[發明專利]一種基于滑移驅動的曲面自適應全方位爬壁機器人

有效

• 申請號: 201811557844.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109436121B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李滿宏;周文林;張明路;張小俊;陳俊杰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B62D57/032
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種基于滑移驅動的曲面自適應全方位爬壁機器人，包括軀干和兩條機械腿；每條機械腿包括進給機構、旋轉機構和至少三個自適應曲率吸附機構。電推桿的伸縮性配合旋轉機構的旋轉自由度使機械腿能夠在直線滑臺驅動下實現前后無干擾連續往返運動。能夠被動自適應各種作業表面的曲率變化，具備運動靈活性與通過性，實現在復雜變曲率作業表面上全方位運動與障礙跨越?；陔x散固定接觸形式實現與作業表面無相對滑移，有效避免機器人對作業表面漆膜等的損傷。采用電磁與永磁相結合的吸附形式，能夠實現機器人運動過程中的可靠吸附與靈活抬起。通過永磁鐵確保機器人失電狀態下在作業表面的可靠吸附性，大幅提高安全系數。

技術領域

本發明涉及行走機器人領域，具體為一種基于滑移驅動的曲面自適應全方位爬壁機器人。

背景技術

石化儲罐、大型船舶和油氣管道等設備是石油、化工、糧油、食品、消防、交通、冶金、國防等行業必不可少的關鍵裝備。我國的石化儲罐、大型船舶和油氣管道等設備多以金屬材料制成，為確保安全生產、設備安全運行，提高設備的使用壽命和勞動生產效率，需定期對石化儲罐、大型船舶和油氣管道等設備表面開展檢測與防腐作業，以防機械故障而影響生產，或機械事故造成人員傷亡。因此，將爬壁機器人用于石化儲罐、大型船舶和油氣管道等設備表面檢測與防腐作業，可以為上述作業過程提供有力的作業安全保障。

為此，國內外針對爬壁機器人開展了廣泛深入研究，研制出了多種爬壁機器人。申請號為201210130261.6的文獻公開了一種爬壁機器人，通過吸附裝置將整個機器人依附于儲油罐壁面，并利用與吸附裝置直接相連的連桿機構帶動驅動輪滾動，節約了儲油罐壁的檢測成本并提高了效率，但由于采用驅動輪的形式需要一直與儲油罐壁接觸，在作業過程中對儲油罐壁的損害極大，而且越障性較差。申請號為201710558963.7的文獻公開了一種爬壁除銹機器人，通過永磁鐵組成的吸附機構將機器人垂直吸附于作業表面，采用電機驅動的驅動輪作為機器人行走機構實現除銹作業，但是由于該機器人將吸附裝置與驅動輪作為一體，導致結構較為復雜，而且采用驅動輪的行走機構，機器人在除銹作業過程中的靈活性欠佳。

綜上所述，現有爬壁機器人普遍存在結構復雜、安全性較差、曲率適應性欠佳、運動靈活性不足、無法實現復雜變曲率作業表面的全方位靈活運動與障礙跨越等問題，而且機器人在作業中會對船舶、大型儲油罐表面漆膜等表面造成損傷。因此，亟需研發提供一種結構緊湊、安裝方便、作業安全高效可靠、能夠被動自適應各種曲率變化下的作業表面、具備極強的運動靈活性與通過性、可實現復雜變曲率作業表面下的全方位靈活運動與障礙跨越的爬壁機器人。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于滑移驅動的曲面自適應全方位爬壁機器人。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于滑移驅動的曲面自適應全方位爬壁機器人，包括軀干和兩條機械腿，兩條機械腿安裝在軀干上；每條機械腿包括進給機構、旋轉機構和至少三個自適應曲率吸附機構；其特征在于所述軀干包括動平臺和直線滑臺；所述進給機構包括進給座、電推桿、導套和導柱；所述旋轉機構包括下固定板、連接板、蝸輪蝸桿減速機和上固定板；所述自適應曲率吸附機構包括球副座、球副套、電磁外殼、柔性底板、球副桿、永磁鐵和線圈；

兩個直線滑臺固定于動平臺左右兩端上；所述直線滑臺包括電機、導軌和底部滑塊，電機安裝在導軌一端，電機驅動底部滑塊沿導軌滑動，底部滑塊與導軌構成移動副；所述進給座上部固定于直線滑臺的底部滑塊上；所述電推桿的一端固定于進給座內部，另一端與導柱的頂部連接；所述導套固定于進給座的底部上，導套與導柱通過花鍵連接構成移動副；