[发明专利]无障碍恒速爬行机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种无障碍恒速爬行机器人。

背景技术

现阶段，科研工作者对移动机器人的研究，主要目标是用于危险或恶劣环境中替代人类完成某项任务，如探月、核电站检测、排爆等；服务机器人以及农业、林业、牧业等方面。

国内外现有的用于大型构件加工、检测过程的移动机器人有两种模式，第一种主要是针对钢材这样的磁性材料的，如清华大学的无轨导全位置爬行式弧焊机器人，第二种是利用导轨爬行的，如Servo-robot公司的便携式焊接机器人。前者只能完成磁性材料的加工，而后者只能实现尺寸和装配精度较高的结构化环境下的加工自动化。而对于譬如大型、超大型铝合金材料、非金属材料、结构件表面不平整和局部带障碍等一类的半结构化环境构件表面的加工作业，目前已有的这两种移动模式的机器人都难以适应。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有机器人的上述缺点，提供一种新型的真空吸附的无障碍恒速爬行机器人，通过该机器人可以实现执行机构在非铁磁性材料表面进行匀速直线运动、转弯和跨越障碍。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：主要包括外框架、内框架、旋转机构、固定在外框架上表面的直线运动机构和用于固定执行机构的直线电机。其中：旋转机构与直线运动机构相连，旋转机构在直线运动机构的带动下能够沿着外框架作直线运动。内框架与旋转机构相连，在旋转机构的带动下能够相对于外框架旋转，直线电机安装在外框架的上表面。

所述的外框架包括外安装板、外吸盘弹出机构、外吸盘固定板、外吸盘。其中：外安装板的四个角上分别安装有外吸盘弹出机构，每个外吸盘弹出机构的末端都通过外吸盘固定板连接一个外吸盘。

所述的直线运动机构包括螺母、支承座、驱动电机和丝杠。其中：丝杠安装在驱动电机的输出轴上，且丝杠两端由直线运动机构支承座支承，螺母套在丝杠上。直线运动机构固定在外安装板的上表面。

所述的旋转机构包括旋转电机、与旋转电机相连的减速器和用于固定旋转电机的旋转机构安装座，旋转机构安装座固定在直线运动机构中的螺母上。

所述的内框架包括内吸盘弹出机构、内安装板和内吸盘，内吸盘弹出机构的上端与旋转机构中的减速器的输出轴固连，弹出端与内安装板固连，内安装板上固连有内吸盘。

所述的外吸盘弹出机构和内吸盘弹出机构为气缸或电推缸。

本发明中的机器人可以简化为8个自由度，其中7个直线运动副和1个旋转副，如图1所示，图中O_i表示第i个自由度(i为1、2、3……8)。O₁、O₂、O₃、O₄代表外吸盘弹出的四个自由度，O₅代表内吸盘弹出的自由度，O₆代表旋转机构，O₇代表直线运动机构，O₈代表直线电机。

本发明的有益效果是：

1)采用真空吸附机构实现框架式结构在非铁磁性材料的表面快速行走。

2)弹出机构使该机器人能越过一定高度的障碍物。

3)内外框架之间的旋转机构可以实现机器人转弯功能。

4)直线电机与内外框架相对运动的动态速度矢量合成，可以实现执行机构在工作时的匀速运动。

附图说明

图1是本发明的自由度分布示意图；

图2是本发明的机器人的主视图；

图3是本发明的机器人的俯视图；

图4是本发明的机器人的外框架；

图5是本发明的机器人的内框架；

图6是本发明的机器人的旋转机构；

图7是本发明的机器人的直线运动机构；

图8是图2的A-A剖视图；

图中：1、外框架，2、内框架，3、旋转机构，4、直线电机，5、执行机构，6、外吸盘弹出机构，7、外吸盘，8、外安装板，9、直线运动机构支承座，10、外吸盘固定板，11、直线运动机构，12、内吸盘，13、内安装板，14、内吸盘弹出机构，15、减速器，16、旋转电机，17、旋转机构安装座，18、直线电机支撑座，19、螺母，20、驱动电机，21、丝杠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：