CN110920767A - 一种电磁吸附六足攀爬机器人 - Google Patents

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赵章焰
桂宏凡
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
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Abstract

本发明提供一种电磁吸附六足攀爬机器人，包括身体部分和腿部机构，其特征在于：所述身体部分包括身体支架，身体支架中部两侧和前后端两侧共设有六组外伸支架，与六组腿部机构连接，所述腿部机构包括若干段旋转连接的转动机构，所述转动机构上设有数字舵机和舵机支架，所述腿部机构末端通过直形球头杆段关节轴承连接电控永磁吸盘，电控永磁吸盘底部设有薄膜电阻应变片，所述身体部分上设有控制器部分和电池组件给腿部机构供电，控制腿部机构运动。本发明提供的机器人，其特制带电控永磁吸盘的六足可以让它在港口岸桥起重机的外表面进行自由爬行，在任意的空间位置下机器人都可以稳定吸附在金属壁表面，适合在各类金属壁面上应用推广。

Description

一种电磁吸附六足攀爬机器人
技术领域
本发明属于机器人研究领域，具体涉及一种基于电磁铁吸附原理设计的金属壁攀爬机器人。
背景技术
我国在港口起重机领域占有重要地位，以振华重工为代表中国企业世界起重机板块牢牢占据着一席之地。起重机，尤其是大型岸桥起重机的监控与检修也变得越来越重要。
金属设备的无损检测主要有X射线无损探伤、电磁超声、超声波、涡流探伤、漏磁探伤、渗透探伤、磁粉探伤等，本发明可以携带的检测设备仪器，不需要工人携带仪器到起重机上进行检测，简化起重机安全评价和寿命评估，间接提高起重机的安全性，具有较大的研究意义和应用前景。由于起重机体积较大、结构复杂，检测人员工作量大，安全性低，而且起重机有些部分难以检测。起重机的超声波探伤交由机器人完成将能够大大提高工人的安全性与生产效率。
因此，本发明拟设计一种攀爬机器人，能在起重机结构表面移动攀爬，并能承载相机等图传设备进行图像信息回传降低工人的劳动强度，提高生产效率。
经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号201810274719.2，该技术公开了一种磁力多足爬壁机器人。其结构包括六个带电磁铁三自由度腿部机构，三个伺服电机驱动的万向轮，控制板，电池以及其他必要结构。该机器人可以利用六足机械腿越障，轮式运动，提高环境适应能力。但该机构结构复杂，运用电机较多，控制困难，可靠性有待提高。
针对现有技术的不足，本发明开发一种可以携带相关设备在港口起重机上全方位工作的攀爬机器人。本发明利用电磁铁吸附原理，巧妙地与六足机器人联系起来，使攀爬机器人可以在金属壁面上攀爬，达到全方位移动的目的。与普通六足机器人相比，本发明可以在金属壁面上攀爬，并且具有低成本与高可靠性的优点。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种电磁吸附六足攀爬机器人，包括身体部分和腿部机构，其特征在于：所述身体部分包括身体支架，身体支架中部两侧和前后端两侧共设有六组外伸支架，与六组腿部机构连接，所述腿部机构包括若干段旋转连接的转动机构，所述转动机构上设有数字舵机和舵机支架，所述腿部机构末端通过直形球头杆段关节轴承连接电控永磁吸盘，电控永磁吸盘底部设有薄膜电阻应变片，所述身体部分上设有控制器部分和电池组件给腿部机构供电，控制腿部机构运动。
所述身体部分包括上下双层支架，双层支架中部设有锂电池包，用于给机构整体供电。
所述控制器部分包括树莓派开发板，舵机控制板，九轴加速度陀螺仪和GPS模块，树莓派开发板驱动舵机控制板控制机器人每条腿上的数字舵机，从而控制机器人的运动，九轴加速度陀螺仪实时监测机器人的加速度和运动方向，GPS模块实时监测机器人所处位置，足底薄膜电阻应变片实时检测足底的压力值便于树莓派开发板控制电控永磁吸盘电流的大小。
所述身体部分前端中部设有微型无线传输摄像头，方便查看机器人前方地形，微型无线传输摄像头通过内置WiFi模块实现数据传输。
所述腿部机构足端电控永磁吸盘的外轮廓表面均布了大头针，大头针用不锈钢喉箍卡固定，并且大头针的底部针尖突出电控永磁吸盘底部约0.1mm。
本发明具有如下优点：
本发明提供的机器人，其特制带电控永磁吸盘的六足可以让它在港口岸桥起重机的外表面进行自由爬行，在任意的空间位置下机器人都可以稳定吸附在金属壁表面。搭载的微型无线传输摄像头能通过WiFi模块实时回传数据进行分析。本机器人同样适用于船体侧面等平面或大曲面金属壁的裂纹检测，具备极强的自适应性，适合在各类金属壁面上应用推广。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是机器人的身体部分示意图；
图3是机器人腿部机构示意图；
图4为机器人腿部机构足端示意图；
图中，Ⅰ-腿部机构，Ⅱ-身体部分，1-身体支架，2-微型无线传输摄像头，3-锂电池包，4-控制器部分，5-薄膜电阻应变片，6-电控永磁吸盘，7-直杆形球头杆段关节轴承，8-舵机支架，9-数字舵机，10-大头针，11-不锈钢喉箍卡。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种电磁吸附六足攀爬机器人包括：腿部机构Ⅰ，身体部分Ⅱ。
如图2所示，本发明的身体部分Ⅱ包括：身体支架1，微型无线传输摄像头2，锂电池包3，控制器部分4。身体支架1是机器人身体的支撑骨架，微型无线传输摄像头2安装在身体支架1的前端方便查看机器人前方地形，锂电池包3安装在身体支架1中间可以降低机器人重心，控制器部分4安装在身体支架1上部便于快速安装和调试。控制器部分4是机器人控制的核心部分，包含了树莓派开发板，舵机控制板，九轴加速度陀螺仪和GPS模块。树莓派开发板驱动舵机控制板控制机器人每条腿上的数字舵机9，从而控制机器人的运动，九轴加速度陀螺仪可以实时监测机器人的加速度和运动方向，GPS模块可以实时监测机器人所处位置，足底薄膜电阻应变片5可以实时检测足底的压力值便于树莓派开发板器控制电控永磁吸盘6电流的大小。
如图3所示机器人的腿部机构由薄膜电阻应变片5，电控永磁吸盘6，直杆形球头杆段关节轴承7，舵机支架8，数字舵机9、大头针10和不锈钢喉箍卡11组成。控制器部分4通过控制每条腿上的数字舵机9从而控制了每条腿的运动，当机器人攀爬导磁金属壁表面时，机器人腿部机构的电控永磁吸盘6可以通过直杆形球头杆段关节轴承7微调电控永磁吸盘6和壁面的角度，从而保证电控永磁吸盘6和壁面的接触面积最大，保障了机器人的足底最大的磁吸附力。
如图4所示是图3机器人腿部机构的足部放大图，电控永磁吸盘6的外轮廓均布了大头针10，大头针10用不锈钢喉箍卡11固定，并且大头针10的针尖突出电控永磁吸盘6底部约0.1mm，当电控永磁吸盘和壁面接触时控制器部分4给电控永磁吸盘6断电，从而产生磁吸附力，电控永磁吸盘6外轮廓均布的大头针10的针尖嵌入钢铁壁面的油漆中产生摩擦学中的犁沟效应，极大地增大了电控永磁吸盘6和壁面间的摩擦力，这样机器人就可以在起重机结构表面移动攀爬了。机器人使用一段时间后大头针10会磨损，但是大头针10价格便宜，更换方便。
本发明提供的一种磁吸附金属六足攀爬机器人，包括机器人本体、自主设计的带电控永磁吸盘的三自由度腿部机构、每个腿部的末端由球头杆端关节轴承固定一个电控永磁吸盘，电控永磁吸盘是一种断电保持型电磁吸盘，通电吸盘无吸附力，断电保持永磁吸附，这样可以确保机器人意外断电后仍然可以牢固吸附在壁面上，电控永磁吸盘的底部粘上薄膜压力传感器，可以实时监测每个足底的压力，电控永磁吸盘外轮廓均布了大头针,针尖突出电控永磁吸盘底部0.1mm并且用不锈钢喉箍卡固定，虽然减小了电控永磁吸盘吸力，但是电控永磁吸盘和壁面的摩擦系数从0.1增大到了0.5，增大了电控永磁吸盘和壁面的摩擦力，控制器根据足底的压力值实时调整姿态，使机器人爬行过程更加稳妥，机器人还配备了九轴加速度陀螺仪和GPS模块，可以获得机器人的实时高度、方向、运动速度等信息。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (5)

1.一种电磁吸附六足攀爬机器人，包括身体部分和腿部机构，其特征在于：所述身体部分包括身体支架，身体支架中部两侧和前后端两侧共设有六组外伸支架，与六组腿部机构连接，所述腿部机构包括若干段旋转连接的转动机构，所述转动机构上设有数字舵机和舵机支架，所述腿部机构末端通过直形球头杆段关节轴承连接电控永磁吸盘，电控永磁吸盘底部设有薄膜电阻应变片，所述身体部分上设有控制器部分和电池组件给腿部机构供电，控制腿部机构运动。
2.如权利要求1所述的一种电磁吸附六足攀爬机器人，其特征在于：所述身体部分包括上下双层支架，双层支架中部设有锂电池包，用于给机构整体供电。
3.如权利要求1所述的一种电磁吸附六足攀爬机器人，其特征在于：所述控制器部分包括树莓派开发板，舵机控制板，九轴加速度陀螺仪和GPS模块，树莓派开发板驱动舵机控制板控制机器人每条腿上的数字舵机，从而控制机器人的运动，九轴加速度陀螺仪实时监测机器人的加速度和运动方向，GPS模块实时监测机器人所处位置，足底薄膜电阻应变片实时检测足底的压力值便于树莓派开发板控制电控永磁吸盘电流的大小。
4.如权利要求1所述的一种电磁吸附六足攀爬机器人，其特征在于：所述身体部分前端中部设有微型无线传输摄像头，方便查看机器人前方地形，微型无线传输摄像头通过内置WiFi模块实现数据传输。
5.如权利要求1所述的一种电磁吸附六足攀爬机器人，其特征在于：所述腿部机构足端电控永磁吸盘的外轮廓表面均布了大头针，大头针用不锈钢喉箍卡固定，并且大头针的底部针尖突出电控永磁吸盘底部约0.1mm。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112935700A (zh) * 2021-02-22 2021-06-11 三峡大学 高压输电铁塔爬行巡检修复自动化设备及方法
CN113460187A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 河海大学常州校区 一种攀爬检测机器人
CN114148552A (zh) * 2021-12-14 2022-03-08 浙江大学湖州研究院 一种航天器表面吸附爬行及操作机器人
CN114291179A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 江苏镌极特种设备有限公司 一种多足爬壁机器人
CN114313046A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 武汉理工大学 一种六足爬壁机器人及其步态控制方法
CN114313047A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 奇弩(中国)有限公司 一种多足爬壁机器人及其电磁吸附式足端结构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428652A (zh) * 2007-11-07 2009-05-13 中国科学院沈阳自动化研究所 冰雪面移动机器人
CN202237085U (zh) * 2011-08-29 2012-05-30 河南省电力公司郑州供电公司 铁塔攀爬防滑装置
CN104048139A (zh) * 2014-05-26 2014-09-17 西南石油大学 一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人
CN108100067A (zh) * 2018-01-08 2018-06-01 孙忠 磁吸附单元及磁吸附履带
CN109131621A (zh) * 2018-09-04 2019-01-04 洛阳清展智能科技有限公司 一种六足仿生式电厂锅炉水冷壁检测维修爬壁机器人
CN208698923U (zh) * 2018-08-31 2019-04-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 磁性爬壁机器人及爬壁机器人系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428652A (zh) * 2007-11-07 2009-05-13 中国科学院沈阳自动化研究所 冰雪面移动机器人
CN202237085U (zh) * 2011-08-29 2012-05-30 河南省电力公司郑州供电公司 铁塔攀爬防滑装置
CN104048139A (zh) * 2014-05-26 2014-09-17 西南石油大学 一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人
CN108100067A (zh) * 2018-01-08 2018-06-01 孙忠 磁吸附单元及磁吸附履带
CN208698923U (zh) * 2018-08-31 2019-04-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 磁性爬壁机器人及爬壁机器人系统
CN109131621A (zh) * 2018-09-04 2019-01-04 洛阳清展智能科技有限公司 一种六足仿生式电厂锅炉水冷壁检测维修爬壁机器人

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112935700A (zh) * 2021-02-22 2021-06-11 三峡大学 高压输电铁塔爬行巡检修复自动化设备及方法
CN113460187A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 河海大学常州校区 一种攀爬检测机器人
CN114148552A (zh) * 2021-12-14 2022-03-08 浙江大学湖州研究院 一种航天器表面吸附爬行及操作机器人
CN114148552B (zh) * 2021-12-14 2023-06-06 浙江大学湖州研究院 一种航天器表面吸附爬行及操作机器人
CN114313046A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 武汉理工大学 一种六足爬壁机器人及其步态控制方法
CN114291179A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 江苏镌极特种设备有限公司 一种多足爬壁机器人
CN114313047A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 奇弩(中国)有限公司 一种多足爬壁机器人及其电磁吸附式足端结构
CN114291179B (zh) * 2022-01-06 2022-10-18 江苏镌极特种设备有限公司 一种多足爬壁机器人

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