本實用新型涉及機器人技術領域，具體是一種履帶式多功能攀爬機器人。

背景技術：

隨著社會的發展，在現代都市中，高層建筑越來越多，各種各樣的摩天大樓成為現代都市中一道亮麗的風景。許多開放性城市都規定，每年應對高樓進行定期清洗。長期以來，對高層建筑的清洗工作主要是由人工完成的。清洗工人搭乘吊藍或腰系繩索進行高空擦洗，這種“一桶水、一根繩、一塊板”的人工作業方式效率很低，清洗一幢大樓有時要耗時數天乃至數十天，耗資巨大，而且稍有不慎就會出現事故，造成傷亡。同時室內裝修的工作也常繁重，粉刷，噴油漆等等近幾年來，隨著科學技術的發展，這種狀況已經有所改善。目前在國內已經采用升降平臺或吊籃搭載清潔工對大樓進行清洗，或者在設計建筑的時候考慮清洗統。但是這種改善的方式對建筑本身有一定的要求，但起到的作用非常有限，同時刷油漆工作仍然依托人工來完成工作因此，人們迫切希望能設計制造出一種可以完全代替人工完成高層建筑清洗任務與室內噴刷的裝置。

與此同時，越來越多的高層建筑也給人們帶來了不少安全隱患。當前，層出不窮的高層建筑火災已經一次又一次地向人們敲響了警鐘，但是由于高層建筑物的內部火情現場情況難以觀測，而且傳統的消防手段和開始應用于地面的消防機器人在高層建筑的消防救災工作中受到了很大的限制，如云梯到達高度有一定限制，地面高壓水槍，滅火彈射程有限，不能精確定位等，因此，研制一種能夠適用于高層建筑的消防機器人也已經成為急時之需。

在核工業、石化行業以及造船業等領域的某些特殊作業環境中，存在著一系列操作復雜、環境惡劣等嚴重限制人類作業的因素，因此人們也更多地寄希望于壁面攀爬機器人來對核廢液儲罐進行視覺檢查、測厚及焊縫探傷、圓柱形大罐或球形罐的內外壁面進行檢查或噴砂除銹、噴漆防腐、噴涂船艦體的內、外壁等工作，從而達到完成操作同時保護人類自身安全的雙重目的。

壁面清洗機器人是以清洗高層建筑為目的的壁面移動機器人，它的出現將極大降低高 層建筑的清洗成本，改善工人的勞動環境，提高生產效率，也必將極大地推動清洗業的發展，帶來相當的社會效益、經濟效益；壁面消防急救機器人在消防部門可以開展傳遞救援物資、進行救援的工作，有效降低高層建筑突發事件中造成的生命財產損失；同時，在其他一些工業領域，壁面檢測機器人、壁面噴涂機器人、壁面清污機器人等也起到代替人類在高溫、高壓、有毒、濃煙、放射性等艱險惡劣的環境中完成復雜作業的作用。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種履帶式多功能攀爬機器人，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種履帶式多功能攀爬機器人，包括地面油料供給裝置、粉刷工作模塊、wifi模塊、控制系統、傳感器模塊和顯示屏；所述地面油料供給裝置由油料增壓裝置、油料暫存器和同步運轉車體等組成，油料增壓裝置和油料暫存器安裝在同步運轉車體上；同步運轉車體上放置有履帶式攀爬機器人本體，履帶式攀爬機器人本體上安裝有履帶，履帶式攀爬機器人本體前端為粉刷工作模塊，粉刷工作模塊包括支架、噴頭和滾筒，支架安裝在履帶式攀爬機器人本體前端，噴頭和滾筒安裝在支架上，噴頭的管道上安裝有閥門，所述閥門通過控制系統進行控制；履帶式攀爬機器人本體上安裝有真空發生器，真空發生器前方設有真空吸盤，真空發生器通過導管與真空吸盤連接，所述導管上安裝有電磁閥，電磁閥包括電磁閥A和電磁閥B；履帶式攀爬機器人本體通過真空吸盤吸附在墻體上；履帶式攀爬機器人本體安裝有wifi模塊和傳感器模塊，傳感器模塊與控制系統無線連接，傳感器模塊包括紅外傳感器、甲醛傳感器，控制系統安裝在同步運轉車體上；履帶式攀爬機器人本體上安裝有攝像頭。

作為本實用新型進一步的方案：所述電磁閥包括閥座，所述閥座內設有閥芯，閥座上方設有閥蓋，閥芯伸出閥蓋，閥芯上部套設有線圈，線圈的外壁上設有出線端口603；閥芯上方設有可動鐵圈，可動鐵圈通過螺母與閥芯固定連接。

作為本實用新型再進一步的方案：所述控制系統為STM32控制系統，控制系統采用 STM32處理芯片并通過wifi232模塊與履帶式攀爬機器人本體無線連接；控制系統通過L298電機驅動模塊與履帶式攀爬機器人本體的驅動電機無線連接。

作為本實用新型再進一步的方案：所述wifi模塊為USR-WIFI232-T模塊，尺寸為22mm x 13.5mm x 6mm。

作為本實用新型再進一步的方案：所述甲醛傳感器模塊為MS1100氣體傳感器模塊。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型設計合理，采用腳足式結構履帶式，利用電磁吸盤吸附，從而實現機器人在墻上的行走。通過軟管將地面的油漆或清洗液送至吸附在墻上的工作模塊，從而實現粉刷或清洗功能。同時通過監測控制模塊，可實時檢測室內甲醛的含量，控制粉刷的速度，在保護工人健康免受危害的同時，提高了粉刷質量。從而減少刷油漆時的危害，降低因刷油漆而得再生障礙性貧血、白血病、結核、胸膜炎等嚴重疾病的概率。解決了人工清洗勞動強度大、勞動效率低的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型中電磁閥的結構示意圖。

圖3為本實用新型中真空吸盤的吸附原理圖。

圖中：1-履帶式攀爬機器人本體，101-履帶，102-支架、103-噴頭，104-滾筒，2-同步運轉車體，3-油料增壓裝置，4-真空吸盤，5-真空發生器，6-電磁閥，61-電磁閥A，62-電磁閥B，601-螺母，602-可動鐵圈，603-出線端口，604-線圈，605-閥芯，606-閥蓋，607-閥座，7-攝像頭。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1～3，一種履帶式多功能攀爬機器人，包括地面油料供給裝置、粉刷工作模 塊、wifi模塊、控制系統、傳感器模塊和顯示屏；所述地面油料供給裝置由油料增壓裝置3、油料暫存器和同步運轉車體2等組成，油料增壓裝置3和油料暫存器安裝在同步運轉車體2上；同步運轉車體2上放置有履帶式攀爬機器人本體1，履帶式攀爬機器人本體1上安裝有履帶101，履帶式攀爬機器人本體1前端為粉刷工作模塊，粉刷工作模塊包括支架102、噴頭103和滾筒104，支架102安裝在履帶式攀爬機器人本體1前端，噴頭103和滾筒104安裝在支架102上，噴頭103的管道上安裝有閥門，所述閥門通過控制系統進行控制；當閥門開啟使，壓強約為0.82Pa的工作液經噴頭103分散為霧狀水射流，均勻噴灑在壁面上；與此同時，噴灑在壁面上的工作液在滾筒104的進一步涂抹下，在壁面分布均勻涂抹更充分，達到提高工作質量的目的。這種方式，取代了先前用滾筒蘸工作液再進行涂抹的方式，提高了粉刷的工作效率，節約能源。履帶式攀爬機器人本體1上安裝有真空發生器5，真空發生器5前方設有真空吸盤4，真空發生器5通過導管與真空吸盤4連接，所述導管上安裝有電磁閥6，電磁閥6包括電磁閥A61和電磁閥B62；履帶式攀爬機器人本體1通過真空吸盤4吸附在墻體上；履帶式攀爬機器人本體1安裝有wifi模塊和傳感器模塊，傳感器模塊與控制系統無線連接，傳感器模塊包括紅外傳感器、甲醛傳感器，控制系統安裝在同步運轉車體2上。油料增壓裝置3的使用可以使粉刷工作模塊與油料供給模塊分開，最大程度減輕攀爬機器人的重量，提高了攀爬機器人的靈活性與安全性。當地面油料供給裝置工作時，油料通過油料增壓裝置3以一定壓強流向粉刷工作模塊的噴頭，此外，地面油料供給裝置除了提高油料外還設計了攀爬機器人與地面小車同步運轉的功能，此設計可防止油料供給導管過于長的問題。履帶式攀爬機器人本體1上安裝有攝像頭7，攝像頭7將拍攝到的影像傳送到LCD顯示屏上，方便操作人員連接清洗情況。

進一步的，本實用新型所述電磁閥6包括閥座607，所述閥座607內設有閥芯605，閥座607上方設有閥蓋606，閥芯605伸出閥蓋606，閥芯605上部套設有線圈604，線圈604的外壁上設有出線端口603；閥芯605上方設有可動鐵圈602，可動鐵圈602通過螺母601與閥芯605固定連接。

電磁閥工作原理：通電時，線圈604產生電磁力把關閉件從閥座607上提起，閥門打 開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座607上，閥門關閉。線圈604通電后由于吸力作用，可動鐵圈602下移，把副閥閥塞壓下，副閥關閉，主閥閥杯內壓力上升，當壓力升到一定值時，主閥閥杯的上下壓差一樣，由于電磁力作用，動鐵芯失去主閥閥杯下，壓緊主閥閥座，閥門關閉。線圈604斷電時，電磁吸力為零，副閥閥塞和支鐵芯由于彈簧作用向上提起，副閥打開，主閥閥杯上的流體經副閥流走，減少了作用在主閥閥杯上的壓力，當主閥閥杯上的壓力減少到一定值時，利用壓差把主閥閥杯推起，主閥打開，介質流通。

進一步的，本實用新型所述控制系統為STM32控制系統，系統采用STM32處理芯片，利用wifi232模塊對履帶式攀爬機器人本體1進行無線遙控，用L298電機驅動模塊驅動電機，實現機器人的運動。機器人上裝有甲醛傳感器，對室內空氣進行實時的監控，并通過LCD顯示屏將監控的數據在LCD上實時顯示出來。真空發生器5的啟停由STM32控制系統控制其驅動電機來完成。當真空發生器5工作時，電機的圓周運動通過機械裝置使泵內部的隔膜做往復式運動，從而對固定容積的泵腔內的空氣進行壓縮、拉伸形成真空(負壓)，在泵抽氣口處與外界大氣壓產生壓力差，在壓力差的作用下，將氣體壓(吸)入泵腔，再從排氣口排出，產生真空度約為-85kpa，當攀爬機器人的真空吸盤4與壁面接觸時，接觸后形成一個臨時性的密封空間，真空泵連接到真空發生器5的進氣口處的電磁閥6開啟時，-85kpa的負壓沿著導管連通到密閉的空間中，通過抽走或者擠盡稀薄密封空間里面的空氣，從而產生內外壓力差，受到大氣壓的作用將真空吸盤4緊緊地壓在墻壁上，從而具有承載力，通過履帶101和多個真空吸盤4的同時作用能夠使攀爬機器人穩穩地吸附在墻體上；當真空吸盤4要離開墻面時，控制電磁閥6斷開與真空發生器5的連接，真空吸盤4就會進入空氣，由于內外氣壓要平衡，大氣對真空吸盤4的壓力就會急劇減小，最后真空吸盤4就會失去吸附能力。這種方式，可以完全適應于攀爬機器人運動、轉向、及工作的穩定需求，同時達到提高系統的安全性。此外，正因為抽氣口處或者抽排氣口可以與外界大氣形成壓力差，同時不像大型真空泵需要潤滑油和真空泵油，不會污染工作介質，具有體積小巧、噪音低、免維護，可以連續24小時運轉等優點。

進一步的，本實用新型所述wifi模塊為USR-WIFI232-T模塊，尺寸為22mm x 13.5mm x 6mm。針對照明和插座等應用領域，采用了1x10管腳2mm插針連接器，易于焊裝在客戶的產品的硬件單板電路上。wifi模塊配備有特制的焊盤或外置天線連接器，適用于各種外置天線的應用。在wifi的AP模式下，可以達到手機/PAD/電腦在無需任何配置下，快速接入模式進行數據的傳遞。另外，還可以登錄模塊的內置網頁進行參數的設置。

進一步的，本實用新型所述甲醛傳感器模塊為MS1100氣體傳感器模塊，對甲醛、苯甲、二甲苯等有機揮發物檢測。通過AD轉換將模擬量轉換成數字量顯示在LCD顯示屏上。

本實用新型中真空吸盤4采用了真空原理，即用真空負壓來“吸附”墻體以達到攀爬式室內粉刷機器人吸附墻體的目的。通氣口與真空發生器5相接，當真空發生器5啟動后，通氣口通氣，真空吸盤4內部的空氣被抽走，此時，真空吸盤4內部的空氣壓力低于吸盤外部的大氣壓力工件在外部壓力的作用下被吸起。真空吸盤4內部的真空度越高，與工件之間貼的越緊。

當固定在履帶101上的吸盤與墻體接觸時，形成臨時的密閉空間后，此時STM32系統控制電磁閥A61處于連通狀態、電磁閥B62處于封閉狀態，通氣口通氣，真空吸盤4內部的空氣被抽走，真空吸盤4內部的空氣壓力低于外部的大氣壓力，在外部壓力的作用下攀爬式機器人吸住墻體。當固定在履帶101的真空吸盤4與墻體分離時，電磁閥B62處于連通狀態且電磁閥A61處于封閉狀態。此時真空吸盤4與墻體形成的臨時密閉空間的氣壓與外界連通，即真空吸盤4內部的空氣壓力等于外部的大氣壓力，故真空吸盤4可輕易分離墻體。

本實用新型利用履帶機構作為多功能攀爬機器人整體運動載體，可全方位、無死角對墻壁進行油漆粉刷及清洗工作。多功能模塊化設計，可以根據任務的變化換裝不同的模塊，可實現“即插即用”。通過監測控制模塊的甲醛傳感器、壁面濕度傳感器，可有效地反饋工人的勞動環境，實現人性化實時監控。送料模塊與工作模塊分離，由一根軟管相連，減輕了機器人的負載。提高工作的效率。粉刷及清洗速度可調，可以根據工作的實際情況對粉刷參數進行設定。可用于外墻清洗工作，也可對室內墻體進行粉刷與清洗。機器人通 過模塊化設計，可根據不同的粉刷及清洗工作任務換裝不同的模塊。運用多吸盤腳足式負壓吸附，具有環境適應能力強、運動靈活的特點，具有全方位移動，可跨越各種障礙的功能。通過USR-WIFI232-T模塊遠距離控制機器人的運動流程，在機器人前方安裝攝像頭實時反饋當前工作狀況且在機器人安裝甲醛傳感器，可實時反饋工作環境的情況，進一步改善粉刷行業的安全性與經濟性，起到提高工作效率的目的。

本實用新型利用履帶機構作為多功能攀爬機器人整體運動載體，可全方位、無死角對墻壁進行油漆粉刷及清洗工作。采用多功能模塊化設計，可以根據任務的變化換裝不同的模塊，可實現“即插即用”。通過監測控制模塊的甲醛傳感器、壁面濕度傳感器，可有效地反饋工人的勞動環境，實現人性化實時監控。送料模塊與工作模塊分離，由一根軟管相連，減輕了機器人的負載。提高工作的效率。粉刷及清洗速度可調，可以根據工作的實際情況對粉刷參數進行設定。真空泵與真空吸盤合理銜接，真空吸盤與電磁閥合理配合；采用STM32芯片對電機，真空泵等進行控制；應用wifi模塊對機器人進行遠程控制及地面油料與攀爬機器人同步運轉的控制，操作非常方便。

本實用新型的工作原理是：

攀爬式粉刷清洗機器人由地面出發，通過履帶驅動電機向前運動，到達地板與墻體連接的直角時，履帶式攀爬機器人本體1通過真空吸盤4貼合在墻壁上，由真空泵產生負壓，通過導管連接到吸盤吸嘴，真空吸盤4與墻壁間的空氣被真空泵產生的負壓吸出，進而吸盤緊密貼合貼合墻面，完成車體吸附在墻面的工作流程。位于機器人主體搭載驅動電機、以及機器人粉刷工作模塊、同時搭載各種探測與監控的傳感器、控制設備，由核心STM32控制系統協調各模塊之間的工作，位于地面的液體供給系統，將所需的液體通過壓力泵輸送到車體工作模塊中，減輕履帶式多功能攀爬機器人整體的重量，增加安全性與穩定性的同時；提高機器人越障性能從而實現攀爬吸附以及直角轉向。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新 型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。