CN213034634U - 特种设备受限空间检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供特种设备受限空间检测机器人，属于机器人应用技术领域。本实用新型提供的机器人为具有四肢的类人形机器人，机器人上安装有摄像头、中央控制器和电源，机器人能够直立行走、弯腰和爬行，机器人的四肢均装有电磁铁，电磁铁与中央控制器电路连接，通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位的视觉检测。本实用新型所提供的四肢及驱动机构的结构相比现有的机器人四肢结构更加简单，且易于安装电磁铁进行智能控制。

Description

特种设备受限空间检测机器人

【技术领域】

本实用新型涉及机器人应用技术领域，具体涉及特种设备受限空间检测机器人。

【背景技术】

特种设备受限空间由于空间狭小，无法进行人工检测，目前，国内外有相关的管道检测和容器检测系统有内窥镜，容器镜、管道爬行装置等检测设备，但是这些设备都不同程度的存在一些应用盲点，如内窥镜无法控制导向达到预定位置，无光学变焦，景深小；容器镜在内部存在障碍物时，存在视野遮挡受限的问题。管道爬行装置，虽然能够携带探头或摄像头在容器及管道内爬行，实现无损检测的自动化，给人们带来很大方便。但目前的爬行机器人只能在小空间内平面行走，无法在容器或特殊机构的侧壁、顶部或倾斜部位行走进行视觉检测，从而检测的范围有限，难以实现全面覆盖。

【实用新型内容】

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供特种设备受限空间检测机器人，该机器人为类人形，其四肢均装有电磁铁，通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位的视觉检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

特种设备受限空间检测机器人，所述机器人为具有四肢的类人形机器人，机器人上安装有摄像头、中央控制器和电源，机器人能够直立行走、弯腰和爬行，且所述机器人的四肢均装有电磁铁，所述电磁铁与所述中央控制器电路连接，通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位视觉检测。

本实用新型中，优选地，所述摄像头安装在机器人的头部，所述头部通过头部驱动机构与上身座连接；所述头部设有头面盖，所述头部驱动机构包括头左右转动轴、头上下转动轴、头上下转动伺服电机和头左右旋转伺服电机；所述头面盖下端连接头左右转动轴上端，所述头左右转动轴下端依次垂直贯穿上身座和头上下转动轴并进入头上下转动轴内部，所述头左右转动轴下端与头左右旋转伺服电机的输出轴固定连接，头左右旋转伺服电机驱动头左右转动轴左右旋转，所述头左右旋转伺服电机安装在头上下转动轴内部或者与上身座内部；所述头上下转动轴的两端均通过头上下运动轴端轴承固定在机器人上身座内部，所述头上下转动轴的其中一端与头上下转动伺服电机的输出轴连接，头上下转动伺服电机驱动头上下转动轴旋转，所述头上下转动伺服电机固定在上身座内部；所述头上下转动伺服电机和头左右旋转伺服电机均与中央控制器电路连接。

本实用新型中，优选地，所述机器人设有上身座，上身座的下端为下身座，下身座靠近下端的左右两侧分别设置有左下肢和右下肢，所述左下肢和右下肢分别由各自的直立行走驱动机构驱动；所述直立行走驱动机构包括直立伺服电机、直立齿轮组，所述直立齿轮组由直立伺服电机驱动其转动；所述左下肢主要由第一固定件、转动轮轴、上转动轮、下转动轮、传动连接杆、电磁铁连接架、电磁铁连接架转轴、电磁铁支架、电磁铁支架转轴、电磁铁、第二固定件组成；所述传动连接杆左侧上下端各设置一个凸起部；所述第一固定件平行靠近下身座的左外侧壁，所述转动轮轴依次贯穿第一固定件、下身座左侧壁，并通过轴承与下身座左侧壁、第一固定件均转动连接，转动轮轴的一端位于下身座内部，且该端的环形外侧固定套设所述直立齿轮组，转动轮轴的另一端位于第一固定件内部，且该另一端外侧固定套设有上转动轮，所述传动连接杆上端的凸起部通过轴承偏心装配在上转动轮上，传动连接杆下端的凸起部通过轴承偏心装配在下转动轮上；所述电磁铁连接架上水平设置有电磁铁连接架转轴，电磁铁连接架转轴的左端通过轴承转动连接在第一固定件上，电磁铁连接架转轴的右端穿过下转动轮后通过轴承装配在第二固定件上，电磁铁连接架转轴与下转动轮的中心为固定连接；所述电磁铁支架为U形框架，电磁铁支架的两侧通过电磁铁支架转轴和轴承转动装配在电磁铁连接架上，所述电磁铁支架的底面还开设装配孔，电磁铁的固定螺丝穿过所述装配孔螺纹连接所述电磁铁，从而将电磁铁固定在电磁铁支架上；所述右下肢的结构与左下肢的结构相一致，且右下肢的结构与左下肢对称，所述右下肢由右下肢的驱动机构驱动其动作，右下肢的驱动机构包括右下肢的直立齿轮组、右下肢的直立伺服电机，右下肢的直立齿轮组由右下肢的直立伺服电机驱动其转动；所述左下肢的直立伺服电机、右下肢的直立伺服电机、左下肢的电磁铁、右下肢的电磁铁均与中央控制器电路连接。

本实用新型中，优选地，所述上身座靠近肩膀的左右两侧分别设置有左臂和右臂，所述左臂的结构与左下肢的结构相同，所述左臂由左臂的驱动机构驱动其动作，所述左臂的驱动机构包括左臂的直立伺服电机、左臂的直立齿轮组，左臂的直立齿轮组由左臂的直立伺服电机驱动其转动；所述右臂的结构与右下肢的结构相同，所述右臂由右臂的驱动机构驱动其动作，所述右臂的驱动机构包括右臂的直立伺服电机、右臂的直立齿轮组，右臂的直立齿轮组由右臂的直立伺服电机驱动其转动；所述左臂的直立伺服电机、右臂的直立伺服电机、左臂的电磁铁、右臂的电磁铁均与中央控制器电路连接。

本实用新型中，优选地，所述左臂、右臂、左下肢、右下肢各自连接有爬行驱动机构，所述爬行驱动机构包括爬行齿轮组、爬行伺服电机；所述左下肢的转动轮轴位于下身座内部的部分固定套设左下肢的爬行齿轮组，所述左下肢的爬行齿轮组由左下肢的爬行伺服电机驱动；所述右臂与右臂爬行驱动机构的连接方式、左臂与左臂爬行驱动机构的连接方式、右下肢与右下肢爬行驱动机构的连接方式均和左下肢与左下肢的爬行驱动机构的连接方式等同；各所述爬行伺服电机均与所述中央控制器电路连接。

本实用新型中，优选地，所述中央控制器通过无线通信模块与智能终端连接，将摄像头采集的图像信息传输到智能终端进行实时监控。

本实用新型中，优选地，所述电源为充电电池，所述充电电池与中央控制器电路连接，并为各用电单元提供电能。

本实用新型中，优选地，还包括遥控操作平台，所述遥控操作平台与所述中央控制器通过无线通信模块进行通信。

本实用新型中，优选地，所述遥控操作平台设置前、后、左、右运动的行进控制杆，并设置弯腰键、直立键、抬头键、头左转键、头右转键、低头键。

本实用新型还提供上述特种设备受限空间检测机器人的控制方法，包括直立行走的控制方法，具体为：

(1)初始状态：机器人处于直立状态，通过中央控制器控制左下肢的电磁铁与右下肢的电磁铁处于通电状态，吸附在受限空间容器中的作业面；中央控制器接收到前进指令后，进行以下控制步骤；

(2)左下肢动作：控制左下肢的电磁铁断电，控制左下肢的直立伺服电机转动一定角度，左下肢的电磁铁经驱动向前移动，同步右下肢的电磁铁处于通电状态，同时控制右下肢的直立伺服电机转动，驱动右下肢的直立齿轮组带动右下肢的转动轮轴旋转，机器人的身体向前倾斜一定的角度，当左下肢的电磁铁接触到作业面时，控制左下肢的电磁铁通电，与工作面吸附，左下肢前进一定的距离；在左下肢的电磁铁通电的同时，控制左下肢的的直立伺服电机反转，带动左下肢的直立齿轮组反转；

(3)右下肢动作：步骤(2)中左下肢的电磁铁通电的同时，中央控制器还控制右下肢的电磁铁断电，以及控制右下肢的直立伺服电机转动一定角度，右下肢的电磁铁经驱动向前移动，且同时控制左下肢的直立伺服电机转动，驱动左下肢的直立齿轮组带动左下肢的转动轮轴旋转，机器人的身体向前倾斜一定的角度，当右下肢的电磁铁重新接触到作业面时，中央控制器控制右下肢的电磁铁接通，右下肢的电磁铁与作业面吸附，右下肢前进一定的距离；在右下肢的电磁铁接通的同时，中央控制器控制右下肢的直立伺服电机反转一定角度，带动右下肢的直立齿轮组反转；

(4)右下肢的电磁铁接通的同时，重复步骤(2)和(3)，达到交替通电、断电前进的目的；

(5)上肢的控制：步骤(2)中央控制器控制左下肢的直立伺服电机转动一定角度的同时，控制右臂的直立伺服电机转动一定的角度，带动右臂向前摆动，控制左臂的直立伺服电机反转一定角度，带动左臂向后摆动；当步骤(2)中央控制器控制左下肢的直立伺服电机反转的同时，控制右臂的直立伺服电机反转一定角度，带动右臂向后摆动，控制左臂的直立伺服电机也转动一定角度，带动左臂向前摆动；当步骤(3)中央控制器控制右下肢的直立伺服电机转动的同时，控制左臂的直立伺服电机也转动一定角度，带动左臂向前摆动，控制右臂的直立伺服电机反转一定角度，带动右臂向后摆动；当步骤(3)中央控制器控制右下肢的直立伺服电机反转的同时，控制左臂的直立伺服电机反转一定角度，带动左臂向后摆动，控制右臂的直立伺服电机转动一定角度，带动右臂向前摆动。

本实用新型还通过上述特种设备受限空间检测机器人的爬行控制方法，具体为：

(1)控制机器人弯腰至爬行初始状态：机器人初始处于直立状态，通过中央控制器控制左下肢的电磁铁与右下肢的电磁铁处于通电状态，吸附在受限空间容器中的作业面，中央控制器控制左下肢的直立伺服电机、右下肢的直立伺服电机同时转动，直到左臂的电磁铁和右臂的电磁铁接触到作业面，同步控制左臂的电磁铁和右臂的电磁铁通电吸附在作业面，此时处于爬行状的初始状态；

(2)爬行的控制：中央控制器接受到爬行的指令后，将左臂的电磁铁和右下肢的电磁铁断电；控制左臂的爬行伺服电机转动，从而驱动左臂的爬行齿轮组带动左臂的电磁铁连接架向前运动，同步控制右下肢爬行伺服电机转动，驱动右下肢的爬行齿轮组带动右下肢的电磁铁连接架向前运动，同步控制右臂的爬行伺服电机转动，驱动右臂的爬行齿轮组带动右臂的电磁铁连接架向前弯曲，同步控制左下肢的爬行伺服电机转动，驱动左下肢的爬行齿轮组带动左下肢的电磁铁连接架向前弯曲；当左臂的电磁铁和右下肢的电磁铁接触作业面时，控制左臂的电磁铁和右下肢的电磁铁通电吸附作业面，右臂的电磁铁和左下肢的电磁铁断电，同时四组驱动伺服电机反转一定角度使得机器人向上行进；随后即控制右臂的爬行伺服电机转动，驱动右臂的爬行齿轮组带动右臂向前运动，同步控制左下肢的爬行伺服电机驱动转动，驱动左下肢的爬行齿轮组带动左下肢的电磁铁支架向前运动，同步控制左臂的爬行伺服电机转动，驱动左臂的爬行齿轮组合带动左臂的电磁铁支架向前弯曲，同步控制右下肢的爬行伺服电机转动，驱动右下肢的爬行齿轮组带动右下肢的电磁铁支架向前弯曲，当右臂的电磁铁和左下肢的电磁铁接触到作业面时，右臂的电磁铁和左下肢的电磁铁通电吸附在作业面；重复步骤(2)的以上动作完成爬行动作。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的机器人为类人形，其四肢均装有电磁铁，可通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位的视觉检测。

2、本实用新型中机器人的四肢采用第一固定件和第二固定件作为四肢外壳，由转动轮轴、上转动轮、下转动轮、传动连接杆组成连动机构，并由电机和齿轮驱动形成下转动轮的摆动；将电磁铁连接架通过轴承转动安装在第一固定件和第二固定件上，且电磁铁连接架固定在下转动轮上，实现下转动轮带动电磁铁连接架的摆动；将电磁铁支架安装在电磁铁连接架上，并通过固定螺丝将电磁铁固定在电磁铁支架上，实现电磁铁跟随电磁铁连接架摆动；上述结构相比现有的机器人四肢结构更加简单，且易于安装电磁铁进行智能控制。

【附图说明】

图1为本实用新型特种设备受限空间检测机器人的功能示意图；

图2为本实用新型特种设备受限空间检测机器人的外观示意图；

图3为本实用新型特种设备受限空间检测机器人中头部的装配示意图；

图4为本实用新型特种设备受限空间检测机器人中左下肢的装配示意图；

图5为本实用新型特种设备受限空间检测机器人的控制原理图。

其中，01摄像头；02头面盖；03头左右旋转伺服电机；04头上下运动轴端轴承；05上身座；06左臂的直立伺服电机；07左臂的爬行伺服电机；08左臂的直立齿轮组；09左臂的爬行齿轮组；10左臂的第一固定件；11左臂的第二固定件；12左臂的电磁铁连接架转轴；13显示屏；14行进控制杆；15弯腰键；16直立键；17抬头键；18低头键；19头右转键；20头左转键；21遥控操作平台；22左臂的电磁铁支架；23左臂的电磁铁；24左下肢的第一固定件；25左下肢的电磁铁连接架转轴；26左下肢的传动连接杆；27左下肢的电磁铁支架；28左下肢的电磁铁支架转轴；29左下肢的电磁铁；30左下肢的爬行齿轮组；31左下肢的直立齿轮组；32左下肢的直立伺服电机；33左下肢的爬行伺服电机；34右下肢的直立伺服电机；35右下肢的爬行伺服电机；36右下肢的爬行齿轮组；37右下肢的直立齿轮组；38右下肢的电磁铁；39右下肢的电磁铁支架；40右下肢的电磁铁连接架转轴；41右下肢的传动连接杆；42右下肢的第二固定件；43右臂的爬行伺服电机；44右臂的直立伺服电机；45右臂的电磁铁；46右臂的电磁铁连接架转轴；47右臂的传动连接杆；48-右臂的第二固定件；49右臂的第一固定件；50右臂的爬行齿轮组；51右臂的直立齿轮组；52头上下转动伺服电机；53头上下转动轴；54头下盖；55头左右转动轴；56左下肢的第二固定件；57轴承；58左下肢的下转动轮；59左下肢的电磁铁连接架；60装配孔；61固定螺丝；62左下肢的转动轮轴；63左下肢的上转动轮。

【具体实施方式】

为了更清楚地表达本实用新型，以下通过具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供一种特种设备受限空间检测机器人，用于铁磁性设备受限空间的检测，其是一种具有四肢的类人形机器人，机器人上安装有摄像头01、中央控制器和电源，摄像头01用于采集受限空间内部的图像，中央控制器用于机器人动作的协调控制和与外部进行通信，该机器人能够直立行走、弯腰和爬行，本实用新型的改进点之一在于机器人的四肢均装有电磁铁，电磁铁与中央控制器电路连接，通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位视觉检测。

针对该检测机器人，本实用新型的实施例具体将摄像头01安装在机器人的头部，本实用新型还对头部及头部的控制进行如下设置，参见图1和图3，头部通过头部驱动机构与上身座05连接；头部设有头面盖02和头下盖54，摄像头01具体安装在头面盖02的正面；头部驱动机构包括头左右转动轴55、头上下转动轴53、头上下转动伺服电机52和头左右旋转伺服电机03；头面盖02下端通过固定件固定连接头左右转动轴55上端，头左右转动轴55下端依次垂直贯穿上身座05和头上下转动轴53并进入头上下转动轴53内部，头左右转动轴55下端与头左右旋转伺服电机03的输出轴固定连接，头左右旋转伺服电机03驱动头左右转动轴55左右旋转，头左右转动轴55左右旋转的同时会带动头盖面和摄像头01转动，对空间内部进行左右扫描；具体安装时，头左右旋转伺服电机03安装在头上下转动轴53内部或者与上身座05内部。头上下转动轴53的两端均通过头上下运动轴端轴承04固定在机器人上身座05内部，呈水平状态，头上下转动轴53的其中一端与头上下转动伺服电机52的输出轴连接，头上下转动伺服电机52驱动头上下转动轴53旋转，头上下转动轴53旋转的同时会带动头面盖02和摄像头01转动，对空间进行上下扫描，具体安装时，头上下转动伺服电机52固定在上身座05内部；头上下转动伺服电机52和头左右旋转伺服电机03均与中央控制器电路连接。

受限空间由于空间的狭小，要求机器人结构尽量简单、体型小、易于控制；为同时满足功能的要求和体型的要求，本实用新型对机器人的四肢结构和驱动机构进行改进。具体地，为实现该检测机器人的直立行走，本实用新型的实施例具体设置上身座05，上身座05的下端为下身座，下身座靠近下端的左右两侧分别设置有左下肢和右下肢，左下肢和右下肢分别由各自的直立行走驱动机构驱动；各直立行走驱动机构包括直立伺服电机、直立齿轮组，直立齿轮组由直立伺服电机驱动其转动；左下肢和右下肢的结构在构成上相同，但两者的结构对称，为了简洁地进行表达，先只对左下肢的结构进行详细描述，本领域技术人员根据对称的原理可以直接得到右下肢的结构。

参见图2，左下肢主要由左下肢的第一固定件24、左下肢的转动轮轴62、左下肢的上转动轮63、左下肢的下转动轮58、左下肢的传动连接杆26、左下肢的电磁铁连接架59、左下肢的电磁铁连接架转轴25、左下肢的电磁铁支架27、左下肢的电磁铁支架转轴28、左下肢的电磁铁29、左下肢的第二固定件56组成；左下肢的传动连接杆26左侧上下端各设置一个凸起部；左下肢的第一固定件24和左下肢的第二固定件56不仅作为左下肢的外壳，还为其他组成部件的安装提供支点，左下肢的第一固定件24和左下肢的第二固定件56相互可拆卸扣合形成一个整体，左下肢的第一固定件24平行靠近在下身座的左外侧壁，左下肢的转动轮轴62左端依次贯穿左下肢的第一固定件24、下身座左侧壁，并通过轴承与下身座左侧壁、左下肢的第一固定件24均转动连接，基于该结构，左下肢的第一固定件24也可以相对上身座05摆动；左下肢的转动轮轴62的左端位于下身座内部，且该端的环形外侧固定套设左下肢的直立齿轮组31，左下肢的转动轮轴62的右端位于左下肢的第一固定件24内部，且该端外侧固定套设有左下肢的上转动轮63，左下肢的传动连接杆26上端的凸起部通过轴承偏心装配在左下肢的上转动轮63上，左下肢的传动连接杆26下端的凸起部通过轴承偏心装配在左下肢的下转动轮58上；左下肢的电磁铁连接架59上左右两侧开设有轴孔，轴孔内水平设置有左下肢的电磁铁连接架转轴25，左下肢的电磁铁连接架转轴25的左端穿过轴孔后通过轴承转动连接在左下肢的第一固定件24上，左下肢的电磁铁连接架转轴25的右端穿过左下肢的下转动轮58以及轴孔后通过轴承装配在左下肢的第二固定件56上，左下肢的电磁铁连接架转轴25与左下肢的下转动轮58的中心为固定连接；左下肢的电磁铁支架27优选为U形框架，左下肢的电磁铁支架27的两侧通过左下肢的电磁铁支架转轴28和轴承57转动装配在左下肢的电磁铁连接架59上，即左下肢的电磁铁支架27的两侧与电磁铁连接架59两侧对应开设有轴孔，电磁铁支架转轴28穿过左下肢的电磁铁支架27的两侧的轴孔以及穿过电磁铁连接架59两侧的轴孔。左下肢的电磁铁支架27的底面还开设装配孔60，左下肢的电磁铁29的固定螺丝61穿过装配孔60螺纹连接左下肢的电磁铁29，从而将左下肢的电磁铁29固定在左下肢的电磁铁支架27上。

右下肢的结构与左下肢的结构相一致，且右下肢的结构与左下肢对称，在此不作赘述。右下肢由右下肢的驱动机构驱动其动作，右下肢的驱动机构包括右下肢的直立齿轮组37、右下肢的直立伺服电机34，右下肢的直立齿轮组37由右下肢的直立伺服电机34驱动其转动；

左下肢的直立伺服电机32、右下肢的直立伺服电机34、左下肢的电磁铁29、右下肢的电磁铁38均与中央控制器电路连接。

基于上述结构，当左下肢的直立伺服电机32转动时，驱动左下肢的直立齿轮组31转动，带动左下肢的上传动轮63转动，左下肢的上转动轮63带动左下肢的传动连接杆26上下转动，左下肢的传动连接杆26带动左下肢的下转动轮58上下转动，左下肢的下转动轮58带动左下肢的电磁铁连接架转轴25转动，从而带动左下肢的电磁铁连接架59发生转动，使左下肢向前抬起一定的高度，左下肢的电磁铁29保持为竖直的状态，此时，通过控制右下肢的直立伺服电机32转动，使机器人身体前倾，则左下肢的电磁铁29落下接触作业面，左下肢得以前进一段距离。

本实用新型的机器人的上身座05靠近肩膀的左右两侧分别设置有左臂和右臂，在本实用新型的一些具体实施例中，优选左臂的结构与左下肢的结构相同，左臂由左臂的驱动机构驱动其动作，左臂的驱动机构包括左臂的直立伺服电机06、左臂的直立齿轮组08，左臂的直立齿轮组08由左臂的直立伺服电机06驱动其转动；优选右臂的结构与右下肢的结构相同，右臂由右臂的驱动机构驱动其动作，右臂的驱动机构包括右臂的直立伺服电机44、右臂的直立齿轮组51，右臂的直立齿轮组51由右臂的直立伺服电机44驱动其转动；左臂的直立伺服电机06、右臂的直立伺服电机44、左臂的电磁铁23、右臂的电磁铁45均与中央控制器电路连接。

基于上述机器人的结构，本实施方式还提供该特种设备受限空间检测机器人的控制方法，包括直立行走的控制方法，具体为：

(1)初始状态：机器人处于直立状态，通过中央控制器控制左下肢的电磁铁29与右下肢的电磁铁38处于通电状态，吸附在受限空间容器中的作业面；中央控制器接收到前进指令后，进行以下控制步骤；

(2)左下肢动作：控制左下肢的电磁铁29断电，控制左下肢的直立伺服电机32转动一定角度，左下肢的电磁铁29经驱动向前移动，同步右下肢的电磁铁38处于通电状态，同时控制右下肢的直立伺服电机34转动，驱动右下肢的直立齿轮组37带动右下肢的转动轮轴旋转，机器人的身体向前倾斜一定的角度，当左下肢的电磁铁29接触到作业面时，控制左下肢的电磁铁29通电，与工作面吸附，左下肢前进一定的距离；在左下肢的电磁铁29通电的同时，控制左下肢的直立伺服电机32反转，带动左下肢的直立齿轮组31反转；

(3)右下肢动作：步骤(2)中左下肢的电磁铁29通电的同时，中央控制器还控制右下肢的电磁铁38断电，以及控制右下肢的直立伺服电机34转动一定角度，右下肢的电磁铁38经驱动向前移动，且同时控制左下肢的直立伺服电机32转动，驱动左下肢的直立齿轮组31带动左下肢的转动轮轴62旋转，机器人的身体向前倾斜一定的角度，当右下肢的电磁铁38重新接触到作业面时，中央控制器控制右下肢的电磁铁38接通，右下肢的电磁铁38与作业面吸附，右下肢前进一定的距离；在右下肢的电磁铁38接通的同时，中央控制器控制右下肢的直立伺服电机34反转一定角度，带动右下肢的直立齿轮组37反转；

(4)右下肢的电磁铁38接通的同时，重复步骤(2)和(3)，达到交替通电、断电前进的目的；

(5)上肢的控制：步骤(2)中央控制器控制左下肢的直立伺服电机32转动一定角度的同时，控制右臂的直立伺服电机44转动一定的角度，带动右臂的电磁铁支架向前摆动，控制左臂的直立伺服电机06反转一定角度，带动左臂向后摆动；当步骤(2)中央控制器控制左下肢的直立伺服电机32反转的同时，控制右臂的直立伺服电机44反转一定角度，带动右臂向后摆动，控制左臂的直立伺服电机06也转动一定角度，带动左臂向前摆动；当步骤(3)中央控制器控制右下肢的直立伺服电机34转动的同时，控制左臂的直立伺服电机06也转动一定角度，带动左臂向前摆动，控制右臂的直立伺服电机44反转一定角度，带动右臂向后摆动；当步骤(3)中央控制器控制右下肢的直立伺服电机34反转的同时，控制左臂的直立伺服电机06反转一定角度，带动左臂向后摆动，控制右臂的直立伺服电机44转动一定角度，带动右臂向前摆动。

由于部分容器受限空间的形状不均一，空间进一步狭窄的情况下需要机器人匍匐爬行，本实用新型还设置相应的爬行驱动机构。具体地，左臂、右臂、左下肢、右下肢各自连接有爬行驱动机构，爬行驱动机构包括爬行齿轮组、爬行伺服电机；左下肢的转动轮轴62位于下身座内部的部分固定套设左下肢的爬行齿轮组30，左下肢的爬行齿轮组30由左下肢的爬行伺服电机33驱动；右臂与右臂爬行驱动机构的连接方式、左臂与左臂爬行驱动机构的连接方式、右下肢与右下肢爬行驱动机构的连接方式均和左下肢与左下肢的爬行驱动机构的连接方式等同，在此不一一列举；左下肢的爬行伺服电机33、右下肢的爬行伺服电机35、左臂的爬行伺服电机07、右臂的爬行伺服电机43均与所述中央控制器电路连接。

基于该改进的结构，本实施方式还提供该特种设备受限空间检测机器人的爬行控制方法，具体为：

(1)控制机器人弯腰至爬行初始状态：机器人初始处于直立状态，通过中央控制器控制左下肢的电磁铁29与右下肢的电磁铁38处于通电状态，吸附在受限空间容器中的作业面，中央控制器控制左下肢的直立伺服电机32、右下肢的直立伺服电机34同时转动，直到左臂的电磁铁23和右臂的电磁铁45接触到作业面，同步控制左臂的电磁铁23和右臂的电磁铁45通电吸附在作业面，此时处于爬行状的初始状态；

(2)爬行的控制：中央控制器接受到爬行的指令后，将左臂的电磁铁23和右下肢的电磁铁38断电；控制左臂的爬行伺服电机07转动，从而驱动左臂的爬行齿轮组09带动左臂的电磁铁连接架向前运动，同步控制右下肢爬行伺服电机转动，驱动右下肢的爬行齿轮组36带动右下肢的电磁铁连接架向前运动，同步控制右臂的爬行伺服电机43转动，驱动右臂的爬行齿轮组50带动右臂的电磁铁连接架向前弯曲，同步控制左下肢的爬行伺服电机33转动，驱动左下肢的爬行齿轮组30带动左下肢的电磁铁连接架59向前弯曲；当左臂的电磁铁23和右下肢的电磁铁38接触作业面时，控制左臂的电磁铁23和右下肢的电磁铁38通电吸附作业面，右臂的电磁铁45和左下肢的电磁铁29断电，同时四组驱动伺服电机反转一定角度使得机器人向上行进；随后即控制右臂的爬行伺服电机43转动，驱动右臂的爬行齿轮组50带动右臂向前运动，同步控制左下肢的爬行伺服电机33驱动转动，驱动左下肢的爬行齿轮组30带动左下肢的电磁铁支架向前运动，同步控制左臂的爬行伺服电机07转动，驱动左臂的爬行齿轮组09合带动左臂的电磁铁支架向前弯曲，同步控制右下肢的爬行伺服电机35转动，驱动右下肢的爬行齿轮组36带动右下肢的电磁铁支架向前弯曲，当右臂的电磁铁45和左下肢的电磁铁29接触到作业面时，右臂的电磁铁45和左下肢的电磁铁29通电吸附在作业面；重复步骤(2)的以上动作完成爬行动作。

本实用新型控制过程中，四肢重新接触到作业面，可以通过多种方法来实现判断，一是通过设定程序来判断，如通过电机的转动时间来判断，对于直立行走，预先设计好左下肢每次向前移动时，左下肢的电磁铁支架旋转的角度，记录左下肢的直立伺服电机此时运转的时间，测算左下肢的电磁铁重新接触到作业面时，右下肢的直立伺服电机33电机旋转的时间，将电机的运转控制时间写入中央控制器的控制程序中。其他的行走和爬行情况下的原理类同。二是可以通过在四肢上如电磁铁旁边安装距离传感器来实现距离的判断。

作为本实用新型的一些优选实施方式，中央控制器通过无线通信模块与智能终端连接，将摄像头01采集的图像信息传输到智能终端进行实时监控，以实现受限空间的检测。

作为本实用新型的一些优选实施方式，电源为充电电池，充电电池与中央控制器电路连接，并为各用电单元提供电能。

作为本实用新型的一些优选实施方式，还包括配套使用的遥控操作平台21，遥控操作平台21与中央控制器通过无线通信模块进行通信，从而实现对机器人的操控。具体地，遥控操作平台21可根据功能需求设置前、后、左、右运动的行进控制杆14，设置弯腰键15、直立键16、抬头键17、头左转键20、头右转键19、低头键18等功能键；还可以设置显示屏13进行实时显示。

当操作操作平台21的行进控制杆14，推向右方向时，控制方式为：右下肢的电磁铁38保持通电吸附状态，控制左下肢的电磁铁29断电，控制左下肢的直立伺服电机32转动一定角度，左下肢的电磁铁29经驱动向前移动，同步右下肢的电磁铁38处于通电状态，同时控制右下肢的直立伺服电机34转动，驱动右下肢的直立齿轮组37带动右下肢的转动轮轴旋转，机器人的身体向前倾斜一定的角度，当左下肢的电磁铁29接触到作业面时，控制左下肢的电磁铁29通电，与工作面吸附，左下肢前进一定的距离；在左下肢的电磁铁29通电的同时，控制左下肢的直立伺服电机32反转，带动左下肢的直立齿轮组31反转，机器人旋转一定的角度；重复上述步骤，当机器人转动到所要求的右向角度时，左右下肢保持正常状态前行。

当操作操作平台21的行进控制杆14，推向左方向时，控制方式为：左下肢的电磁铁保持通电吸附状态，右下肢的电磁铁断电前行，前行原理与向右转类同，当机器人转动到所要求的左向角度时，左右下肢保持正常状态前行。

当操作操作平台21的行进控制杆14，推向后方向时，左下肢保持通电吸附状态，右下肢断电前行，前行原理与向右转相同，当机器人转动到所要求的后向角度时，左右下肢保持正常状态向后前行。

当操作操作平台21的弯腰键15时，左下肢电磁铁29和右下肢电磁铁39同时处于通电吸附状态，左下肢直立伺服电机32和右下肢直立伺服电机34同时驱动，直到左臂的电磁铁23和右臂的电磁铁45接触到工作面，同步左臂的电磁铁23和右臂的电磁铁45通电吸附在工作面，此时处于爬行状的初始状态，也可以在弯腰到某种程度时，进行直立行走模式。

当操作操作平台21的直立键16时，左下肢直立伺服电机32和右下肢直立伺服电机34同时驱动反转直到所要求的角度时停止。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.特种设备受限空间检测机器人，所述机器人为具有四肢的类人形机器人，机器人上安装有摄像头、中央控制器和电源，机器人能够直立行走、弯腰和爬行，其特征在于：所述机器人的四肢均装有电磁铁，所述电磁铁与所述中央控制器电路连接，通过控制四肢上的电磁铁交替通电、断电，实现机器人在铁磁性受限空间容器的侧壁、顶部或倾斜部位直立行走、爬行，从而进行全方位视觉检测。

2.根据权利要求1所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述摄像头安装在机器人的头部，所述头部通过头部驱动机构与上身座连接；所述头部设有头面盖，所述头部驱动机构包括头左右转动轴、头上下转动轴、头上下转动伺服电机和头左右旋转伺服电机；所述头面盖下端连接头左右转动轴上端，所述头左右转动轴下端依次垂直贯穿上身座和头上下转动轴并进入头上下转动轴内部，所述头左右转动轴下端与头左右旋转伺服电机的输出轴固定连接，头左右旋转伺服电机驱动头左右转动轴左右旋转，所述头左右旋转伺服电机安装在头上下转动轴内部或者与上身座内部；所述头上下转动轴的两端均通过头上下运动轴端轴承固定在机器人上身座内部，所述头上下转动轴的其中一端与头上下转动伺服电机的输出轴连接，头上下转动伺服电机驱动头上下转动轴旋转，所述头上下转动伺服电机固定在上身座内部；所述头上下转动伺服电机和头左右旋转伺服电机均与中央控制器电路连接。

3.根据权利要求1所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述机器人设有上身座，上身座的下端为下身座，下身座靠近下端的左右两侧分别设置有左下肢和右下肢，所述左下肢和右下肢分别由各自的直立行走驱动机构驱动；所述直立行走驱动机构包括直立伺服电机、直立齿轮组，所述直立齿轮组由直立伺服电机驱动其转动；所述左下肢主要由第一固定件、转动轮轴、上转动轮、下转动轮、传动连接杆、电磁铁连接架、电磁铁连接架转轴、电磁铁支架、电磁铁支架转轴、电磁铁、第二固定件组成；所述传动连接杆左侧上下端各设置一个凸起部；所述第一固定件平行靠近下身座的左外侧壁，所述转动轮轴依次贯穿第一固定件、下身座左侧壁，并通过轴承与下身座左侧壁、第一固定件均转动连接，转动轮轴的一端位于下身座内部，且该端的环形外侧固定套设所述直立齿轮组，转动轮轴的另一端位于第一固定件内部，且该另一端外侧固定套设有上转动轮，所述传动连接杆上端的凸起部通过轴承偏心装配在上转动轮上，传动连接杆下端的凸起部通过轴承偏心装配在下转动轮上；所述电磁铁连接架上水平设置有电磁铁连接架转轴，电磁铁连接架转轴的左端通过轴承转动连接在第一固定件上，电磁铁连接架转轴的右端穿过下转动轮后通过轴承装配在第二固定件上，电磁铁连接架转轴与下转动轮的中心为固定连接；所述电磁铁支架的两侧通过电磁铁支架转轴和轴承转动装配在电磁铁连接架上，所述电磁铁支架的底面还开设装配孔，电磁铁的固定螺丝穿过所述装配孔螺纹连接所述电磁铁，从而将电磁铁固定在电磁铁支架上；所述右下肢的结构与左下肢的结构相一致，且右下肢的结构与左下肢对称，所述右下肢由右下肢的驱动机构驱动其动作，右下肢的驱动机构包括右下肢的直立齿轮组、右下肢的直立伺服电机，右下肢的直立齿轮组由右下肢的直立伺服电机驱动其转动；左下肢的直立伺服电机、右下肢的直立伺服电机、左下肢的电磁铁、右下肢的电磁铁均与中央控制器电路连接。

4.根据权利要求3所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述上身座靠近肩膀的左右两侧分别设置有左臂和右臂，所述左臂的结构与左下肢的结构相同，所述左臂由左臂的驱动机构驱动其动作，所述左臂的驱动机构包括左臂的直立伺服电机、左臂的直立齿轮组，左臂的直立齿轮组由左臂的直立伺服电机驱动其转动；所述右臂的结构与右下肢的结构相同，所述右臂由右臂的驱动机构驱动其动作，所述右臂的驱动机构包括右臂的直立伺服电机、右臂的直立齿轮组，右臂的直立齿轮组由右臂的直立伺服电机驱动其转动；所述左臂的直立伺服电机、右臂的直立伺服电机、左臂的电磁铁、右臂的电磁铁均与中央控制器电路连接。

5.根据权利要求4所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述左臂、右臂、左下肢、右下肢各自连接有爬行驱动机构，所述爬行驱动机构包括爬行齿轮组、爬行伺服电机；左下肢的转动轮轴位于下身座内部的部分固定套设左下肢的爬行齿轮组，所述左下肢的爬行齿轮组由左下肢的爬行伺服电机驱动；所述右臂与右臂爬行驱动机构的连接方式、左臂与左臂爬行驱动机构的连接方式、右下肢与右下肢爬行驱动机构的连接方式均和左下肢与左下肢的爬行驱动机构的连接方式等同；各所述爬行伺服电机均与所述中央控制器电路连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述中央控制器通过无线通信模块与智能终端连接，将摄像头采集的图像信息传输到智能终端进行实时监控。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：还包括遥控操作平台，所述遥控操作平台与所述中央控制器通过无线通信模块进行通信。

8.根据权利要求7所述的特种设备受限空间检测机器人，其特征在于：所述遥控操作平台设置前、后、左、右运动的行进控制杆，并设置弯腰键、直立键、抬头键、头左转键、头右转键、低头键。

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