[發明專利]一種模塊化爬壁機器人

在審

• 申請號: 201810231247.2
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108443637A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 王振興;姜土勝
• 申請（專利權）人: 四川聚強創新科技有限公司
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L55/36;F16L101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種模塊化爬壁機器人，屬于人工智能領域。該模塊化爬壁機器人包括足式真空吸盤骨架(1)、磁鐵吸附式車輪組(2)、視覺系統(3)和底盤(4)四個功能模塊，這四個功能模塊可通過不同的組合方式形成具備不同功能的爬壁機器人。相比于現有技術，本發明所設計的模塊化爬壁機器人在實際工作中可以根據管道系統的實際情況將不同模塊自由組合，具有足式真空吸盤和車輪式電磁吸附兩種吸附方式，適用于多種不同材料表面，更加靈活穩定。

技術領域

本發明屬于人工智能領域，具體涉及一種模塊化爬壁機器人。

背景技術

現代管道系統的內部結構和部件經常需要監管和檢測，在管道故障排除過程中，由于現代管道系統及其復雜，而且管狀結構粗細不等，更加多樣化，增加了故障排除的困難，傳統的人工手段不完全能夠滿足要求。適應管狀結構的爬壁機器人能夠深入管道內部查看或檢測管道內壁及其內部構件，并監測其工作狀態，正逐漸成為人工智能領域的研究方向之一。

爬壁機器人在工作時需要吸附在墻壁上，目前，爬壁機器人根據吸附方式的不同可分為磁鐵吸附爬壁機器人和真空吸附爬壁機器人。磁鐵吸附爬壁機器人的優點在于：速度快，吸附性好，可控性高；缺點在于：適用范圍小，只能用于磁性介質組成表面。真空吸附爬壁機器人的優點在于：可以在一切平滑的表面上運動，而且足式真空吸附方式具備一定翻越障礙的能力；缺點在于：前進速度緩慢，吸附力較弱，而且為提升吸附力需要增加機器人本體體積。

現代管道系統的內壁不完全是光滑的，不同部件的材料也不相同，結構多樣，而且還存在一定的隔板等障礙，這就要求爬壁機器人既能克服重力，吸附力從零一直到能夠支撐本體和負載，而且還要能夠適應本體360°翻轉，同時還要求爬壁機器人能夠根據管道系統的具體結構，因地制宜地改變爬行方式，同時具有磁鐵吸附和真空吸附爬壁機器人的優點。

發明內容

本發明提供了一種模塊化爬壁機器人，克服了上述現有技術的不足，其能有效解決現有爬壁機器人因單一吸附方式無法適應管道系統結構特性、無法在多種不同材料和平面上使用以及面對不同高度障礙物的操作方式不夠靈活的問題。

一種模塊化爬壁機器人，其特征在于：包括足式真空吸盤骨架1、磁鐵吸附式車輪組2、視覺系統3和底盤4四個功能模塊，這四個功能模塊可通過不同的組合方式形成具備不同功能的爬壁機器人。

所述足式真空吸盤骨架1由腿和軀干組成，每條腿有6個自由度，其中髖關節11、膝關節12和踝關節13各有1個自由度，足關節14的球鉸15與真空吸盤16相連，組成1個萬向關節，具有3個自由度，髖關節11、膝關節12和踝關節13為主動驅動關節，髖關節11分別與膝關節12和踝關節13正交，髖關節13與軀干相連且軸線方向與集體垂直。

所述磁鐵吸附式車輪組2由兩個磁鐵吸附式車輪模塊21和22組成，兩個磁鐵吸附式車輪模塊21和22結構相同，并列放置；所述磁鐵吸附式車輪模塊21由兩個磁鐵吸附式車輪21-1和21-2、兩個控制舵機21-3和21-4和兩個磁鐵吸附式車輪接口21-5和21-6組成，其中磁鐵吸附式車輪21-1與控制舵機21-3連接，磁鐵吸附式車輪21-2與控制舵機21-4連接，磁鐵吸附式車輪接口21-5和21-6位于磁鐵吸附式車輪模塊外側，分別靠近磁鐵吸附式車輪21-1和21-2。

所述視覺系統3由云臺31、舵機32和攝像頭33組成，攝像頭33和舵機32相連，樹立在云臺31上，而且在云臺31能夠360°旋轉，具有1個自由度，攝像頭33能夠180°俯仰，具有1個自由度，視覺系統3的底盤設有與爬壁機器人的底盤4相連接的安裝孔。

所述底盤4附帶有通信模塊41、控制模塊42、電源43及五個底盤接口44-1、44-2、44-3、44-4和44-5，其中一個底盤接口44-5和電源43位于底盤4中間，通信模塊41位于該底盤接口44-5和電源43的左邊，控制模塊42位于該底盤接口44-5和電源43的右邊，其余四個底盤接口分兩組位于底盤4的兩端。