[发明专利]一种模块化可重构爬壁机器人及其爬壁方法

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人领域，具体地说是一种模块化可重构爬壁机器人及其爬壁方法。

背景技术

微小型爬壁机器人由于具有很强的应用前景，近几年受到各国科研人员越来越多的重视。现有爬壁机器人中大多采用腿足式或轮式移动机构。腿足式移动机构(Y.Jiang,H.G.Wang,L.J.Fang,etal,“A Climbing Robot System for Anti-terrorismReconnaissance,”Robot,vol.28,no.5,pp.530-535,2006.)大多采用两条或多条腿，具有良好的稳定性和越障能力，但控制相对复杂，运动灵活性差。轮式移动机构(J.Z.Xiao,M.Sadegh,et al.“Design of Mobile Robots with Wall Climbing Capability,”IEEE/ASME International Conference on Advanced IntelligentMechatronics.Monterey,California,2005:438-443.)，一般为2-4轮，具有运动灵活快速的特点，但越障能力普遍较弱。近几年科研人员提出了复合式移动机构的概念(Y.L.Fu,Z.Li,et al,“Development of a Wall Climbing Robot with Wheel-Leg HybridLocomotion Mechanism,”IEEE/ASME International Conference onRobotics and Biomimetics,Sanya,China,2007:1876-1881.)，试图将两种不同的移动机构整合到一个爬壁机器人身上，该技术是提高爬壁机器人运动性能的一种新趋势，但目前发展并不成熟，难以应用于实际的应用作业中。

发明内容

为了解决目前爬壁机器人移动速度和越障能力不能兼容，特别是不能在壁面和地面之间以及不同交叉壁面之间过渡等瓶颈问题，本发明的目的在于提供一种模块化可重构爬壁机器人及其爬壁方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的模块化可重构爬壁机器人包括机器人本体、母端对接装置、公端对接装置、驱动轮、驱动轮驱动电机、安装在所述机器人本体底部的吸盘、安装在所述机器人本体上的齿轮外壳以及分别位于该齿轮外壳内的摄像头、离心泵电机、离心泵、母端驱动电机和公端驱动电机，其中吸盘的内部通过由离心泵电机驱动旋转的离心泵抽气、形成负压区，所述驱动轮及驱动轮驱动电机均位于吸盘内、并分别安装在所述机器人本体底部，该驱动轮通过驱动轮驱动电机驱动旋转、在通过吸盘保持吸附壁面的同时带动所述爬壁机器人运动；所述母端对接装置及公端对接装置分别位于齿轮外壳的两侧，该母端对接装置的一端为与所述母端驱动电机输出端连接的母端连接杆，另一端为与另一所述爬壁机器人的公端对接装置插接的母端套管；所述公端对接装置的一端为与所述公端驱动电机输出端连接的公端连接杆，另一端为与另一所述爬壁机器人的母端对接装置插接的公端套管，所述公端套管内安装有直线驱动电机，该直线驱动电机的输出端与推杆的一端相连，所述推杆的另一端抵接有可上下移动的插销，所述推杆通过直线驱动电机的驱动往复平移、带动所述插销上下移动，实现两爬壁机器人母端对接装置与公端对接装置的对接或分离。

其中：所述母端套管上开有定位孔，所述公端套管上开有插销孔，所述插销的一端位于该插销孔内，另一端与所述推杆的另一端抵接；所述插销孔外套有供插销复位的弹簧，该弹簧的一端抵接于所述公端套管的内壁，另一端抵接于所述插销上设置的挡片；所述插销由推杆带动插入所述定位孔内，实现两爬壁机器人母端对接装置与公端对接装置的对接，所述插销通过所述弹簧的弹力复位，实现两爬壁机器人母端对接装置与公端对接装置的分离；所述推杆的另一端为锥形，其上下两端均设有插销；

所述吸盘包括骨架、密封圈凹槽及密封圈，该骨架沿所述机器人本体底部四周设置，所述骨架的一端安装在机器人本体的底部，另一端设有密封圈凹槽，所述密封圈容置于该密封圈凹槽内；所述密封圈的底部由所述密封圈凹槽底部露出，且高于所述驱动轮的底部；

所述吸盘内的驱动轮包括左右对称安装的第一驱动轮、第二驱动轮，该第一驱动轮及第二驱动轮通过分别安装在机器人本体底部的第一驱动轮驱动电机、第二驱动轮驱动电机驱动旋转；所述吸盘内设有支撑轮，该支撑轮通过支撑轮固定架安装在所述机器人本体的底部，所述支撑轮与第一驱动轮、第二驱动轮呈三角形布置；