端安装有两采样相机31，前端的两采样相机31沿第二方向b间隔设置，扩大对机架1前端的监控范围；机架1的后端安装有两采样相机31，后端的两采样相机31沿第二方向b间隔设置，扩大对机架1后端的监控范围。采样相机31整体地布置，能够更好地实现对机架1运动状态信息的采集，便于控制器4调整机架1的前、后、左、右的偏移量。

在一个实施例中，机架1沿第一方向a上的相对两端上分别设有上述补光灯32，两补光灯32沿第二方向对称设置，且各补光灯32设于同一端上的两采样相机31之间。也即是机架1前端的采样相机31旁侧设有补光灯32，机架1后端的采样相机31旁侧也设置有补光灯32。

具体地，机架1前端的补光灯32设置在机架1前端两采样相机31之间，扩大机架1前端的补光范围；机架1后端的补光灯32设置在机架1后端的两采样相机31之间，扩大机架1后端的补光范围。

在一个实施例中，请一并参阅图1至图3，视觉采样机构3还包括第一支架33，采样相机31安装于第一支架33上，且第一支架33转动连接于机架1，第一支架33可通过转动于机架1上来调整采样相机31的信息采集方向，从而调整采样相机31的信息采集范围。

具体地，第一支架33可在第一方向a和第二方向b形成的平面内转动，其中，第一方向a和第二方向b形成的平面为水平平面。

在一个实施例中，请一并参阅图1至图3，爬壁机器人还包括防倾覆机构5，防倾覆机构5包括第二支架51和至少两万向轮52，第二支架51连接于机架1，至少两万向轮52转动连接于第二支架51的下方，当行走机构2运动时，万向轮52可同时转动，以防止机架1倾覆。

具体地，第一支架33转动连接于第二支架51。

更具体地，第二支架51呈水平设置，万向轮52设于第二支架51下方，第二支架51与机架1之间连接有第三支架53，第一支架33安装于第二支架51顶部，以使采样相机31连接于第二支架51上方。且第一支架33呈“l”形，第一支架33连接于第二支架51，采样相机31安装于第一支架33另一端。第二支架51上还安装有设于第一支架33旁侧的第四支架34，补光灯32设于第四支架34上。

在一个实施例中，请参阅图2，爬壁机器人包括两防倾覆机构5，两防倾覆机构5分别安装于机架1沿第一方向a的相对两端；其中，第一方向a与机架1的前进方向相互平行，即两防倾覆机构5设置在机架1的前端和后端，提高机架1的防倾覆效果。

在一个实施例中，请参阅图1，行走机构2包括驱动电机21及两爬行结构，驱动电机21安装于机架1上，两爬行机构分别安装于机架1沿第二方向b上的相对两侧并连接于驱动电机21的输出端，从而可支撑机架1，并可在驱动电机21的驱动下带动机架1运动。

具体地，爬壁机器人为吸附式的爬壁机器人，爬行结构外周设有多个磁吸件22，爬行结构在运动至预设位置时，驱动电机21可停止，此时磁吸件22可吸附于金属壁面上，从而使得实现将爬壁机器人吸附于外部，便于爬壁机器人的除锈清洁工作。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图2，爬行结构包括至少两转动轮23及连接于两转动轮23的履带24，磁吸件22设于履带24的外周上，其中至少两转动轮23沿第一方向a分布，一端的转动轮23连接于驱动电机21的输出端，一端的转动轮23在驱动电机21的驱动下转动以带动履带24转动，履带24可带动另一端的转动轮23转动，从而实现机架1的运动。

具体地，一端的转动轮23的连接支轴连接于机架1，另一端的转动轮23的连接支轴与机架1之间连接有能够伸缩的张紧机构6，张紧机构6的设置可调节两端的转动轮23之间的间距，避免履带24在转动时出现松弛的现象，从而提高行走机构2的运动精确度，避免行走机构2运动时偏离预设的运动路径。

更具体地，张紧机构6包括固定座61及伸缩轴62，固定座61固定于机架1上，伸缩轴62一端连接于固定座61，另一端连接于另一端的转动轮23的连接支轴，且伸缩轴62沿第一方向a延伸设置并可沿第一方向a伸缩运动，从而可调节两沿第一方向a分布的两端的转动轮23的间距。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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