[發明專利]一種可全向移動的模塊化蛇形多關節爬壁機器人

在審

• 申請號: 202010434268.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111687824A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 馬書根;李嘉楠;任超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/16;B25J17/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發明公開了一種可全向移動的模塊化蛇形多關節爬壁機器人，爬壁機器人包括由爬壁機器人頭部至尾部依次連接的執行模塊、頭部模塊組、頭部移動模塊、中間模塊組、尾部移動模塊和尾部模塊組；執行模塊的首部設置有用于完成工作任務的執行裝置；頭部模塊組、中間模塊組和尾部模塊組均包括至少一個關節模塊；頭部移動模塊和尾部移動模塊的兩側均設置有全向輪，頭部移動模塊和尾部移動模塊的底部均設置有移動模塊磁吸附裝置。本發明在一般的全向移動爬壁機器人的基礎上結合了蛇形機器人的多關節結構設計及其模塊化設計思路，使得該多關節爬壁機器人具有在較為平整壁面進行快速全向移動能力，并可以實現避障和復雜壁面的行走能力。

技術領域

本發明涉及爬壁機器人，特別涉及一種可全向移動的模塊化蛇形多關節爬壁機器人，作為船體、建筑、電力變壓器等外表面的探測、清潔、維護等智能裝備及相關設備的搭載平臺。

背景技術

現有的爬壁機器人通常分為兩種結構類型：1)車體輪式結構，即依靠具有吸附能力的輪式移動機器人來進行爬壁；2)足式結構，即依靠具有吸附能力的腿足裝置進行爬壁。

山東交通學院公開了一種用于輪船的輪式爬壁機器人(公開號為CN110667719A)，采用永磁鐵、履帶和車輪作等組成；哈爾濱理工大型公開了一種輪足轉換式可越障爬壁機器人及其越障方法(公開號為CN110834683A)，由車輪和真空吸附系統組成。以上兩種發明均屬于單模塊或單關節爬壁機器人。主要局限性在于：1)結構較為復雜，體積較大；2)輪式爬壁機器人的移動速度較快，但是存在凸起、溝槽、彎折等特征的復雜壁面上無法達到預期爬壁能力；3)在遇到較大障礙物時，不能實現越障功能。

北京航空航天大學發明了一種多關節爬壁蠕動式機器人(公開號為CN101332838A)，其采用具有吸附功能的多個模塊組成，通過蠕動步態，實現爬壁運動。足式結構的爬壁機器人雖然具有較好的壁面通過能力和越障能力，可以在一些復雜壁面上進行工作，但存在如下問題：1)相較于輪式爬壁機器人，多關節爬壁機器人依靠蠕動步態進行運動，運動速度和效率較低；2)在進行蠕動步態時，需要部分關節凸起，使其無法在狹小空間內工作。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種可全向移動的模塊化蛇形多關節爬壁機器人，在一般的全向移動爬壁機器人的基礎上結合了蛇形機器人的多關節結構設計及其模塊化設計思路，使得該多關節爬壁機器人能夠結合兩者的優勢:1)采用全向輪，具備在較為平整壁面進行快速全向移動能力；2)兼具蛇形機器人(多關節)靈活的特性，可以實現避障和復雜壁面的行走能力。由于該機器人獨特的多關節結構，其可以在各種狹窄空間內活動；這種模塊化關節的設計也方便改變機器人的結構來滿足不同的任務需求。

本發明所采用的技術方案是：一種可全向移動的模塊化蛇形多關節爬壁機器人，所述爬壁機器人包括由所述爬壁機器人頭部至尾部依次連接的：

執行模塊，所述執行模塊的首部設置有用于完成工作任務的執行裝置；

頭部模塊組，包括至少一個關節模塊；

頭部移動模塊，所述頭部移動模塊的兩側設置有全向輪，所述頭部移動模塊的底部設置有移動模塊磁吸附裝置；

中間模塊組，包括至少一個關節模塊；

尾部移動模塊，所述頭部移動模塊的兩側設置有全向輪，所述頭部移動模塊的底部設置有移動模塊磁吸附裝置；以及，

尾部模塊組，包括至少一個關節模塊。

進一步地，所述執行模塊包括執行模塊本體、設置在所述執行模塊本體首部的所述執行裝置以及設置在所述執行模塊本體尾部的執行模塊轉動關節；

所述執行模塊本體內設置有執行模塊舵機以及用于控制所述執行模塊舵機和所述執行裝置的執行模塊MCU控制器；