[发明专利]一种可重构的爬壁机器人及其协同越障方法

说明书

技术领域

本发明属于爬壁机器人的技术领域，特别是一种可重构的爬壁机器人及其协同越障方法。

背景技术

爬壁机器人是三维空间移动的平台和载体，可以代替人执行这些危险作业。因此，爬壁机器人的研究受到世界各国极大的重视。日本Miyazaki 大学的A. Nishi[A. Nishi, “Development of wall-climbing robots”, Computer and Electrical Engineering, 22(2): 123-149, 1996.]基于推进原理产生吸力研究开发了爬壁机器人，并提出可克服风速影响的措施。但推进方法产生吸附力的效率不高、噪声大且易受外界影响。还有研究人员基于真空吸附原理[J. Savall, A. Avello, L. Briones, “ Two compact robots for remote inspection of hazardous areas in nuclear power plants”, 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation, p1993-1998, 1999.]，已经开发了具有爬壁能力的机器人。真空吸附吸附力大，载荷与自重比大，但由于真空吸附对壁表面有较高要求，导致这些爬壁机器人速度低和应用场合受限的问题。Avionic 仪器公司的Lewis Illingworth和David Reinfeld[Lewis Illingworth, David Reinfeld, “Vortex attractor for planar and non-planar surfaces”, US Patents #6619922, Sept. 2003]源创性提出基于涡流吸附机理设计开发了非常轻巧的新型爬壁机器人，并申请了美国国家专利。涡流吸附的机理是通过高速旋转的螺旋叶片产生具有内部气压低于外部气压特性的气柱而产生吸附力。纽约城市大学提出介于真空吸附和涡流吸附之间的负压吸附方法[Matthew Elliott, William Morris, et al, “City-Climbers at Work”, 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Roma, Italy, 10-14 April 2007]，是真空吸附强吸附力和高机动性之间的折中。该方法不需要完全密封而动态产生负压吸附力，因此适合于各种光滑或粗糙墙面。

文献表明，爬壁机器人吸附技术取得了突破成果，可吸附表面已经从金属拓展到光滑的墙壁以及粗糙的墙面。为了克服墙壁障碍，密歇根州立大学开发了基于真空吸附的欠驱动机制双足微型机器人[J. Xiao, et. al., “Modeling, Control, and Motion Planning of a Climbing Micro-robot”, Journal of Integrated Computer-aided Engineering, pp 289-307, Vol. 11, No. 4, 2004.]，该机器人可以完成墙壁之间的移动。由于吸附机制限制，仅适于在光滑的表面移动，且移动速度较低。另外，两个足连接在一起，一个机器人持续是另一个机器人的包袱，增大了无效负荷，降低了效率。这对电池供电的爬壁机器人来说是致命的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可重构的爬壁机器人及其协同越障方法，解决目前的爬壁机器人不具有在壁面之间和壁面与地面越障、凹凸不平多种壁表面爬行等的瓶颈问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可重构的爬壁机器人，包括自适应密封裙、密封内衬、离心泵、离心泵电机、离心泵电机驱动器、机器人本体、四个车轮、四个车轮舵机、悬挂装置、俯仰机械臂、机械臂舵机、快速可分离连接装置、无线微型摄像头、摄像头旋转舵机、摄像头支架、控制单片机、无线数字接收器，密封裙垂直固定安装在机器人本体的下底面四周；机器人本体上开一个通孔，离心泵的进气口与机器人本体的通孔位置对应并固定安装在机器人本体的上面，离心泵电机的输出轴与离心泵连接；密封内衬设置在机器人本体的下底面，位于通孔和密封裙之间；