[發明專利]一種爬壁機器人導軌吸盤機構、系統及控制方法

有效

• 申請號: 201810142492.6
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108340982B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 韓振宇;邵忠喜;廉明;富宏亞;韓德東;金鴻宇;李茂月
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B25J11/00;B24C3/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種爬壁機器人導軌吸盤系統的控制方法，所述爬壁機器人導軌吸盤系統包括桁架(12)以及兩個爬壁機器人導軌吸盤機構；

所述爬壁機器人導軌吸盤機構包括結構完全相同的左機構和右機構，左機構或右機構具體包括：

水平進給氣缸(1)、水平導軌滑塊機構(2)、安裝板(3)、垂直進給氣缸(4)、豎直導軌滑塊機構(5)、筒狀殼體(6)、真空吸盤安裝件(7)、真空吸盤(8)；

其中，水平進給氣缸(1)安裝在安裝板(3)的第一表面上；第一水平導軌滑塊(21)和第二水平導軌滑塊(22)設置在爬壁機器人的桁架上，第一水平導軌滑塊(21)和第二水平導軌滑塊(22)均與安裝板(3)可滑動連接，且平行設置在水平進給氣缸(1)的兩側；水平進給氣缸(1)用于通過內部推桿的運動使安裝板(3)帶動與安裝板(3)連接的部件沿著水平導軌方向運動；安裝板(3)的第二表面上設置有兩個結構相同的吸盤機構，每個吸盤機構包括第一端設置在安裝板(3)第二表面上的筒狀殼體(6)以及與筒狀殼體(6)的第二端連接的真空吸盤(8)；筒狀殼體(6)的內腔中設置有垂直進給氣缸(4)，垂直進給氣缸(4)與安裝板(3)連接；真空吸盤安裝件(7)與真空吸盤(8)連接；垂直進給氣缸(4)用于通過供給氣壓使真空吸盤安裝件(7)帶動真空吸盤(8)使真空吸盤(8)緊密貼合于真空吸盤(8)所接觸的表面；垂直進給氣缸(4)還用于通過供給反向氣壓使導軌吸盤機構整體與吸盤所接觸的表面的距離縮短；

所述筒狀殼體(6)內與真空吸盤安裝件(7)之間設置有一組豎直導軌滑塊機構(5)，用于使真空吸盤安裝件(7)能夠通過豎直導軌滑塊機構(5)進行滑動；

所述水平進給氣缸(1)內部的預設位置設置有三個用于識別氣缸推桿是否處于特定位置的傳感器，分別為靠近水平進給氣缸缸體底部的正限位傳感器、靠近氣缸中部的交接位傳感器以及靠近氣缸開口的負限位傳感器；

每個爬壁機器人導軌吸盤機構的第一水平導軌滑塊(21)和第二水平導軌滑塊(22)均安裝在所述桁架(12)上；

所述兩個爬壁機器人導軌吸盤機構的安裝板(3)的第二表面上還設置有一個回轉軸(9)；所述桁架(12)上設置一個主動輪(10)和至少一個被動輪(11)，主動輪(10)用于在導軌吸盤機構發生轉動之前受驅動進行旋轉，還用于為導軌吸盤機構提供直線運動的初始速度；回轉軸(9)用于在主動輪(10)轉動后驅動導軌吸盤機構整體發生轉動；被動輪(11)用于在導軌吸盤機構整體發生轉動時，被動進行轉動；桁架(12)上還設置有噴丸機構(13)；

所述回轉軸(9)上設置有彈簧限位機構，用于使導軌吸盤機構在相對默認位姿發生旋轉角度時復位至默認位姿；其特征在于，所述爬壁機器人導軌吸盤系統的控制方法包括：

步驟A：發出第一垂直氣缸控制信號，使第一導軌吸盤機構的垂直進給氣缸供給氣壓使吸盤吸附到工作面；

步驟B：使第一導軌吸盤機構的推桿向交接位傳感器方向自由運動；

步驟C：當第一導軌吸盤機構的推桿達到交接位傳感器位置時，發出第二水平氣缸正限位控制信號，使第二導軌吸盤機構中垂直進給氣缸的推桿由負限位傳感器位置移動至正限位傳感器位置；

步驟D：第二導軌吸盤機構中垂直進給氣缸的推桿達到正限位傳感器位置時，發出第二垂直氣缸控制信號，使第二導軌吸盤機構的垂直進給氣缸供給氣壓使吸盤吸附到工作面；

步驟E：發出第一水平氣缸負限位控制信號以及第二水平氣缸負限位控制信號，使第一水平進給氣缸的推桿和第二水平進給氣缸的推桿均向各自的負限位傳感器方向運動；

步驟F：當第一水平進給氣缸的推桿到達負限位傳感器位置時，發出第一吸盤脫離信號，使第一導軌吸盤機構的垂直進給氣缸提供充足的反向氣壓以使吸盤脫離工作面；

步驟G：當第二水平進給氣缸的推桿運動到交接位傳感器位置時，發出第一水平氣缸正限位控制信號；

步驟H：第一導軌吸盤機構中垂直進給氣缸的推桿達到正限位傳感器位置時，發出第一垂直氣缸控制信號，使第一導軌吸盤機構的垂直進給氣缸供給氣壓使吸盤吸附到工作面；

步驟I：發出第二吸盤脫離信號，使第二導軌吸盤機構的垂直進給氣缸提供充足的反向氣壓以使吸盤脫離工作面。

2.根據權利要求1所述的爬壁機器人導軌吸盤系統的控制方法，其特征在于，步驟C中發出第二水平氣缸正限位控制信號之前，以及步驟G中發出第一水平氣缸正限位控制信號之前，還包括如下步驟：

接收到轉向運動指令，并且推桿達到交接位傳感器位置時，使導軌吸盤機構停止運動；

發出反向氣壓控制信號，使主動輪能夠與工作面接觸；

當轉向指令為逆時針轉彎角度θ時，主動輪順時針轉動90°-θ/2角度，再沿主動輪與第一導軌吸盤機構的回轉軸連線的垂直向右方向移動2ρ₁sin(θ/2)距離，然后主動輪順時針轉動-(90°-θ/2)角度；其中ρ₁為第一導軌吸盤機構的回轉軸與主動輪的距離；

當轉向指令為順時針轉彎角度θ時，主動輪逆時針轉動90°-θ/2角度，再沿主動輪與第二導軌吸盤機構的回轉軸連線的垂直向左方向移動2ρ₂sin(θ/2)距離，然后主動輪逆時針轉動-(90°-θ/2)角度；其中ρ₂為第一導軌吸盤機構的回轉軸與主動輪的距離。