[發明專利]一種可變形磁吸機器人及其在船艙檢測中的工作方法

有效

• 申請號: 202110461402.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113183161B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 徐敏義;欒宇;王廷宇;王俊鵬;姜昆;劉建華;李方明;劉翔宇
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B62D57/024;G01N33/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

1.一種可變形磁吸機器人，其特征在于，包括可折疊腿部結構（7）、足底爪式磁吸模塊（8）、輪式驅動模塊（12）、控制模塊和框架（15）；

所述框架（15）包括機器人主體（3），所述機器人主體（3）為長方體，所述機器人主體（3）四條側棱上分別安裝一個所述可折疊腿部結構（7）；所述可折疊腿部結構（7）包括上腿部（6）和下腿部（17）；所述上腿部（6）通過兩個電機Ⅰ（4）與所述機器人主體（3）相連接；所述上腿部（6）與所述下腿部（17）通過電機Ⅱ（5）連接；

所述足底爪式磁吸模塊（8）包括橡膠足底（10）和爪式結構；所述爪式結構包括相對設置的兩塊側部電磁鐵（13）以及一塊內部電磁鐵（9），所述側部電磁鐵（13）鉸接安裝于所述下腿部（17）底部，所述內部電磁鐵（9）固定安裝于所述下腿部（17）底面上；所述橡膠足底（10）為半球形結構，包裹于所述側部電磁鐵（13）底部；

所述輪式驅動模塊（12）安裝于所述機器人主體底部，所述輪式驅動模塊（12）包括四個輪（11），每一個所述輪（11）均連接于一個電機Ⅲ，通過所述電機Ⅲ控制所述輪（11）的工作；

所述機器人主體（3）內部設置密封控制艙，所述控制模塊安裝于所述密封控制艙內部；所述控制模塊分別與所述電機Ⅰ（4）、所述電機Ⅱ（5）、所述側部電磁鐵（13）和所述電機Ⅲ電連接，用于控制所述電機Ⅰ（4）、所述電機Ⅱ（5）、所述側部電磁鐵（13）和所述電機Ⅲ的工作；

所述可變形磁吸機器人行進形式主要包括：

輪式行進，通過所述控制模塊控制所述電機Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）與所述上腿部（6）呈折疊狀態，同時通過所述控制模塊控制所述電機Ⅲ，進而通過所述輪式驅動模塊（12）行進；

混合行進，所述混合行進包括足式行進和爪式行進；所述足式行進形式具體為，通過所述控制模塊控制所述電機Ⅰ（4）和所述電機Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）與所述上腿部（6）呈展開狀態，同時使所述可折疊腿部結構（7）依靠所述橡膠足底（10）與地面之間的摩擦力行進；所述爪式行進形式具體為，通過所述控制模塊控制所述側部電磁鐵（13）和所述內部電磁鐵（9）的工作，使所述爪式結構通過所述側部電磁鐵（13）和所述內部電磁鐵（9）通電與船艙內壁產生的吸引力行進。

2.根據權利要求1所述的可變形磁吸機器人，其特征在于，所述控制模塊與控制中心有線連接，所述控制中心用于向所述控制模塊發送控制指令，進而通過所述控制模塊控制所述電機Ⅰ（4）、所述電機Ⅱ（5）、所述側部電磁鐵（13）、所述內部電磁鐵（9）和所述電機Ⅲ的工作。

3.根據權利要求1所述的可變形磁吸機器人，其特征在于，所述控制模塊采用Teensy3.5?with?pins型號的主控板。

4.根據權利要求2所述的可變形磁吸機器人，其特征在于，還包括檢測模塊，所述檢測模塊包括視覺檢測模塊（1）和氣體檢測模塊（14）；所述視覺檢測模塊（1）包括高清攝像頭（2）和二自由度云臺（16），所述視覺檢測模塊（1）安裝于所述機器人主體頂部；所述氣體檢測模塊（14）包括氣體傳感器；所述視覺檢測模塊（1）和所述氣體檢測模塊（14）與所述控制模塊電連接，用于將檢測信號傳輸至所述控制模塊。

5.根據權利要求2所述的可變形磁吸機器人，其特征在于，所述橡膠足底（10）安裝有基于摩擦納米發電機的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制模塊電連接。

6.一種應用于船艙檢測的可變形磁吸機器人的工作方法，采用權利要求4所述的可變形磁吸機器人，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：靠近船艙

通過所述控制中心發送控制信號至所述控制模塊，所述控制模塊控制所述電機Ⅲ，進而控制所述輪（11）的轉向，使得所述可變形磁吸機器人移動至待檢測船艙；

步驟2：船艙內部檢測

（1）檢測：所述視覺檢測模塊（1）用于采集船艙內指定區域的圖像，并將圖像通過所述控制模塊傳輸至所述控制中心；所述氣體檢測模塊（14）從所述可變形磁吸機器人進入船艙起，實時對船艙密閉空間內部氣體進行檢測，將檢測數據通過所述控制模塊傳輸至所述控制中心；

（2）移動：操作人員根據所述可變形磁吸機器人行進方向上的地形，選擇機器人的行進形式，移動至船艙內指定區域，行進形式主要包括：

輪式行進，通過所述控制模塊控制所述電機Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）與所述上腿部（6）呈折疊狀態，同時通過所述控制模塊控制所述電機Ⅲ，進而通過所述輪式驅動模塊（12）行進；

混合行進，所述混合行進包括足式行進和爪式行進；所述足式行進形式具體為，通過所述控制模塊控制所述電機Ⅰ（4）和所述電機Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）與所述上腿部（6）呈展開狀態，同時使所述可折疊腿部結構（7）依靠所述橡膠足底（10）與地面之間的摩擦力行進；所述爪式行進形式具體為，通過所述控制模塊控制所述側部電磁鐵（13）和所述內部電磁鐵（9）的工作，使所述爪式結構通過所述側部電磁鐵（13）和所述內部電磁鐵（9）通電與船艙內壁產生的吸引力行進；

步驟3：通過所述控制中心發送控制信號至所述控制模塊，所述控制模塊控制所述電機Ⅲ，進而控制所述輪的轉向，使得所述可變形磁吸機器人離開船艙，檢測結束。