[发明专利]一种双足磁吸附爬壁机器人

摘要

本发明是一种双足磁吸附爬壁机器人，由第一吸附足组件、腰转关节组件、第一俯仰关节组件、第二俯仰关节组件、第三俯仰关节组件、连杆(三)、第二吸附足组件、控制系统、无线模块和电源装置组成，可用于对大型罐体、舰船表体、钢架桥塔等铁质壁面的检测。通过控制各关节组件的协调运动和2个吸附足组件与壁面之间的交替吸附，实现机器人的周向运动、蠕动、翻转和交叉面过渡。机器人可以通过相机对壁面特征进行检测，并将图像发送给使用者。该机器人还可以通过配备不同的末端装置执行不同类型的作业。该机器人结构紧凑、功能多样且具备交叉面过渡能力。为辅助或代替人类在竖直或高空壁面等危险环境下进行检修等操作提供了解决方案。

主权项

1.一种双足磁吸附爬壁机器人，其特征在于，包括第一吸附足组件、腰转关节组件、第一俯仰关节组件、第二俯仰关节组件、第三俯仰关节组件、连杆(三)、第二吸附足组件、控制系统、无线模块和电源装置；所述第一吸附足组件和第二吸附足组件可实现机器人与壁面之间的吸附或分离，并起支撑作用，所述腰转关节组件的转动轴线与所述第一吸附足组件端面的法线方向相一致，所述第一俯仰关节组件、第二俯仰关节组件及第三俯仰关节组件的转动轴线在空间上相互平行，但与所述腰转关节组件的转动轴线相垂直，所形成的“1个腰转关节+3个相互平行但与腰转关节相垂直的俯仰关节”的构型方案是使爬壁机器人实现周向运动、蠕动、翻转、越障和交叉面过渡的最简构型方案；所述第一吸附足组件包括电磁铁、足端件(一)、触碰传感器、触碰传感器座和测距传感器，所述电磁铁和测距传感器固连在足端件(一)的下表面，触碰传感器通过触碰传感器座安装在所述足端件(一)的下表面；所述腰转关节组件包括电机座、电机(一)、法兰(一)、减速器(一)、驱动器、感应传感器和传感器座，所述电机座底部安装在所述第一吸附足组件中的足端件(一)的上表面，电机(一)通过法兰(一)与减速器(一)的输入端相连，所述减速器(一)的输出端一侧固连在电机座内表面上，驱动器固连在所述电机座外侧，用于驱动电机(一)，感应传感器通过传感器座安装在所述电机座外侧，用于确定所述腰转关节组件的初始位置；所述第一俯仰关节组件包括腰转件、电机(一)、法兰(一)、减速器(一)、驱动器、感应传感器和遮挡件(一)，腰转件安装在所述腰转关节组件中的减速器(一)的输出端上，形成腰转转动关节，且转动轴线与所述第一吸附足组件中足端件(一)端面的法线方向相一致；电机(一)通过法兰(一)与减速器(一)的输入端相连，减速器(一)的输出端一侧固连在腰转件内侧，驱动器安装在所述腰转件外侧，用于驱动电机(一)，感应传感器固连在所述腰转件的侧边上，用于确定所述第一俯仰关节组件的初始位置，遮挡件(一)安装在所述腰转件内侧面，与所述腰转关节组件中的感应传感器配合使用；所述第二俯仰关节组件包括连杆(一)、保护垫、电机(一)、法兰(一)、减速器(一)、驱动器、感应传感器和遮挡件(二)，连杆(一)安装在所述第一俯仰关节组件中的减速器(一)的输出端，形成俯仰转动关节，且转动轴线与所述腰转关节组件中减速器(一)的中心轴线方向相垂直；保护垫安装在连杆(一)上，用于对所述第二俯仰关节组件的运动进行限制及保护，电机(一)通过法兰(一)与减速器(一)的输入端相连，减速器(一)的输出端一侧固连在所述连杆(一)的内侧，驱动器安装在所述连杆(一)的外侧，用于驱动电机(一)，感应传感器固连在所述连杆(一)的外侧，用于确定所述第二俯仰关节组件的初始位置，遮挡件(二)安装在所述连杆(一)的一侧，与所述第一俯仰关节组件中的感应传感器配合使用；所述第三俯仰关节组件包括连杆(二)、电机(二)、法兰(二)、减速器(二)、驱动器、感应传感器和遮挡件(三)，连杆(二)固连在所述第二俯仰关节组件中的减速器(一)的输出端，形成俯仰转动关节，且转动轴线与所述第一俯仰关节组件中减速器(一)的中心轴线方向相平行；电机(二)通过法兰(二)与减速器(二)的输入端相连，减速器(二)的输出端一侧固连在连杆(二)内侧；驱动器安装在所述连杆(二)外侧，用于驱动电机(二)；感应传感器固连在所述连杆(二)外侧，用于确定所述第三俯仰关节组件的初始位置；遮挡件(三)安装在所述连杆(二)的一侧，与所述第二俯仰关节组件中的感应传感器配合使用；所述连杆(三)安装在所述第三俯仰关节组件中的减速器(二)的输出端，形成俯仰转动关节，且转动轴线与所述第二俯仰关节组件中减速器(一)的中心轴线方向相平行；所述连杆(三)的一侧安装有遮挡件(四)，与所述第三俯仰关节组件中的感应传感器配合使用；所述第二吸附足组件包括电磁铁、足端件(二)、触碰传感器、触碰传感器座、测距传感器和相机，所述足端件(二)上表面与所述连杆(三)的底面相连，所述电磁铁和测距传感器固连在足端件(一)下表面，所述足端件(一)下表面上还安装有触碰传感器座，触碰传感器安装在触碰传感器座上，此外，所述足端件(二)中心开有孔，用于安装相机；所述控制系统包括单片机和继电器，单片机安装在所述第三俯仰关节组件中的连杆(二)外侧，用于接收传感信息和外部控制指令，以控制所述的双足磁吸附爬壁机器人的运动；继电器安装在所述腰转关节组件中的电机座外侧和所述第二吸附足组件中的足端件(二)的上表面，用于控制所述第一吸附足组件和第二吸附足组件中的电磁铁与壁面之间的吸附与分离；所述无线模块安装在所述第三俯仰关节组件中的连杆(二)的底部，用于接收外部控制指令并将其发送给所述的双足磁吸附爬壁机器人，还可以将所述的双足磁吸附爬壁机器人的状态信息发送给外部使用者，所述无线模块还可以将所述第二吸附足组件中的相机所拍摄到的图像信息发送给使用者；所述电源装置包括电池、电压监测器和电压变换器，电池安装在所述第二俯仰关节组件中的连杆(一)内侧和所述第三俯仰关节组件中的连杆(二)的内侧，用于为所述的双足磁吸附爬壁机器人提供电源供给；电压监测器和所述电池相连，用于监测电池电量；电压变换器安装在所述第二俯仰关节组件中的连杆(一)的外侧，用于对所述电池的输出电压进行变换。