爬壁机器人的制作方法

本实用新型涉及检修设备技术领域，特别是涉及一种爬壁机器人。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关(gis)是变电站的主要电器设备之一，设备封闭在金属接地的外壳中，内部充有一定压力的sf6绝缘气体。广泛应用在高压超高压的领域中，气体绝缘金属封闭开关内部由断路器、隔离开关、接地开关互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，其内部结构及其复杂，并且采用全封闭结构，运行中不易对状况进行检测。

技术实现要素：

基于此，本实用新型在于克服现有技术的不足，提供一种可在gis设备内部移动、对设备内部检测效果好的爬壁机器人。

其技术方案如下：

一种爬壁机器人，包括：

基座；

爬行臂，所述爬行臂为至少四个，其中四个所述爬行臂分别设于所述基座的四个边角处，所述爬行臂可转动设于所述基座上；

吸附件，所述吸附件与所述爬行臂对应设置，所述吸附件设于所述爬行臂上，所述吸附件上设有压力传感器；及

摄像头，所述摄像头设于所述基座上。

上述爬壁机器人，摄像头对封闭设备内部进行检测，可利用爬行臂的爬行进行移动，由于爬行臂上设有吸附件，可用于吸附设备的内壁，使上述爬壁机器人能够在封闭空间内移动，且移动过程中可进行攀爬等动作，而吸附件上的压力传感器能够通过检测吸附件与内壁之间的压力了解吸附件对内壁的吸附是否紧密，方便及时做出调整，防止爬壁机器人由内壁上脱离，提高了爬壁机器人在设备内部的移动性能，进而提高了对封闭设备内部的检测效果。

在其中一个实施例中，所述吸附件包括吸附脚掌，所述吸附脚掌通过球关节轴承安装于所述爬行臂上，所述吸附脚掌远离所述爬行臂的面为弧形面。

在其中一个实施例中，所述爬行臂包括第一结构件、第二结构件、第一驱动件及第二驱动件，所述第一结构件与所述基座铰接，所述第二结构件与所述第一结构件铰接，所述吸附件设于所述第二结构件上，所述第一驱动件用于控制所述第一结构件相对所述基座转动的角度，所述第二驱动件用于控制所述第二结构件相对所述第一结构件转动的角度。

在其中一个实施例中，所述爬行臂还包括第三驱动件及第三结构件，所述第三驱动件设于所述基座上，所述第三驱动件用于驱动所述第三结构件转动并控制所述第三结构件转动的角度，所述第一驱动件设于所述第三结构件上，所述第一结构件与所述第三结构件可转动，所述第三驱动件的输出轴与所述第一驱动件的输出轴垂直设置。

在其中一个实施例中，所述爬行臂的数量为四个，四个所述爬行臂分别为第一爬臂、第二爬臂、第三爬臂及第四爬臂，所述第一爬臂、所述第二爬臂位于所述基座的前端，所述第三爬臂、所述第四爬臂位于所述基座的后端，所述第一爬臂的第三驱动件的输出轴、所述第二爬臂的第三驱动件的输出轴平行设置，所述第三爬臂的第三驱动件的输出轴、所述第四爬臂的第三驱动件的输出轴平行设置。

在其中一个实施例中，上述爬壁机器人还包括控制器，所述控制器分别与所述压力传感器、所述第一驱动件、所述第二驱动件及第三驱动件电性连接。

在其中一个实施例中，所述基座包括第一侧板、第二侧板、顶板及底板，所述顶板、所述底板均设于所述第一侧板、所述第二侧板之间，且所述顶板、所述底板间隔设置，所述第三驱动件设于所述顶板、所述底板之间。

在其中一个实施例中，上述爬壁机器人还包括加强件，所述加强件包括第一连接部及第二连接部，所述第一连接部的一端与所述基座连接，所述第一连接部的另一端与所述第二连接部连接，所述第二连接部与所述基座间隔设置，所述第三结构件设于所述基座与所述第二连接部之间，所述第三结构件的一侧与所述第二连接部可转动连接，所述第三结构件的另一侧与所述第三驱动件的输出轴连接。

在其中一个实施例中，所述第一驱动件、所述第二驱动件及所述第三驱动件均为舵机。

在其中一个实施例中，上述爬壁机器人还包括无线传输器，所述无线传输器与所述摄像头电性连接，所述无线传输器可将所述摄像头拍到的图像传输至外界。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的爬壁机器人的斜视图；

图2为图1中a处的放大示意图；

图3为本实用新型实施例所述的爬壁机器人的俯视图；

图4为本实用新型实施例所述的爬壁机器人的纵向移动示意图；

图5为本实用新型实施例所述的爬壁机器人的侧向移动示意图。

附图标记说明：

100、基座，110、第一侧板，120、第二侧板，130、顶板，140、底板，200、爬行臂，201、第一爬臂，202、第二爬臂，203、第三爬臂，204、第四爬臂，210、第一结构件，211、第一分构件，212、第二分构件，220、第二结构件，230、第一驱动件，240、第二驱动件，250、第三驱动件，260、第三结构件，300、吸附件，310、吸附脚掌，400、摄像头，500、加强件，510、第一连接部，511、让位口，520、第二连接部，600、辅助扇叶，11、第一爬行组件，12、第二爬行组件。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1及图2所示，一实施例公开了一种爬壁机器人，包括基座100、爬行臂200、吸附件300及摄像头400，爬行臂200为至少四个，其中四个爬行臂200分别设于基座100的四个边角处，爬行臂200可转动设于基座100上，吸附件300与爬行臂200对应设置，吸附件300设于爬行臂200上，吸附件300上设有压力传感器，摄像头400设于基座100上。

上述爬壁机器人，摄像头400对封闭设备内部进行检测，可利用爬行臂200的爬行进行移动，由于爬行臂200上设有吸附件300，可用于吸附设备的内壁，使上述爬壁机器人能够在封闭空间内移动，且移动过程中可进行攀爬等动作，而吸附件300上的压力传感器能够通过检测吸附件300与内壁之间的压力了解吸附件300对内壁的吸附是否紧密，方便及时做出调整，防止爬壁机器人由内壁上脱离，提高了爬壁机器人在设备内壁的移动性能，进而提高了对封闭设备内部的检测效果。

在其中一个实施例中，如图1及图2所示，吸附件300包括吸附脚掌310，吸附脚掌310通过球关节轴承安装于爬行臂200上，吸附脚掌310远离爬行臂200的面为弧形面。此时球关节轴承可调节吸附件300与爬行臂200之间的夹角，使吸附脚掌310在与设备内壁接触时吸附脚掌310靠近设备内壁的面能够更加贴合设备内壁，吸附更紧，同时吸附脚掌310远离爬行臂200的面即为用于与设备内壁接触的面，弧形面也可发生一定的形变，可更好的与设备内壁贴合，进一步提高吸附效果。

具体地，吸附脚掌310套设于压力传感器的感应端上，压力传感器穿设上述球关节轴承，且压力传感器的感应端的端面与吸附脚掌310靠近设备内壁的侧面平齐设置。此时在吸附脚掌310吸附设备内壁时，压力传感器可通过吸附脚掌310与设备内壁之间的气压得到感测数据，判断吸附脚掌310是否吸附设备内壁。

可选地，吸附脚掌310为真空吸盘。真空吸盘使用方便，成本低，吸附效果较好。

在其中一个实施例中，如图1及图2所示，爬行臂200包括第一结构件210、第二结构件220、第一驱动件230及第二驱动件240，第一结构件210与基座100铰接，第二结构件220与第一结构件210铰接，吸附件300设于第二结构件220上，第一驱动件230用于控制第一结构件210相对基座100转动的角度，第二驱动件240用于控制第二结构件220相对第一结构件210转动的角度。通过第一驱动件230及第二驱动件240，可控制第一结构件210与第二结构件220之间、第一结构件210与基座100之间的夹角，使爬行臂200实现爬行的运动效果。

可选地，在初始状态下，第一结构件210与第二结构件220之间的夹角为90°，此时各个爬行臂200上的吸附件300对内壁的吸附效果相近，有利于保持上述爬壁机器人的稳定。

在其中一个实施例中，如图1及图2所示，爬行臂200还包括第三驱动件250及第三结构件260，第三驱动件250设于基座100上，第三驱动件250用于驱动第三结构件260转动并控制第三结构件260转动的角度，第一驱动件230设于第三结构件260上，第一结构件210与第三结构件260可转动，第三驱动件250的输出轴与第一驱动件230的输出轴垂直设置。上述结构中，第三驱动件250可带动吸附件300沿一个转向转动，第一驱动件230可带动吸附件300沿另一个转向转动，由于第三驱动件250的输出轴与第一驱动件230的输出轴垂直，而第一结构件210与第二结构件220可相对转动，因此吸附件300的移动具有三个自由度，可实现抬放及伸缩的动作，方便上述爬壁机器人采用爬行的方式移动。

在其中一个实施例中，如图3所示，爬行臂200的数量为四个，四个所述爬行臂200分别为第一爬臂201、第二爬臂202、第三爬臂203及第四爬臂204，第一爬臂201、第二爬臂202位于基座100的前端，第三爬臂203、第四爬臂204位于基座100的后端，第一爬臂201的第三驱动件250的输出轴、第二爬臂202的第三驱动件250的输出轴平行设置，第三爬臂203的第三驱动件250的输出轴、第四爬臂204的第三驱动件250的输出轴平行设置。此时由于第一爬臂201上的第三驱动件250的输出轴、第二爬臂202上的第三驱动件250的输出轴平行设置，则第一爬臂201与第二爬臂202可沿相同或相反的方向转动，当第一爬臂201与第二爬臂202沿相反的方向移动时，第一爬臂201、第二爬臂202之间存在夹角，可与封闭设备内的弧形或转角处匹配，保证吸附件300能够吸附于设备内壁上，同理第三爬臂203、第四爬壁也可沿相反的方向转动，使第三爬臂203、第四爬臂204上的吸附件300更好的吸附于设备内壁上，保证爬壁机器人的稳定。

在其中一个实施例中，上述爬壁机器人还包括控制器，控制器分别与压力传感器、第一驱动件230、第二驱动件240及第三驱动件250电性连接。此时控制器可用于收集各个爬行臂200上的压力传感器所感测的压力，用以判断各个吸附件300是否吸附于设备内壁上，同时可控制各个驱动件的转动角度。

可选地，四个爬行臂200中至少有两个吸附于设备内壁上，若控制器感应到有三个或三个以上的吸附件300上的压力传感器所感测的压力小于一个预设值时，控制器会控制其中一个爬行臂200上的驱动件驱动，使吸附件300压向设备内壁重新吸附紧。具体地，上述“预设值”为吸附件300能够吸附设备内壁时，压力传感器所感测的压力的最小值。当压力传感器所感测的压力小于预设值时，则吸附件300无法吸附设备内壁，因此需要将吸附件300压向设备内壁，以保持吸附力。

在其中一个实施例中，如图1及图2所示，基座100包括第一侧板110、第二侧板120、顶板130及底板140，顶板130、底板140均设于第一侧板110、第二侧板120之间，且顶板130、底板140间隔设置，第三驱动件250设于顶板130、底板140之间。此时基座100的结构更合理，第三驱动件250位于顶板130、底板140之间，可对第三驱动件250起到保护及固定作用，保证了第三驱动件250的正常工作，同时基座100的结构简单，方便了维护及检修。

具体地，顶板130及底板140的两端均弯折，且弯折的部分用于分别与第一侧板110、第二侧板120连接。此时可保证基座100整体结构的稳定性。

可选地，摄像头400设于加强件500上，可对爬壁机器人前进路上的环境进行拍摄。

在其中一个实施例中，如图1及图2所示，上述爬壁机器人还包括加强件500，加强件500包括第一连接部510及第二连接部520，第一连接部510的一端与基座100连接，第一连接部510的另一端与第二连接部520连接，第二连接部520与基座100间隔设置，第三结构件260设于基座100与第二连接部520之间，第三结构件260的一侧与第二连接部520可转动连接，第三结构件260的另一侧与第三驱动件250的输出轴连接。此时用于承载第一驱动件230的第三结构件260通过加强件500的辅助固定，在被第三驱动件250驱动时可保持稳定，提高了整体结构的稳定性，保证了第一驱动件230及第三驱动件250进行动力输出时的可靠性。

可选地，如图1及图2所示，第一连接部510上设有让位口511。让位口511可防止第三结构件260转动时与加强件500发生位置干涉。

可选地，如图1及图2所示，第一结构件210包括第一分构件211及第二分构件212，第一分构件211与第二分构件212均为u型结构，第一分构件211与第二分构件212的底部相连，第一分构件211的一端与第二驱动件240的输出轴连接，第一分构件211的另一端与第三结构件260的底部可转动连接，第三驱动件250设于第二分构件212围成的凹槽内，位于第三驱动件250一侧的输出轴穿设第二分构件212的一端，第三驱动件250的另一侧与第二分构件212的另一端连接，第三结构件260也为u型结构，第三结构件260的一端与第三驱动件250的输出轴连接，第三结构件260的另一端与第二分构件212可转动连接，此时整体结构更稳定，同时由于各个结构件均为钣金件，整体重量较轻，可减少吸附所需要的力，因此可降低对吸附件300的要求，进而降低上述爬壁机器人的成本。此外，此时可保证第三驱动件250的输出轴均与第一驱动件230的输出轴垂直，可简化对吸附件300的移动轨迹的控制，具体地，各个结构件均为铝合金件。此时各个结构件作为钣金件，强度大，重量轻。

在其中一个实施例中，第一驱动件230、第二驱动件240及第三驱动件250均为舵机。舵机的体积小，力矩大，在保持爬壁机器人机动性的基础上，可实现上述爬壁机器人的小型化。

在其中一个实施例中，上述爬壁机器人还包括无线传输器，无线传输器与摄像头400电性连接，无线传输器可将摄像头400拍到的图像传输至外界。其中，无线传输器可为蓝牙、wifi等无线传输模块。或上述爬壁机器人也可采用有线传输的方式将摄像头400拍到的图像传输至外界。

可选地，无线传输器与控制器电性连接，无线传输器用于接收指令或输出摄像头400拍摄的图像。

可选地，上述爬壁机器人还包括遥控装置，无线传输器与控制器可集成为单片机，遥控装置与无线传输器通信连接，可通过摄像头400在遥控装置实时检测爬壁机器人的当前工作状态。

可选地，上述爬壁机器人还包括倾角传感器，倾角传感器设于基座100上，倾角传感器与控制器电性连接，当倾角传感器感应到基座100的倾角大于90°时，至少两个吸附件300上的压力传感器所测得的压力大于预设值。可通过倾角传感器了解上述爬壁机器人的整体姿态，同时若基座100的倾角过大，需要保证至少有两个吸附件300保持吸附状态，防止上述爬壁机器人发生脱落。

可选地，如图1所示，上述爬壁机器人还包括辅助扇叶600及第五驱动件，辅助扇叶600可转动设于顶板130上，第五驱动件用于驱动辅助扇叶600转动，第五驱动件与控制器电性连接。此时可通过扇叶转动，提供朝向设备内壁的压力，使上述爬壁机器人整体压向设备内壁，有利于防止爬壁机器人在移动过程中脱落。

可选地，上述爬壁机器人还包括距离感应器，距离感应器设于底板140远离顶板130的侧面上，距离感应器用于感应底板140与设备内壁之间的间距。若上述爬壁机器人吸附于设备内壁上时，距离感应器所感测的距离应具有一个确定的范围，若距离感应器所感测的距离大于上述范围，则说明上述爬壁机器人由设备内壁上脱落，此时可采用救援措施。

如图3及图4所示，上述爬壁机器人在纵向移动时，可采用如下的纵向移动控制方法，位于基座100对角位置的其中两个爬行臂200为第一爬行组件11，位于基座100对角位置的另外两个爬行臂200为第二爬行组件12，爬壁机器人的纵向移动控制方法包括以下步骤：

第一爬行组件11的吸附件300吸附内壁；

第二爬行组件12的吸附件300脱离内壁，第二爬行组件12向前或向后移动；

第二爬行组件12的吸附件300吸附内壁；

第一爬行组件11的吸附件300脱离内壁，第一爬行组件11向前或向后移动。

上述爬壁机器人的纵向移动控制方法，通过利用对角位置的爬行臂200吸附或移动，在移动过程中，由于位于对角位置的第一爬行组件11或第二爬行组件12可吸附于内壁上，则可防止爬壁机器人在移动过程中脱离内壁，提高了爬壁机器人的移动能力，使爬壁机器人能够达到封闭设备内的各个区域，进而可提升爬壁机器人对设备内部的检测效果。

具体地，图4中填充有黑色的圆圈表示吸附件300处于吸附状态，未填充黑色的圆圈表示吸附件300离开设备内壁，且图4中的方向a即为“纵向”。

如图3及图5所示，上述爬壁机器人在侧向移动时，可采用如下的的侧向移动控制方法，第一爬臂201、第三爬臂203位于基座100的左侧或右侧，第二爬臂202、第四爬臂204位于基座100的另一侧，第一爬臂201上的吸附件300与第三爬臂203上的吸附件300之间的距离为l1，第二爬臂202上的吸附件300与第四爬臂204上的吸附件300之间的距离为l2，l1＝l2，爬壁机器人的侧向移动控制方法包括以下步骤：

第一爬臂201上的吸附件300脱离内壁、向远离第二爬臂202的方向移动并重新吸附于内壁上；

第三爬臂203上的吸附件300脱离内壁、向远离第四爬臂204的方向移动并重新吸附于内壁上，第一爬臂201上的吸附件300与第二爬臂202上的吸附件300之间的距离为l1；

启动第一爬臂201、第二爬臂202、第三爬臂203及第四爬臂204上的第一驱动件230及第二驱动件240，使基座100向靠近第一爬臂201的方向移动；

第二爬臂202上的吸附件300脱离内壁、向靠近第一爬臂201的方向移动并重新吸附于内壁上；

第四爬臂204上的吸附件300脱离内壁、向远离第三爬臂203的方向移动并重新吸附于内壁上，第二爬臂202上的吸附件300与第四爬臂204上的吸附件300之间的距离为l2。

上述爬壁机器人的侧向移动控制方法，由于在侧向移动过程中，爬壁机器人的重心变化与纵向移动不同，此时爬壁机器人更容易由于吸附不紧造成脱落，因此在侧向移动过程中，每次只移动一个爬行臂200，并保持至少三个爬行臂200吸附于内壁上，则可保证爬壁机器人在移动中不易脱落，提高了机器人的移动能力，进而使爬壁机器人能够对设备内部进行充分检测，检测的效果好。

具体地，图5中填充有黑色的圆圈表示吸附件300处于吸附状态，未填充黑色的圆圈表示吸附件300离开设备内壁，且图5中的方向b即为“侧向”，具体地，当设备内壁为平面时，侧向即为横向；当设备内壁为弧面或曲面时，侧向即为周向。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。