[实用新型]具有电磁夹紧装置的气动软体机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种爬杆机器人，特别是一种具有电磁夹紧装置的气动软体机器人。

背景技术

现在的电线杆、路灯或拉索等高杆类建筑，长年累月的处在没有保护的空气中，受到来自各种方面的腐蚀和污染。如果采用人工对这些高杆类建筑进行检测和维护是十分麻烦的，而且可能达不到预期效果。因此，可以代替人力的爬杆机器人，得到广泛研究和应用。

然而，传统爬杆机器人都是基于硬质或刚性材料的刚性运动副连接，例如上海交通大学研制的用于拉索检测维护工业机器人，虽然其负载能力很强，能很好地完成大桥拉索的检测、涂装、维护等功能，其技术方案公布在专利号为99252056.8的中国实用新型专利文件中。

上述传统爬杆机器人均存在着如下技术问题：

1.灵活性低，对于未知环境适应能力低，不能任意改变尺寸和大小，在特定环境中应用时需要提供障碍物形状尺寸等先验环境信息。另外，大多采用凸轮机构夹紧，由于凸轮机构的不可伸缩性，一个爬行器只能爬行特定直径的等直径的杆件。这个给实际应用带来了很大的约束，频繁的重新设计和更换设备其设计成本和维护成本较高。

2.只能实现单一的管内或是管外爬升，处在不同的外部环境时必须重新设计和制造，浪费了大量的人力、物力、财力。

3.高杆类建筑，由于生产、加工或后期使用等原因，在日后的使用中产生了形变或是弯曲，具有一定的弯曲度。上述传统刚性爬杆机器人无法实现弯管的攀爬。

4.对于专利99252056.8来讲，拉索检测维护机器人的爬升装置结构外形较大；整机采用有缆供电，其连接电缆的长度必须大于机器人所爬升的大桥拉索的长度，高空作业时受风力影响较明显。另外，该机器人没有设计相关的下降装置，当作业过程中出现意外情况时，是采用连接在机器人上的钢丝绳，从几十甚至几百米的高空用人力拖拽回收机器人。

5.传统刚性爬杆机器人自身重量较大，且夹紧机构是滚轮，在意外故障断电情况下在重力下自行下降，在落地时往往速度过大，很容易造成机器人整个损坏。

6.在爬升的过程中，目前要实现变直径杆的爬行则只能依靠气动蠕行式爬行器来解决，运行相对缓慢，摩擦力过大情况下难以进行爬升。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有电磁夹紧装置的气动软体机器人，该具有电磁夹紧装置的气动软体机器人采用软体材料构建，结构简单，具有很强的环境适应能力，能适用于杆状物管内或管外的爬升，另外，还能攀爬一定程度的弯管。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有电磁夹紧装置的气动软体机器人，包括软体机器人本体、电磁夹紧装置、驱动控制系统和遥控设备。

软体机器人本体为设置有开口的环形，具有两个开口端面，且软体机器人本体的截面为圆形。

软体机器人本体的中心环线处设置有中心容纳空腔，位于中心容纳空腔外侧的软体机器人本体上均匀设置有若干个密闭气腔，每个密闭气腔内均设置有一根气管。

软体机器人本体具有三个材料层，若干个密闭气腔所在的材料层为中间层，位于中间层外侧的材料层为变形层，位于中间层内侧的材料层为约束层；变形层、中间层和约束层的刚度逐渐递增。

电磁夹紧装置包括电磁铁A和电磁铁B，电磁铁A和电磁铁B分别设置在软体机器人本体的两个开口端面上。

驱动控制系统设置在中心容纳空腔内，驱动控制系统包括充气控制阀、气泵、微型控制器和便携电源；充气控制阀的一端与密闭气腔内的每根气管相连接，充气控制阀的另一端与气泵相连接；气泵和便携电源分别与微型控制器相连接；便携电源用于向电磁铁A和电磁铁 B供电。

遥控设备通过无线通讯组件与驱动控制系统中的微型控制器实现无线连接。

每根气管沿长度方向均匀布置有若干个气孔。

变形层、中间层和约束层的刚度通过填充不同硬度颗粒的方法进行调节实现。

相邻两个密闭气腔之间的中间层形成一块肋板，每块肋板内均嵌入有布状织物结构，所有布状织物结构均沿软体机器人本体的截面圆的径向布置。

变形层的外部涂覆有防刺破保护层。

每个密闭气腔的形状均为圆形、弧形、半圆形或扇形中的一种。

中心容纳空腔的截面为圆形，每个密闭气腔的形状均为扇形。

驱动控制系统还包括驱动系统控制板，充气控制阀、气泵、微型控制器和便携电源均设置在驱动系统控制板上。

本实用新型采用上述结构后，具有如下有益效果：