[發明專利]多功能機器人系統及其應用

在審

• 申請號: 201710258949.5
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106926253A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 黎鑫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/00;B62D57/024;A47L11/38
• 代理公司: 浙江一墨律師事務所33252
• 代理人: 陳紅珊,楊馨雨

技術領域

本發明屬于機器人應用技術領域，特別涉及一種具有作業能力的多功能機器人系統及其應用。

背景技術

隨著現代科技技術水平的不斷發展，機器人得到了廣泛的應用。公開號CN104802872A的中國發明專利公開了一種爬壁機器人。該爬壁機器人E能吸附在粗糙外墻C表面上移動。通常，爬壁機器人E常常使用管子或是電線D來從外部獲取持續的動力供給。例如，如圖1所示，爬壁機器人E在豎直面上進行清洗或噴涂作業時，爬壁機器人E距離樓頂B的高度在100米，那么，爬壁機器人E會遇到如下問題：

（1）如果爬壁機器人E自帶有水箱或涂料箱以及控制部件（例如：控制閥）的話，爬壁機器人E的重量會變得非常重，巨大的重力作用會導致爬壁機器人E掉落。

（2）如果水箱或是涂料箱等原料供給A放置在樓頂的話，水或油漆等原料就需要通過很長的管子D輸送至爬壁機器人E，這就造成了原料供給量的控制困難。如果原料的控制部件（流量閥、壓力閥等）放在樓頂，管子和纜線的長度（例如100米長）就會造成嚴重的時間滯后，時間滯后會導致控制失效、不穩定的問題。而且，原料流經很長的管子輸送至爬壁機器人E時，會在長管上產生極大的沿程損耗，進而會導致機器人單元端的壓力和流量不足的情況發生。如果把原料的控制部件安裝在爬壁機器人E上，又會導致爬壁機器人E的重量大幅增加，這對爬壁機器人E是非常不利的。

（3）如果動力供給A放置在樓頂的話，動力流（電流等）就需要通過很長的纜線輸送至機器人單元，這就造成了動力的控制困難。如果動力的控制部件（變壓器等）放在樓頂，纜線的長度（例如100米長）就會造成嚴重的時間滯后，時間滯后會導致控制失效、不穩定的問題。而且，動力流經很長的纜線輸送至機器人單元時，會在長纜線上產生極大的沿程損耗，進而會導致爬壁機器人E的動力不足的情況發生。如果把動力的控制部件安裝在爬壁機器人E上，又會導致爬壁機器人E的重量大幅增加，這對爬壁機器人E是非常不利的。

（4）以圖2為例，爬壁機器人E從位置A橫向移動至位置B，纜線D也會發生相應的位置改變。纜線D的重量會對機器人單元施加一個橫向拖拽力。也就說，爬壁機器人E移動時不得不帶動纜線D同時移動。如果纜線D非常長的話，纜線D的質量就很重。對移動的爬壁機器人E而言，纜線D變成了非常大的慣性負載，嚴重影響爬壁機器人E的運動性能。并且，為了抵御不可測的橫向拖拽力，爬壁機器人E的吸附裝置不得不始終工作在最大吸附力的狀態下，這就導致了吸附裝置的能耗過大。

（5）連接爬壁機器人E和樓頂供給設備A的長纜線D懸掛在高空。高空存在劇烈橫風，橫風施加作用力在纜線上，導致纜線擺動，并且，該作用力會通過纜線D直接作用在爬壁機器人E上，形成對爬壁機器人E的橫向拖拽力，下稱橫風拖拽力。并且，該橫風拖拽力隨著高空橫風的狀態發生改變，是一個不穩定的、難預測的作用力。如果纜線D很長（百米或更長），該作用力會變得很大，嚴重影響爬壁機器人E的穩定性。

（6）在實施作業的過程中，我們需要根據爬壁機器人E的移動來收放纜線D。理想情況下，纜線D的收放長度和速度可以根據爬壁機器人E和樓頂B的供給單元A的相對位置來計算。但是，在爬壁機器人E和樓頂的供給單元A之間的連接纜線D是一個兩端固定的柔性線體問題，纜線D還受到重力、橫風作用力等因素影響，并且纜線D越長，影響越顯著。于是，該柔性線體問題變得很復雜，求解困難，進而導致了難以準確根據機器人的移動來控制纜線D的收放長度和速度。纜線D收放得不恰當的話，勢必會對爬壁機器人E的移動帶來非常嚴重的影響。

可知，爬壁作業機器人的改進需要克服上述的技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種具備作業能力的多功能機器人系統，該多功能機器人系統能夠解決背景技術中所提到的多個技術難題。

本發明是這樣實現的，提供一種機器人系統，包括移動的供給站和若干機器人單元，以及帶動供給站移動的牽引裝置，所述供給站設置有動力供應系統；所述供給站通過連接線纜分別與每個機器人單元連接，所述連接線纜包括支路動力纜線，所述動力供應系統通過支路動力纜線分別為每個機器人單元提供動力流；所述機器人單元設置有機器人驅動裝置、工作執行裝置、機器人吸附裝置和機器人移動裝置，所述機器人驅動裝置通過帶動機器人移動裝置使得機器人單元在工作面上移動，所述若干機器人單元通過機器人吸附裝置貼附在工作面上移動；所述若干機器人單元在水平面或斜面或豎直面或頂面上移動，所述供給站跟隨若干機器人單元進行移動。