[發(fā)明專利]一種船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910983947.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110667719B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王常順;張煌;潘為剛;張廣淵;韓耀振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 北京華際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11676
• 代理人: 褚慶森

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人，包括車架、車輪、車輪電機(jī)、二軸電控云臺(tái)和前臂輔助機(jī)構(gòu)，特征在于：車架四周底部設(shè)置有與船舶上的鋼板產(chǎn)生吸附磁力的永磁鐵，二軸電控云臺(tái)上固定有用于對(duì)爬壁機(jī)器人的重力進(jìn)行抵消的涵道螺旋槳，二軸電控云臺(tái)上固定有驅(qū)使涵道螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳電機(jī)；前臂輔助機(jī)構(gòu)經(jīng)連接軸設(shè)置于車架的前端，前臂輔助機(jī)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)置有履帶。本發(fā)明的爬壁機(jī)器人，在永磁鐵與船舶鋼板之間的吸附磁力、涵道螺旋槳對(duì)重力的抵消、前臂輔助機(jī)構(gòu)對(duì)下一壁面或障礙物的貼合作用下，可實(shí)爬壁機(jī)器人的全向運(yùn)動(dòng)、越障和切換爬行壁面，實(shí)現(xiàn)了船舶任意壁面的檢測(cè)、掃艙或焊接作業(yè)，降低了人力完成的成本，有益效果顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種爬壁機(jī)器人，更具體的說(shuō)，尤其涉及一種船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)

船舶在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物流運(yùn)輸中起著非常重要的作用。船舶作為大型承載式機(jī)械設(shè)備，對(duì)于已投入使用的船舶來(lái)說(shuō)，需要定期清潔外表面的附著物或做外板檢測(cè)，以便延長(zhǎng)其使用壽命。對(duì)于大型散貨船來(lái)說(shuō)，當(dāng)運(yùn)載的貨物發(fā)生變化時(shí)，還需要進(jìn)行掃艙作業(yè)。對(duì)于新建船舶，船體常采用分段制造與焊接的方式。目前這些工作大多依賴人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作難度大、作業(yè)效率低、危險(xiǎn)性高，且人力成本逐年增加。因此，設(shè)計(jì)船舶爬壁機(jī)器人來(lái)代替人完成這些工作是非常有必要的。

由于大型船舶都是有鋼板焊接而成，因此，大多數(shù)船用爬壁機(jī)器人采用雙輪差速或履帶結(jié)構(gòu)，使用永磁材料作為其主要的吸附力，利用車輪或履帶與鋼板的摩擦力作為運(yùn)動(dòng)或懸停的動(dòng)力，能實(shí)現(xiàn)沿光滑曲面直線運(yùn)動(dòng)的功能。輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活，但負(fù)重小，而履帶式機(jī)器人負(fù)重能力和翻越障礙物的能力強(qiáng)，但運(yùn)動(dòng)不靈活。由于磁吸附力隨著磁鐵與鋼板縫隙的變大而快速衰減，因此，這些爬壁機(jī)器人難以翻越船體焊縫或小結(jié)構(gòu)件。且在需要機(jī)器人以固定姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的情況時(shí)，都無(wú)能為力。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的全向運(yùn)動(dòng)爬壁機(jī)器人，可以沿船體表面全向移動(dòng)，并能翻越一定高度的障礙物和切換爬行壁面，實(shí)現(xiàn)了沿規(guī)劃路徑自動(dòng)行駛的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問(wèn)題的缺點(diǎn)，提供了一種船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人。

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人，包括車架、車輪、車輪電機(jī)、二軸電控云臺(tái)和前臂輔助機(jī)構(gòu)，車架的四個(gè)角上均設(shè)置有車輪和車輪電機(jī)，車輪電機(jī)的輸出軸與車輪的輪軸傳動(dòng)連接，用于驅(qū)使車架行走；二軸電控云臺(tái)設(shè)置于車架上；其特征在于：所述車架四周底部設(shè)置有與船舶上的鋼板產(chǎn)生吸附磁力的永磁鐵，二軸電控云臺(tái)可在與車架平行的平面內(nèi)360°轉(zhuǎn)動(dòng)，且可相對(duì)于其轉(zhuǎn)動(dòng)平面進(jìn)行0-90°的擺動(dòng)，二軸電控云臺(tái)上固定有用于對(duì)爬壁機(jī)器人的重力進(jìn)行抵消的涵道螺旋槳，二軸電控云臺(tái)上固定有驅(qū)使涵道螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳電機(jī)；

所示前臂輔助機(jī)構(gòu)經(jīng)連接軸設(shè)置于車架的前端，前臂輔助機(jī)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)置有履帶，車架的前端設(shè)置有經(jīng)連接軸驅(qū)使前臂輔助機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的前臂方向電機(jī)，前臂輔助機(jī)構(gòu)的兩側(cè)均設(shè)置有分別驅(qū)使兩履帶轉(zhuǎn)動(dòng)的前臂前進(jìn)電機(jī)。

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人，所述二軸電控云臺(tái)上設(shè)置有對(duì)爬壁機(jī)器人進(jìn)行定位、路徑跟蹤和姿態(tài)控制的激光雷達(dá)和攝像頭。

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人，所述前臂輔助機(jī)構(gòu)前端的下表面上開(kāi)設(shè)有對(duì)豎立面或傾斜面進(jìn)行吸附的吸負(fù)壓口，前臂輔助機(jī)構(gòu)上固定有與吸負(fù)壓口相連通的負(fù)壓泵。

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人，包括嵌入式控制器、應(yīng)急電源、慣性導(dǎo)航傳感器和電源轉(zhuǎn)換電路，慣性導(dǎo)航傳感器安裝于車架上，車架上設(shè)置有電纜接口，外部電源經(jīng)電纜接口接入并經(jīng)電源轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)化后，供嵌入式控制器、車輪電機(jī)、二軸電控云臺(tái)、前臂方向電機(jī)、前臂前進(jìn)電機(jī)和負(fù)壓泵工作。

本發(fā)明的船用全向移動(dòng)爬壁機(jī)器人的運(yùn)行控制方法，通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：

a).規(guī)劃行駛路徑，根據(jù)船舶所要檢測(cè)、清掃或焊接的部位，規(guī)劃出爬壁機(jī)器人的行駛路徑，并將規(guī)劃的路徑下發(fā)至爬壁機(jī)器人的嵌入式控制器中，以控制機(jī)器人按照規(guī)劃路徑行駛；