CN107632605A

CN107632605A - 一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法

Info

Publication number: CN107632605A
Application number: CN201710880786.4A
Authority: CN
Inventors: 王小绪; 王力; 李秋盛
Original assignee: Nanjing Zhonggao Intellectual Property Co Ltd
Current assignee: Nanjing Zhonggao Intellectual Property Co Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明涉及一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，机器人先计算装载物品后的总重力，然后依据总重力确定电磁铁的工作电流，从而使得产品更加稳定工作。机器人运动时，距离探测器检测本体底部距离导磁体的距离，并将距离信息传输至控制器，同时，障碍物传感器对前方物体的高度进行检测，并将障碍物高度信息传输至控制器；当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度大于预设值时，机器人底部抬高，同时调节通过电磁铁的电流，从而改变吸附力，有效防止机器人裂痕造成的机器人坠落；并且电流是动态调节的，使得吸附力不会过大，机器人的运动不会造成能源浪费。

Description

一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种磁吸式爬壁机器人的控制方法。

背景技术

爬壁机器人可以在垂直壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁机器人又称为壁面移动机器人，因为垂直壁面作业超出人的极限，因此在国外又称为极限作业机器人。现有的磁吸附爬壁机器人，由于其磁场固定，因此，当机器人装载作业工具或其他物品后，如果物品重量较大，则可能导致机器人在攀爬过程中造成脱落，造成严重后果，如果在空载状态时，由于磁铁和导磁壁面吸附力较大，机器人运动时需要克服吸附的阻力，从而导致机器人效果过大，造成能源浪费，同时影响机器人的工作时间。

同时，由于攀爬壁面并不始终是直的，当壁面出现障碍物时，现有的爬壁机器人滚轮往往会无法翻越障碍物，或者由于机器人底部高度的限制，导致机器人无法翻越障碍物，限制了机器人的工作范围。

发明内容

本发明提供一种磁吸式爬壁机器人的控制方法，该方法不但有效防止磁吸附爬壁机器人坠落，保障机器人稳定工作，同时可以使机器人顺利翻越障碍物。

本发明提供一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，所述机器人包括本体、设置在本体底部的距离探测器、电磁铁、升降组件以及越障轮组件，设置在本体上部的压力传感器，位于本体前部的障碍物传感器，以及设置在本体内部的控制器和存储器；其中，所述越障轮组件包括倒“V”形结构的支撑座、旋转轴以及滚轮，所述支撑座的上端通过旋转轴铰接在所述升降组件上，所述支撑座的下端连接滚轮；

所述控制方法包括以下步骤：

A.机器人准备工作时，先将机器人设置在平地上，检测压力传感器的数据并传输至控制器，所述控制器依据压力传感器的数据计算机器人装载物品后的总重力并存储至存储器；

B.将机器人吸附于垂直设置的导磁体上，控制器依据机器人的总重力确定通过电磁铁的初始电流，从而使机器人吸附于导磁体上；

C.机器人沿着导磁体运动时，所述距离探测器检测本体底部距离导磁体的距离，并将距离信息传输至控制器，同时，所述障碍物传感器对前方物体的高度进行检测，并将障碍物高度信息传输至控制器；

D.当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度大于预设值时，所述控制器控制升降组件升起，使机器人底部与壁面保持预设高度；同时所述控制器依据存储器中的对照表调节通过电磁铁的电流。

优选的，所述电磁铁距离导磁体的距离为6-10mm。

优选的，所述机器人装载货物后的总重力为G,所述电磁铁的吸附力T=KG,3<K<10。

优选的，所述升降组件包括驱动电机、固定杆以及升降杆，所述驱动电机设于所述本体内部，用于驱动所述升降杆做竖直方向的上下运动，所述升降杆可升降的套设在所述固定杆内。

优选的，所述障碍物传感器为超声波传感器，所述超声波传感器用于检测来自障碍物的反射波。

采用以上技术方案，本发明具有以下技术效果：

1、机器人先计算装载物品后的总重力，然后依据总重力确定电磁铁的工作电流，从而使得产品更加稳定工作。机器人运动时，距离探测器检测本体底部距离导磁体的距离，并将距离信息传输至控制器，同时，障碍物传感器对前方物体的高度进行检测，并将障碍物高度信息传输至控制器；当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度大于预设值时，机器人底部抬高，同时调节通过电磁铁的电流，从而改变吸附力，有效防止机器人裂痕造成的机器人坠落；当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度小于预设值时，通过越障轮组件可轻松翻越较低高度的障碍物，并且电流是动态调节的，使得吸附力不会过大，机器人的运动不会造成能源浪费。

2、电磁铁距离导磁体的距离为6-10mm，如果大于10mm，则磁场不够集中，造成能源浪费，如果小于6mm，则可能由于壁面的不平整造成干涉。

3、所述机器人装载货物后的总重力为G,所述电磁铁的吸附力T=KG,3<K<10，若干K<3,机器人工作不稳定，可能由于某些意外原因导致机器人坠落，如果K>10，则机器人沿壁面运动的阻力较大，造成能源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例一的结构示意图。

图2是本实施例一的流程图。

本体1、电磁铁2、滚轮3，压力传感器4，距离探测器5，控制器6、存储器7、障碍物传感器8、升降组件9、驱动电机91、固定杆92、升降杆93、越障轮组件10、旋转轴101、支撑座102、滚轮103。

具体实施方式

实施例一：

参见图1-2所示，一种基于磁吸附爬壁的机器人包括本体、设置在本体1底部的距离探测器5、电磁铁2、升降组件9以及越障轮组件10，设置在本体1上部的压力传感器4，位于本体前部的障碍物传感器8，以及设置在本体1内部的控制器6和存储器7。

同时，障碍物传感器8为超声波传感器，超声波传感器用于检测来自障碍物的反射波。超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

具体的，本实施例中的升降组件9包括驱动电机91、固定杆92以及升降杆93，驱动电机91设于本体1内部，用于驱动升降杆93做竖直方向的上下运动，升降杆93可升降的套设在固定杆92内。

当障碍物传感器8检测到存在的障碍物高于预设高度时，将其信号反馈至控制器6，控制器6开启驱动电机91，由驱动电机91驱动升降杆93从固定杆92内伸出，达到预设高度，使机器人底部与壁面保持预设高度的距离。

其中，越障轮组件10包括倒“V”形结构的支撑座102、旋转轴101以及滚轮103，支撑座102的上端通过旋转轴101铰接在升降组件9上，支撑座102的下端连接滚轮103。

当障碍物传感器8检测到存在的障碍物低于预设高度时，本实施例中的越障轮组件10可翻越较低高度的障碍物，支撑座102可在旋转轴101的带动下，改变旋转角度，滚轮103可顺沿障碍物攀爬至障碍物上方，即随着障碍物的外形轮廓，改变支撑座102的旋转角度，从而实现攀爬障碍物。

为了增加摩擦力，滚轮103的边缘采用防滑材料制成，以增加滚轮和壁面的摩擦系数，从而可以降低K的值，实现节能。

本发明提供一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法：

机器人先计算装载物品后的总重力，然后依据总重力确定电磁铁的工作电流，从而使得产品更加稳定工作。机器人运动时，距离探测器检测本体底部距离导磁体的距离，并将距离信息传输至控制器，同时，障碍物传感器对前方物体的高度进行检测，并将障碍物高度信息传输至控制器；当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度大于预设值时，机器人底部抬高，同时调节通过电磁铁的电流，从而改变吸附力，有效防止机器人裂痕造成的机器人坠落；并且电流是动态调节的，使得吸附力不会过大，机器人的运动不会造成能源浪费。

电磁铁距离导磁体的距离为电磁铁距离导磁体的距离为6-10mm，如果大于10mm，则磁场不够集中，造成能源浪费，如果小于6mm，则可能由于壁面的不平整造成干涉。

机器人装载货物后的总重力为G,所述电磁铁的吸附力T=KG,3<K<10，若干K<3,机器人工作不稳定，可能由于某些意外原因导致机器人坠落，如果K>10，则机器人沿壁面运动的阻力较大，造成能源浪费。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims

1.一种基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人包括本体、设置在本体底部的距离探测器、电磁铁、升降组件以及越障轮组件，设置在本体上部的压力传感器，位于本体前部的障碍物传感器，以及设置在本体内部的控制器和存储器；其中，所述越障轮组件包括倒“V”形结构的支撑座、旋转轴以及滚轮，所述支撑座的上端通过旋转轴铰接在所述升降组件上，所述支撑座的下端连接滚轮；

所述控制方法包括以下步骤：

机器人准备工作时，先将机器人设置在平地上，检测压力传感器的数据并传输至控制器，所述控制器依据压力传感器的数据计算机器人装载物品后的总重力并存储至存储器；

将机器人吸附于垂直设置的导磁体上，控制器依据机器人的总重力确定通过电磁铁的初始电流，从而使机器人吸附于导磁体上；

机器人沿着导磁体运动时，所述距离探测器检测本体底部距离导磁体的距离，并将距离信息传输至控制器，同时，所述障碍物传感器对前方物体的高度进行检测，并将障碍物高度信息传输至控制器；

当障碍物传感器检测到前方的障碍物高度大于预设值时，所述控制器控制升降组件升起，使机器人底部与壁面保持预设高度；同时所述控制器依据存储器中的对照表调节通过电磁铁的电流。

2.根据权利要求1所述的基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，其特征在于，所述电磁铁距离导磁体的距离为6-10mm。

3.根据权利要求1所述的基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人装载货物后的总重力为G,所述电磁铁的吸附力T=KG,3<K<10。

4.根据权利要求1所述的基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，其特征在于，所述升降组件包括驱动电机、固定杆以及升降杆，所述驱动电机设于所述本体内部，用于驱动所述升降杆做竖直方向的上下运动，所述升降杆可升降的套设在所述固定杆内。

5.根据权利要求1所述的基于磁吸附爬壁机器人的控制方法，其特征在于，所述障碍物传感器为超声波传感器，所述超声波传感器用于检测来自障碍物的反射波。