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一种多旋翼增压式飞行爬壁 机器人

阅读：712发布：2023-12-29

专利汇可以提供一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，包括主体及其上设置的多个旋翼装置，所述旋翼装置包括顶部旋翼机构与侧部旋翼机构，所述主体为框架式结构，主体的顶面上设置有顶部旋翼机构，主体的侧面上设置有侧部旋翼机构，主体的内部设置有设备箱，设备箱的顶部上设置有飞行控制器，飞行控制器与顶部旋翼机构、侧部旋翼机构进行电连接；所述主体的外凸角上连接有爬壁轮，爬壁轮、外凸角一一对应，且爬壁轮与飞行控制器进行电连接。本设计不仅适应能力较强，应用范围较广，而且设备融合度高，作业效率较高。，下面是一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，包括主体（3）及其上设置的多个旋翼装置（7），其特征在于：所述旋翼装置（7）包括顶部旋翼机构（4）与侧部旋翼机构（5），所述主体（3）为框架式结构，主体（3）的顶面上设置有用于提供竖向动力的顶部旋翼机构（4），主体（3）的侧面上设置有用于提供横向动力的侧部旋翼机构（5），主体（3）的内部设置有设备箱（1），该设备箱（1）的顶部上设置有飞行控制器（2），该飞行控制器（2）与顶部旋翼机构（4）、侧部旋翼机构（5）进行电连接；
所述主体（3）的外凸角（34）上连接有爬壁轮（6），爬壁轮（6）、外凸角（34）一一对应，且爬壁轮（6）与飞行控制器（2）进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述飞行控制器（2）的顶面上设置有GPS模块（21）与信号接收器（22），所述设备箱（1）的内部设置有电源腔（11）与携带腔（12），所述设备箱（1）的两侧各设置有一个摄像装置（13）。
3.根据权利要求2所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述电源腔（11）中搁置有锂离子蓄电池，所述摄像装置（13）为多角度旋转式高清摄像头。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述主体（3）包括四根顶横梁（31）、四根中竖梁（32）与四根底横梁（33），所述四根顶横梁（31）依次首尾衔接成一个顶梁框（35），顶梁框（35）的中部设置有顶部旋翼机构（4），相邻的两个顶横梁（31）交接成一个顶梁角（311），所述四根底横梁（33）依次首尾衔接成一个底梁框（36），相邻的两个底横梁（33）交接成一个底梁角（331），顶梁角（311）、底梁角（331）一一对应，单个顶梁角（311）经一根中竖梁（32）与对应的底梁角（331）相连接，底梁框（36）、顶梁框（35）、相邻的两根中竖梁（32）共同夹成有一个主侧面（37），该主侧面（37）上设置有侧部旋翼机构（5）；
所述外凸角（34）包括顶角端（341）与底角端（342），所述顶梁角（311）与中竖梁（32）的顶端相交接以构成顶角端（341），所述底梁角（331）与中竖梁（32）的低端相交接以构成底角端（342），单个顶角端（341）上对应连接有一个爬壁轮（6），单个底角端（342）上对应连接有一个爬壁轮（6）。
5.根据权利要求4所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述顶梁框（35）内设置有相交的一号顶梁（351）、二号顶梁（352），一号顶梁（351）的两端与顶梁框（35）相连接，二号顶梁（352）的两端与顶梁框（35）相连接，一号顶梁（351）、二号顶梁（352）的交接处与顶部旋翼机构（4）相连接。
6.根据权利要求5所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述顶部旋翼机构（4）包括顶叶片（41）、顶保护环（42）、顶无刷电调（43）与顶无刷电机（44），所述顶无刷电机（44）的底端与一号顶梁（351）、二号顶梁（352）的交接处相连接，顶无刷电机（44）的侧围与顶叶片（41）的内端相连接，顶叶片（41）的外端都位于顶保护环（42）的内部，顶保护环（42）的底面与一号顶梁（351）、二号顶梁（352）相连接，且顶无刷电机（44）经顶无刷电调（43）与飞行控制器（2）进行电连接。
7.根据权利要求4所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述主侧面（37）内设置有相交的一号侧梁（371）、二号侧梁（372），一号侧梁（371）的两端分别与相邻的两根中竖梁（32）的中部相连接，二号侧梁（372）的两端分别与底梁框（36）、顶梁框（35）相连接，一号侧梁（371）、二号侧梁（372）的交接处与侧部旋翼机构（5）相连接。
8.根据权利要求7所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述侧部旋翼机构（5）包括侧叶片（51）、侧保护环（52）、侧无刷电调（53）与侧无刷电机（54），所述侧无刷电机（54）的底端与一号侧梁（371）、二号侧梁（372）的交接处相连接，侧无刷电机（54）的侧围与侧叶片（51）的内端相连接，侧叶片（51）的外端都位于侧保护环（52）的内部，侧保护环（52）的底面与一号侧梁（371）、二号侧梁（372）相连接，且侧无刷电机（54）经侧无刷电调（53）与飞行控制器（2）进行电连接。
9.根据权利要求4所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述爬壁轮（6）包括转向舵机（61）、减速电机（62）、碳纤维轮盘（63）与橡胶轮胎（64），所述碳纤维轮盘（63）的周围套设有橡胶轮胎（64），碳纤维轮盘（63）的中部与减速电机（62）相连接，减速电机（62）、转向舵机（61）均与飞行控制器（2）进行电连接。
10.根据权利要求4所述的一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，其特征在于：所述顶部旋翼机构（4）的数量为四个，且在顶梁框（35）上均匀布置；所述主侧面（37）包括正对设置的前侧面（38）、后侧面（39），且在前侧面（38）、后侧面（39）内各设置有两个侧部旋翼机构（5）。

说明书全文

一种多旋翼增压式飞行爬壁 机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人，属于飞行爬壁装置技术领域，尤其涉及一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人。

背景技术

[0002] 近年来，随着机器人技术的不断发展，一种新型机器人——爬壁机器人逐渐进入人们的视野，并在军事、安防、清洁、监测等多个领域发挥着重要的作用。爬壁机器人必须具备两个基本能力：在壁面上的吸附能力和移动能力。爬壁机器人按吸附方式主要分为真空吸附和磁吸附两种形式，真空吸附具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力降低，增大掉落的风险；磁吸附对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，这严重地限制了爬壁机器人的应用环境。

[0003] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的适应能力较弱、应用范围较窄的缺陷与问题，提供一种适应能力较强、应用范围较宽的多旋翼增压式飞行爬壁机器人。

[0005] 为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，包括主体及其上设置的多个旋翼装置，所述旋翼装置包括顶部旋翼机构与侧部旋翼机构，所述主体为框架式结构，主体的顶面上设置有用于提供竖向动力的顶部旋翼机构，主体的侧面上设置有用于提供横向动力的侧部旋翼机构，主体的内部设置有设备箱，该设备箱的顶部上设置有飞行控制器，该飞行控制器与顶部旋翼机构、侧部旋翼机构进行电连接；所述主体的外凸角上连接有爬壁轮，爬壁轮、外凸角一一对应，且爬壁轮与飞行控制器进行电连接。

[0006] 所述飞行控制器的顶面上设置有GPS模块与信号接收器，所述设备箱的内部设置有电源腔与携带腔，所述设备箱的两侧各设置有一个摄像装置。

[0007] 所述电源腔中搁置有锂离子蓄电池，所述摄像装置为多角度旋转式高清摄像头。

[0008] 所述主体包括四根顶横梁、四根中竖梁与四根底横梁，所述四根顶横梁依次首尾衔接成一个顶梁框，顶梁框的中部设置有顶部旋翼机构，相邻的两个顶横梁交接成一个顶梁角，所述四根底横梁依次首尾衔接成一个底梁框，相邻的两个底横梁交接成一个底梁角，顶梁角、底梁角一一对应，单个顶梁角经一根中竖梁与对应的底梁角相连接，底梁框、顶梁框、相邻的两根中竖梁共同夹成有一个主侧面，该主侧面上设置有侧部旋翼机构；所述外凸角包括顶角端与底角端，所述顶梁角与中竖梁的顶端相交接以构成顶角端，所述底梁角与中竖梁的低端相交接以构成底角端，单个顶角端上对应连接有一个爬壁轮，单个底角端上对应连接有一个爬壁轮。

[0009] 所述顶梁框内设置有相交的一号顶梁、二号顶梁，一号顶梁的两端与顶梁框相连接，二号顶梁的两端与顶梁框相连接，一号顶梁、二号顶梁的交接处与顶部旋翼机构相连接。

[0010] 所述顶部旋翼机构包括顶叶片、顶保护环、顶无刷电调与顶无刷电机，所述顶无刷电机的底端与一号顶梁、二号顶梁的交接处相连接，顶无刷电机的侧围与顶叶片的内端相连接，顶叶片的外端都位于顶保护环的内部，顶保护环的底面与一号顶梁、二号顶梁相连接，且顶无刷电机经顶无刷电调与飞行控制器进行电连接。

[0011] 所述主侧面内设置有相交的一号侧梁、二号侧梁，一号侧梁的两端分别与相邻的两根中竖梁的中部相连接，二号侧梁的两端分别与底梁框、顶梁框相连接，一号侧梁、二号侧梁的交接处与侧部旋翼机构相连接。

[0012] 所述侧部旋翼机构包括侧叶片、侧保护环、侧无刷电调与侧无刷电机，所述侧无刷电机的底端与一号侧梁、二号侧梁的交接处相连接，侧无刷电机的侧围与侧叶片的内端相连接，侧叶片的外端都位于侧保护环的内部，侧保护环的底面与一号侧梁、二号侧梁相连接，且侧无刷电机经侧无刷电调与飞行控制器进行电连接。

[0013] 所述爬壁轮包括转向舵机、减速电机、碳纤维轮盘与橡胶轮胎，所述碳纤维轮盘的周围套设有橡胶轮胎，碳纤维轮盘的中部与减速电机相连接，减速电机、转向舵机均与飞行控制器进行电连接。

[0014] 所述顶部旋翼机构的数量为四个，且在顶梁框上均匀布置；所述主侧面包括正对设置的前侧面、后侧面，且在前侧面、后侧面内各设置有两个侧部旋翼机构。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人中，包括主体及其上设置的顶部旋翼机构、侧部旋翼机构，其中，顶部旋翼机构分布在主体的顶面上，侧部旋翼机构分布在主体的侧面上，同时，在主体的外凸角上连接有爬壁轮，应用时，顶部旋翼机构能为本机器人提供竖向动力，侧部旋翼机构能为本机器人提供横向动力，使得本设计既适用于进行天花板式的爬行，还能在竖直墙壁上爬行，更能在地面上移动。因此，本发明不仅适应能力较强，而且应用范围较宽。

[0016] 2、本发明一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人中，在本机器人爬行时，顶部旋翼机构、侧部旋翼机构为本机器人提供的力，可产生浮力、压力等效果，而无视爬行面的平整状况或材质，更无需安装其他吸附结构，进一步扩大了本设计的应用范围。因此，本发明的应用范围较广。

[0017] 3、本发明一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人中，主体的内部设置有设备箱，设备箱的顶部上设置有飞行控制器，飞行控制器与顶部旋翼机构、侧部旋翼机构进行电连接，飞行控制器的顶面上设置有GPS模块与信号接收器，设备箱的内部设置有电源腔与携带腔，设备箱的两侧各设置有一个摄像装置，应用时，电源腔用于搁置电池以提供电源，GPS模块、信号接收器用于操纵、控制机器人，飞行控制器用于调整旋翼机构的方向与风力，摄像装置用于拍摄，此外，还可在携带腔中增设其余附属设备，以搭载多种设备，便于完成多种不同任务。因此，本发明设备融合度高，具有广阔的应用前景。

[0018] 4、本发明一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人中，主体为框架式结构，由多根梁构成，优选为碳纤维材质，不仅重量较轻，而且强度较高，同时，旋翼机构包括叶片、保护环、无刷电调与无刷电机，结构清晰，不仅重量较轻，而且便于在主体上安装，从而便于旋翼机构对本机器人的驱使，进而使得本机器人能通过飞行快速到达目标位置，并可迅速进入爬壁状态，大幅提高了爬壁作业的效率。因此，本发明不仅重量较轻，而且作业效率较高。附图说明

[0019] 图1是本发明的立体结构示意图。

[0020] 图2是图1的俯视图。

[0021] 图3是图1的左视图。

[0022] 图4是图1中设备箱的剖视图。

[0023] 图中：设备箱1、电源腔11、携带腔12、摄像装置13、飞行控制器2、GPS模块21、信号接收器22、主体3、顶横梁31、顶梁角311、中竖梁32、底横梁33、底梁角331、外凸角34、顶角端341、底角端342、顶梁框35、一号顶梁351、二号顶梁352、底梁框36、主侧面37、一号侧梁371、二号侧梁372、前侧面38、后侧面39、顶部旋翼机构4、顶叶片41、顶保护环42、顶无刷电调43、顶无刷电机44、侧部旋翼机构5、侧叶片51、侧保护环52、侧无刷电调53、侧无刷电机54、爬壁轮6、转向舵机61、减速电机62、碳纤维轮盘63、橡胶轮胎64、旋翼装置7。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0025] 参见图1—图4，一种多旋翼增压式飞行爬壁机器人，包括主体3及其上设置的多个旋翼装置7，所述旋翼装置7包括顶部旋翼机构4与侧部旋翼机构5，所述主体3为框架式结构，主体3的顶面上设置有用于提供竖向动力的顶部旋翼机构4，主体3的侧面上设置有用于提供横向动力的侧部旋翼机构5，主体3的内部设置有设备箱1，该设备箱1的顶部上设置有飞行控制器2，该飞行控制器2与顶部旋翼机构4、侧部旋翼机构5进行电连接；所述主体3的外凸角34上连接有爬壁轮6，爬壁轮6、外凸角34一一对应，且爬壁轮6与飞行控制器2进行电连接。

[0026] 所述飞行控制器2的顶面上设置有GPS模块21与信号接收器22，所述设备箱1的内部设置有电源腔11与携带腔12，所述设备箱1的两侧各设置有一个摄像装置13。

[0027] 所述电源腔11中搁置有锂离子蓄电池，所述摄像装置13为多角度旋转式高清摄像头。

[0028] 所述主体3包括四根顶横梁31、四根中竖梁32与四根底横梁33，所述四根顶横梁31依次首尾衔接成一个顶梁框35，顶梁框35的中部设置有顶部旋翼机构4，相邻的两个顶横梁31交接成一个顶梁角311，所述四根底横梁33依次首尾衔接成一个底梁框36，相邻的两个底横梁33交接成一个底梁角331，顶梁角311、底梁角331一一对应，单个顶梁角311经一根中竖梁32与对应的底梁角331相连接，底梁框36、顶梁框35、相邻的两根中竖梁32共同夹成有一个主侧面37，该主侧面37上设置有侧部旋翼机构5；
所述外凸角34包括顶角端341与底角端342，所述顶梁角311与中竖梁32的顶端相交接以构成顶角端341，所述底梁角331与中竖梁32的低端相交接以构成底角端342，单个顶角端
341上对应连接有一个爬壁轮6，单个底角端342上对应连接有一个爬壁轮6。

[0029] 所述顶梁框35内设置有相交的一号顶梁351、二号顶梁352，一号顶梁351的两端与顶梁框35相连接，二号顶梁352的两端与顶梁框35相连接，一号顶梁351、二号顶梁352的交接处与顶部旋翼机构4相连接。

[0030] 所述顶部旋翼机构4包括顶叶片41、顶保护环42、顶无刷电调43与顶无刷电机44，所述顶无刷电机44的底端与一号顶梁351、二号顶梁352的交接处相连接，顶无刷电机44的侧围与顶叶片41的内端相连接，顶叶片41的外端都位于顶保护环42的内部，顶保护环42的底面与一号顶梁351、二号顶梁352相连接，且顶无刷电机44经顶无刷电调43与飞行控制器2进行电连接。

[0031] 所述主侧面37内设置有相交的一号侧梁371、二号侧梁372，一号侧梁371的两端分别与相邻的两根中竖梁32的中部相连接，二号侧梁372的两端分别与底梁框36、顶梁框35相连接，一号侧梁371、二号侧梁372的交接处与侧部旋翼机构5相连接。

[0032] 所述侧部旋翼机构5包括侧叶片51、侧保护环52、侧无刷电调53与侧无刷电机54，所述侧无刷电机54的底端与一号侧梁371、二号侧梁372的交接处相连接，侧无刷电机54的侧围与侧叶片51的内端相连接，侧叶片51的外端都位于侧保护环52的内部，侧保护环52的底面与一号侧梁371、二号侧梁372相连接，且侧无刷电机54经侧无刷电调53与飞行控制器2进行电连接。

[0033] 所述爬壁轮6包括转向舵机61、减速电机62、碳纤维轮盘63与橡胶轮胎64，所述碳纤维轮盘63的周围套设有橡胶轮胎64，碳纤维轮盘63的中部与减速电机62相连接，减速电机62、转向舵机61均与飞行控制器2进行电连接。

[0034] 所述顶部旋翼机构4的数量为四个，且在顶梁框35上均匀布置；所述主侧面37包括正对设置的前侧面38、后侧面39，且在前侧面38、后侧面39内各设置有两个侧部旋翼机构5。

[0035] 本发明的原理说明如下：主体3：其包括的顶横梁31、中竖梁32、底横梁33都优选为碳纤维杆。

[0036] 旋翼装置7：其包括顶部旋翼机构4与侧部旋翼机构5，当本机器人在天花板或桥体下方贴壁移动时，顶部旋翼机构4为机器人提供足够的升力和吸附力，机器人在爬壁轮6的驱动下爬壁移动。当本机器人沿竖直墙壁爬壁移动时，侧部旋翼机构5开始旋转，对机器人提供一个垂直于墙面的压力，使机器人在墙面给予的摩擦力和顶部旋翼机构4的升力作用下维持平衡，并在爬壁轮6的驱动下爬壁移动。

[0037] 设备箱1：主体3的内部设置有设备箱1，设备箱1的两侧各设置有一个摄像装置13（通过摄像装置13，地面工作人员可完成对目标的检测或侦查工作），设备箱1的内部设置有电源腔11与携带腔12，设备箱1的顶部上设置有飞行控制器2，飞行控制器2的顶面上设置有GPS模块21与信号接收器22。地面工作人员通过远程控制终端向信号接收器22发出控制信号，信号接收器22将信号解码后发送给飞行控制器2，飞行控制器2根据指令调整顶部旋翼机构4、侧部旋翼机构5中叶片的旋转速度和旋转方向，以控制本机器人的飞行状态或爬壁移动状态。

[0038] 实施例1：竖直墙壁：先由顶部旋翼机构4中的顶叶片41高速旋转，为本机器人提供足够的升力，使其稳定飞行至爬壁墙体附近，再由飞行控制器2调整机器人的姿态，使侧部旋翼机构5中的侧叶片51都平行于竖直墙面，然后通过飞行控制器2控制侧叶片51旋转，为本机器人提供一个垂直于墙面的压力，使机器人稳定攀附在墙面上，最后机器人在其与墙体贴合的四个爬壁轮6的驱动下进行爬壁移动。

[0039] 实施例2：天花板式墙壁：先由顶部旋翼机构4中的顶叶片41高速旋转，为本机器人提供足够的升力，使本机器人的顶部紧贴在天花板式墙壁上，再通过本机器人顶部的与墙壁贴合的四个爬壁轮6进行爬壁移动。

[0040] 实施例3：地面移动：顶部旋翼机构4、侧部旋翼机构5全都不工作，只通过其底部与地面贴合的四个爬壁轮6的驱动进行地面行走。

[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

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