[實用新型]一種船舶立面作業多功能爬行機器人

有效

• 申請號: 201520322114.8
• 申請日: 2015-05-18
• 公開（公告）號: CN204772513U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 潘海鵬;范晨威;張益波
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J19/00;B25J19/02;B62D57/024
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘;楊紅梅

技術領域

本實用新型涉及專用爬行機器人領域，特別是指一種船舶立面作業多功能爬行機器人。

背景技術

爬行機器人是集機構驅動技術、傳感控制技術于一體，能夠在立面移動的一類機器人。目前，爬行機器人的設計需要具有針對性，根據行業特點選擇適合的吸附與移動方式，進而完成機械與電氣設計，才能達到預期目的，節約設計成本。雖然目前已有大量爬行機器人的相關研究，但針對船舶工業的生產需要，研制具有噴漆、焊接、清潔和切割等多功能的爬行機器人并應用于實際生產的仍然較少；同時，由于海洋船舶的構造和工作環境的特殊性，在爬行機器人的定位方面也缺乏相應的研究和應用。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種集多功能于一體，且能夠實現精確定位的船舶立面作業多功能爬行機器人。

基于上述目的本實用新型提供的一種船舶立面作業多功能爬行機器人，包括爬行機器人和定位單元；

所述爬行機器人包括：車體、履帶式傳動機構、多功能操作平臺、機械臂、永磁體、伺服驅動系統；所述履帶式傳動機構設置在所述車體底端，用于帶動所述爬行機器人運動；所述永磁體設置在所述車體下部，用于通過磁力使所述爬行機器人吸附于船舶表面；所述多功能操作平臺固定于所述車體頂端，其上搭載有多種作業工具；所述機械臂可轉動的設置于所述多功能操作平臺表面，其上設置有通用夾具，用于夾取所述多種作業工具；所述伺服驅動系統用于控制驅動所述履帶式傳動機構和機械臂的動作；

所述定位單元包括：激光測距儀、反光板、重力傾角傳感器；所述激光測距儀通過一絲杠水平設置于海洋船舶立面工作區域的一端；所述反光板和重力傾角傳感器均設置在所述車體前端；所述激光測距儀能夠由所述絲杠一端開始沿其運動進行移動掃描，配合所述反光板確定所述爬行機器人距所述絲杠一端的縱向距離和橫向距離，同時結合所述重力傾角傳感器的傾角測量值對所述爬行機器人進行精準定位。

可選的，多種作業工具包括：噴槍、焊槍、清潔噴頭、切割刀。

優選的，所述永磁體可拆卸的安裝于所述車體。

優選的，所述機械臂通過一萬向轉動機構設置在所述多功能操作平臺表面。

優選的，所述定位單元還包括設置在所述車體前端且靠近所述反光板的光敏傳感器，用于對所述激光測距儀反射光點位置進行檢測以準確獲得所述縱向距離。

優選的，所述絲杠由步進電機驅動，根據步進電機步長計算所述橫向距離。

本實用新型還提供了一種應用如上任意一項所述的爬行機器人定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

以絲杠的一端為原點，所述絲杠所在的水平線為橫軸，建立直角坐標系xoy；

激光測距儀由原點開始沿所述絲杠移動掃描，直至接收到爬行機器人的車體前端的反光板返回的反射激光后停止；

獲取所述激光測距儀輸出距離信息作為所述爬行機器人的縱坐標y，獲取所述激光測距儀由開始移動掃描直至停止所經過的距離作為所述爬行機器人的橫坐標x；

獲取所述爬行機器人的車體前端設置的重力傾角傳感器的傾角測量值，用于表示所述爬行機器人的朝向角θ；

綜合所述爬行機器人的橫坐標、縱坐標、朝向角，生成其位置信息(x,y,θ)^T。

優選的，所述爬行機器人停止移動掃描時，進一步包括步驟：

所述爬行機器人的車體前端的光敏傳感器檢驗所述激光測距儀發出的激光是否準確照射在所述反光板上；當照射位置存在偏差時，所述激光測距儀進行位置微調。

優選的，獲取所述激光測距儀由開始移動掃描直至停止所經過的距離的步驟具體包括：

根據驅動所述絲杠的步進電機步長計算生成所述激光測距儀的移動距離以作為所述爬行機器人的橫坐標x。

優選的，進一步包括步驟：

基于所述直角坐標系xoy坐標生成預設路徑；

實時獲取所述爬行機器人的位置信息；

根據所述位置信息控制所述爬行機器人沿所述預設路徑運動。

從上面所述可以看出，本實用新型提供的海洋船舶立面作業多功能爬行機器人系統，爬行機器人利用磁性材料對船舶表面進行磁性吸附，同時利用履帶式結構與船舶表面實現柔性接觸，使用伺服電機驅動系統確保設備的穩定移動與轉向；爬行機器人搭載可自由旋轉的操作平臺，通過多功能夾具夾持多種工作設備，實現360度自由轉向。在行進過程中，爬行機器人通過定位單元中的激光測距儀和重力感應器自動進行定位和糾偏，可實現直行、轉彎等路徑的自動規劃。

附圖說明