本发明涉及爬壁机器人领域，特别是一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人。
背景技术：
爬壁机器人能够克服重力的作用而稳定吸附于爬行壁面上，并在复杂的环境中移动，从而代替人类在恶劣的条件下完成作业任务。现如今，爬壁机器人已经在公共安全、工业探测和作业等领域得到了广泛地应用。然而，针对桥梁等具有内直角壁面结构的作业场景，爬壁机器人需要具备翻越内直角壁面的能力。因此，本发明设计一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，可实现越障和内直角壁面过渡，从而为桥梁应用爬壁机器人进行自主作业提供一定的依据。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其具体方案内容如下：
一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，包括：机架、磁轮、提升机构、电池模块、作业模块和运动控制系统；所述磁轮分别设置在所述机架底部四角，用于机器人在工作表面吸附、行走；所述提升机构分别设置在所述机架底部前后侧；所述电池模块设置在所述机架内；所述作业模块设置在机架外表面；所述运动控制系统设置在机架内，并和所述电池模块和所述提升机构连接；所述运动控制系统控制所述提升机构进行转动，使设置在前部的磁轮脱离与前进方向平行的壁面完成内直角壁面过渡。
进一步的，所述机架包括：上层支撑板、小型支撑板、底板、舵机固定板、电机固定支架；所述舵机固定板安装在底板的上方；电机固定支架安装在底板下方的四角；上层支撑板通过螺柱安装于底板上方；小型支撑板分别设置在底板上方的前、后端。
进一步的，所述运动控制系统包括：电机、单片机主控板和电机驱动板，所述单片机主控板通过电机驱动板驱动电机转动；所述电机安装在电机固定支架上，电机驱动板安装于底板的上方，并通过所述小型支撑板固定在底板上；所述单片机主控板固定于上层支撑板的上方。
进一步的，所述磁轮包括：磁钢、导磁件和轮胎；所述磁钢粘接在两端导磁件的中间，轮胎包裹在导磁件表面；所述磁轮通过联轴器与运动控制系统的电机相连。
进一步的，所述提升机构包括：舵机、舵盘、u型支架、辅助轮支架和辅助轮；所述舵机通过舵机固定板固定在机架的底板上，其中，所述舵机设有螺纹孔，与舵机固定板通过螺钉固定连接；舵盘与舵机的转动轴相连；u型支架固定在舵盘上；辅助轮支架连接在u型支架底侧，辅助轮通过双头螺柱和螺母安装在辅助轮支架上。
进一步的，所述作业模块包括：超声波模块、无线传输模块、惯性测量单元；所述超声波模块设置在上层支撑板的前、后端；所述无线传输模块固定在上层支撑板上；所述惯性测量单元设置在小型支撑板上。
进一步的，所述超声波模块、无线传输模块、惯性测量单元与电池模块和运动控制系统连接；其中，所述超声波模块用于检测机器人是否接近内直角壁面障碍，所述无线传输模块用于接收远程操作机器人的指令，所述惯性测量单元用于检测机器人壁面过渡时的倾角变化。
本发明的有益效果：
1.本发明所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，有助于提高爬壁机器人的越障能力和壁面遍历能力；
2.本发明所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，可实现内直角壁面过渡，结构简单、紧凑，壁面适应性强，越障性能好。
3.本发明所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，可适用于桥梁等具有内直角壁面的场景，是有助于开发在该场景下进行自动化作业和检测的有效工具。
附图说明
图1为本发明的可翻越内直角壁面的爬壁机器人结构示意图；
图2为本发明的可翻越内直角壁面的爬壁机器人底面仰视图；
图3为本发明实例中磁轮机构的结构示意图；
图4为本发明实例中的提升机构的结构示意图；
图中各附图标记含义：1-磁轮；2-提升机构；3-电机固定支架；4-电机驱动板；5-电机；6-联轴器；7-惯性测量单元；8-超声波模块；9-上层支撑板；10-单片机主控板；11-无线传输模块；12-小型支撑板；13-底板；14-舵机固定板；15-电池模块；101-磁钢；102-导磁件；103-轮胎；201-舵机；202-舵盘；203-u型支架；204-辅助轮支架；205-辅助轮；206-螺纹孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-4所示，本发明的可翻越内直角壁面的爬壁机器人，包括机架、磁轮1、提升机构2、电池模块15、作业模块和运动控制系统；所述磁轮1分别设置在所述机架底部四角，用于机器人在工作表面吸附、行走；所述提升机构2设置在所述机架底部前后侧；所述电池模块15设置在所述机架内；所述作业模块设置在机架外表面；所述运动控制系统设置在机架内，并和所述电池模块15和所述提升机构2连接，所述运动控制系统控制所述提升机构2进行转动，使设置在前部的磁轮1脱离与前进方向平行的壁面完成内直角壁面过渡。
所述机架包括：上层支撑板9、小型支撑板12、底板13、舵机固定板14、电机固定支架3。舵机固定板14安装在底板13的上方；电机固定支架3安装在底板13下方的四角；上层支撑板9通过螺柱安装于底板13上方；小型支撑板12分别设置在底板13上方前、后端。
运动控制系统包括：电机5、单片机主控板10和电机驱动板4；单片机主控板10通过电机驱动板4驱动电机5转动；电机5安装在电机固定支架3上，电机驱动板4安装于底板13的上方，并通过所述小型支撑板12固定在底板13上，单片机主控板10固定在上层支撑板9的上方。
磁轮1包括：磁钢101、导磁件102和轮胎103。磁钢101粘接在两端导磁件102的中间，轮胎103包裹在导磁件102表面。磁轮1通过联轴器6与所述运动控制系统的电机5相连。
提升机构2包括：舵机201、舵盘202、u型支架203、辅助轮支架204和辅助轮205。舵机201通过舵机固定板14固定在机架的底板13上，其中，舵机201设有螺纹孔206，与舵机固定板14通过螺钉固定连接；舵盘202与舵机201的转动轴相连；u型支架203固定在舵盘202上，辅助轮支架204连接在u型支架203底侧，辅助轮205通过双头螺柱和螺母安装在辅助轮支架204上。
作业模块包括：超声波模块8、无线传输模块11、惯性测量单元7。超声波模块8设置在上层支撑板9的前、后端；无线传输模块11固定在上层支撑板9上；惯性测量单元7设置在小型支撑板12上。
作业模块与电池模块15和运动控制系统连接。电池模块15用于各元器件的能源供应；超声波模块8用于检测机器人是否接近内直角壁面障碍；单片机主控板10用于控制机器人移动；无线传输模块11用于接收远程操作机器人的指令；惯性测量单元7用于检测机器人壁面过渡时的倾角变化。
具体来说，本发明的爬壁机器人在作业过程中，通过磁轮1吸附在工作场景的导磁性壁面上，无线传输模块11接收到远程操作机器人的指令，然后经单片机主控板10处理指令数据，再经电机驱动板4驱动电机5转动，从而带动通过联轴器6和电机5相连的磁轮1转动，实现机器人行进和转向。
在行进过程中，超声波模块8实时检测机器人是否接近内直角壁面障碍，当前进方向的磁轮1靠近内直角壁面时，单片机主控板10控制提升机构2的的舵机210驱动舵盘202转动，带动u型支架203转动，使辅助轮205转动至支撑壁面，设置在前部的磁轮1脱离与前进方向平行的壁面，实现翻越内直角壁面，同时惯性测量单元7检测机器人在壁面过渡时的倾角变化，当倾角变化一定角度时，提升机构恢复至初始状态。
1.一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，包括：机架、磁轮（1）、提升机构（2）、电池模块（15）、作业模块和运动控制系统，其特征在于，所述磁轮（1）分别设置在所述机架底部四角；所述提升机构（2）设置在所述机架底部前后侧；所述电池模块（15）设置在所述机架内；所述作业模块设置在机架外表面；所述运动控制系统设置在机架内，并和所述电池模块（15）和所述提升机构（2）连接；所述运动控制系统控制所述提升机构（2）进行转动，使设置在前部的磁轮(1)脱离与前进方向平行的壁面完成内直角壁面过渡。
2.如权利要求1所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述机架包括：上层支撑板（9）、小型支撑板（12）、底板（13）、舵机固定板（14）、电机固定支架（3）；所述舵机固定板（14）安装在底板（13）的上方；电机固定支架（3）安装在底板（13）下方的四角；上层支撑板（9）通过螺柱安装于底板（13）上方；小型支撑板（12）分别设置在底板（13）上方的前、后端。
3.如权利要求2所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述运动控制系统包括：电机（5）、单片机主控板（10）和电机驱动板（4）；所述单片机主控板（10）通过电机驱动板（4）驱动电机（5）转动；所述电机（5）安装在电机固定支架（3）上，电机驱动板（4）安装于底板（13）的上方，并通过所述小型支撑板（12）固定在底板（13）上；所述单片机主控板（10）固定于上层支撑板（9）的上方。
4.如权利要求3所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述磁轮（1）包括：磁钢（101）、导磁件（102）和轮胎（103）；所述磁钢（101）粘接在两端导磁件（102）的中间，轮胎（103）包裹在导磁件（102）表面；所述磁轮（1）通过联轴器（6）与运动控制系统的电机（5）相连。
5.如权利要求2所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述提升机构（2）包括：舵机（201）、舵盘（202）、u型支架（203）、辅助轮支架（204）和辅助轮（205）；所述舵机（201）通过舵机固定板（14）固定在机架的底板（13）上，其中，所述舵机（201）设有螺纹孔（206），与舵机固定板（14）通过螺钉固定连接；舵盘（202）与舵机（201）的转动轴相连；u型支架（203）固定在舵盘（202）上；辅助轮支架（204）连接在u型支架（203）底侧；辅助轮（205）通过双头螺柱和螺母安装在辅助轮支架（204）上。
6.如权利要求2所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述作业模块包括：超声波模块（8）、无线传输模块（11）、惯性测量单元（7）；所述超声波模块（8）设置在上层支撑板（9）的前、后端；所述无线传输模块（11）固定在上层支撑板（9）上；所述惯性测量单元（7）设置在小型支撑板（12）上。
7.如权利要求6所述的一种可翻越内直角壁面的爬壁机器人，其特征在于，所述超声波模块（8）、无线传输模块（11）、惯性测量单元（7）与电池模块（15）和运动控制系统连接；其中，所述超声波模块（8）用于检测机器人是否接近内直角壁面障碍，所述无线传输模块（11）用于接收远程操作机器人的指令，所述惯性测量单元（7）用于检测机器人壁面过渡时的倾角变化。
技术总结