本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种多自由度越障爬壁机器人。
背景技术
随着城市化进程的加快，城市人口越来越多，各种高空建筑也越来越多，针对高空建筑的表面高空洗刷工人-蜘蛛侠比较危险，在工作工程中稍有不慎容易出现事故，同时针对屋顶的清扫目前没有这方面的机器人。中国专利201611211754.7提出一种高楼应急灭火小车，但是运动的范围有限，同时不具备越障功能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种多自由度越障爬壁机器人，本发明具有结构紧凑，多自由度、防爆性能好等优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种多自由度越障爬壁机器人，它包括：
一种多自由度越障爬壁机器人，其特征在于，该机器人为依次通过中间连接部件连接在一起的n个小车，n≥2；
所述的小车包括履带一气动吸盘、摆动气缸一、蜗杆、蜗轮、主动轮一、履带一、固定板一、连接轴、主动轮二、被动轮一、上面固定板、固定板二、履带二、被动轮二、履带二气动吸盘；
所述的小车为内外对称结构，所述的上面固定板在内、外分别与固定板一、固定板二固定连接，所述的摆动气缸一固定在所述的上面固定板上的一端，所述的摆动气缸一的转动轴与所述的蜗杆固定连接，所述的蜗杆与蜗轮相啮合，所述的蜗轮固定在转动轴上，所述的转动轴向内、向外分别穿过固定板一、固定板二固定连接主动轮一、主动轮二，所述的主动轮一、主动轮二分别通过履带一、履带二带动所述的被动轮一、被动轮二的转动，所述的被动轮一、被动轮二分别与所述的固定板一、固定板二可转动连接，所述的履带一气动吸盘、履带二气动吸盘分别固定连接在所述的履带一的外表面和履带二的外表面；
所述的中间连接部件也为对称结构，其包括连接板一、摆动气缸二、连接板二、连接板三、摆动气缸三、摆动气缸四、连接板四、摆动气缸五、连接板五，所述的摆动气缸三的缸体、摆动气缸四的缸体分别固定连接在所述的连接板三的两端，且摆动气缸三的转动轴与连接板二的一端固定连接，摆动气缸四的转动轴与连接板四的一端固定连接；所述的连接板二的另一端固定连接所述的摆动气缸二的转动轴，所述的摆动气缸二的缸体固定连接在连接板一的一端，所述的连接板四的另一端固定连接所述的摆动气缸五的转动轴，摆动气缸五的缸体固定连接在连接板五的一端；所述的连接板一的另一端和连接板五的另一端分别固定连接在相邻的两个小车的上面固定板上。
进一步地，摆动气缸一、摆动气缸二、摆动气缸三、摆动气缸四、摆动气缸五可用电机替换。
进一步地，蜗杆、蜗轮传动可以用齿轮传动替换。
进一步地，所述的固定板一、上面固定板、固定板二材料均为碳纤维板，以减轻系统重量。
进一步地，所述的蜗杆材料为铝合金、蜗轮材料均为塑料。
进一步地，所述的连接轴材料为铝合金。
进一步地，所述的主动轮一、主动轮二、被动轮一、被动轮二材料均为塑料。
本发明的有益效果是：
1.本发明利用蜗轮蜗杆相结合，较小的动力元件具有输出较大的功率的优点；
2.本发明采用小车与中间连接部件相结合，可以实现多自由度越障爬壁机器人多种运动模式的切换，实现360度无死角对高层建筑表面以及屋顶的清扫和越障，同时可以携带机械手完成其他任务。
附图说明
图1是多自由度越障爬壁机器人总体机械结构图；
图2是多自由度越障爬壁机器人单个小车机械结构图；
图3是小车中间连接部件机械结构图；
图中：小车一1、中间连接部件2、小车二3、履带一气动吸盘4、摆动气缸一5、蜗杆6、蜗轮7、主动轮一8、履带一9、固定板一10、连接轴11、主动轮二12、被动轮一13、上面固定板14、固定板二15、履带二16、被动轮二17、履带二气动吸盘18、连接板一19、摆动气缸二20、连接板二21、连接板三22、摆动气缸三23、摆动气缸四24、连接板四25、摆动气缸五26、连接板五27。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，一种多自由度越障爬壁机器人，其特征在于，该机器人为依次通过中间连接部件连接在一起的n个小车，n≥2；
小车包括履带一气动吸盘4、摆动气缸一5、蜗杆6、蜗轮7、主动轮一8、履带一9、固定板一10、连接轴11、主动轮二12、被动轮一13、上面固定板14、固定板二15、履带二16、被动轮二17、履带二气动吸盘18；
小车为内外对称结构，上面固定板14在内、外分别与固定板一10、固定板二15固定连接，摆动气缸一5固定在所述的上面固定板14上的一端，摆动气缸一5的转动轴与所述的蜗杆6固定连接，蜗杆6与蜗轮7相啮合，蜗轮7固定在转动轴11上，转动轴11向内、向外分别穿过固定板一10、固定板二15固定连接主动轮一8、主动轮二12，主动轮一8、主动轮二12分别通过履带一9、履带二16带动被动轮一13、被动轮二17的转动，被动轮一13、被动轮二17分别与固定板一10、固定板二15可转动连接，履带一气动吸盘4、履带二气动吸盘18分别固定连接在履带一9的外表面和履带二16的外表面。
小车一1的驱动方式如下：摆动气缸一5先后通过蜗杆6、蜗轮7、连接轴11带动主动轮一8、主动轮二12主动转动，被动轮一13、被动轮二17则随动，带动履带一9、履带二16转动，进一步带动履带一气动吸盘4、履带二气动吸盘18轮流吸附在墙壁上。
中间连接部件也为对称结构，其包括连接板一19、摆动气缸二20、连接板二21、连接板三22、摆动气缸三23、摆动气缸四24、连接板四25、摆动气缸五26、连接板五27，所述的摆动气缸三23的缸体、摆动气缸四24的缸体分别固定连接在所述的连接板三22的两端，且摆动气缸三23的转动轴与连接板二21的一端固定连接，摆动气缸四24的转动轴与连接板四25的一端固定连接；连接板二21的另一端固定连接所述的摆动气缸二20的转动轴，摆动气缸二20的缸体固定连接在连接板一19的一端，连接板四25的另一端固定连接摆动气缸五26的转动轴，摆动气缸五26的缸体固定连接在连接板五27的一端；连接板一19的另一端和连接板五27的另一端分别固定连接在相邻的两个小车的上面固定板14上。
摆动气缸一5、摆动气缸二20、摆动气缸三23、摆动气缸四24、摆动气缸五26可用电机替换。蜗杆6、蜗轮7传动可以用齿轮传动替换。
为了减轻系统重量，固定板一10、上面固定板14、固定板二15材料为碳纤维板，蜗杆6材料为铝合金、蜗轮7材料均为塑料，连接轴11材料为铝合金。主动轮一8、主动轮二12、被动轮一13、被动轮二17材料均为塑料。
本实施例中以两个小车为例，一种多自由度越障爬壁机器人进行多自由度和越障时工作过程如下：
在初始阶段，小车一1、小车二3通过中间连接部件2横向连接和运动，通过控制摆动气缸二20、摆动气缸五26分别带动连接板一19、连接板五27转动，进一步带动小车一1、小车二3、转动90度，从而实现由横向运动模式到纵向运动模式的切换，实现小车一1、小车二3的纵向并行连接和运动。当需要进行越障时，小车二3吸附在墙壁上并且向前运动，小车一1的履带一气动吸盘4、履带二气动吸盘18停止工作不具备吸附功能，摆动气缸三23转动，摆动气缸三23的转动轴依次带动连接板二21、摆动气缸二20、连接板一19、上面固定板14以及小车一1转动，小车一1转动到预期位置，履带一气动吸盘4、履带二气动吸盘18继续工作吸附在墙壁上。小车二3的履带一气动吸盘、履带二气动吸盘停止工作不具备吸附功能，摆动气缸四24带动连接板四25、摆动气缸五26、连接板五27、小车二3的上面固定板、小车二3转动，小车二3实现越障，小车二3的履带一气动吸盘、履带二气动吸盘继续工作。在越障过程中，小车一1和小车二3的直线运动以及摆动需要有效协调。
本发明，通过控制各摆动气缸，实现多自由度越障爬壁机器人的工作模式切换和轨迹控制，可以实现越障和多个自由度的动作，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他越障爬壁机器人无法比拟的优势。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。