[发明专利]一种足式磁吸附爬壁机器人

说明书

本发明属于爬壁机器人领域，具体涉及一种足式磁吸附爬壁机器人，由运载平台、行走腿和吸附足三部分组成。所述运载平台上可搭载各种执行装置进行铁基壁面的各种作业。所述行走腿共有四条，每条行走腿包括二自由度串联机构、伺服电动缸、球铰连接，其末端连接吸附足。所述吸附足采用丝杠螺母机构调整永磁铁与壁面的高度使吸附力可调。机器人可以看作4‑RRR平面机构加升降机构的组合，控制两个机构的运动能实现运载平台在空间内的全方位运动。机器人能在不同曲率的壁面上灵活地实现直行、转弯、姿态调整等动作。本发明解决了常规磁吸附爬壁机器人吸附不可靠、转向不灵活的缺点，具有结构简单、负载能力强、越障能力好、运动灵活、吸附可靠的优点。

技术领域

本发明属于爬壁机器人领域，具体涉及一种足式磁吸附爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人是极限作业机器人的一个分支，它能代替人类在石化企业、核工业、造船业等领域完成极其危险的操作，具有广泛的用途和很高的使用价值。

石化行业、核工业等应用了大量的储罐，这些储罐大多体积庞大，通过焊接拼装而成。储罐内储存的物体大多为易燃易爆有毒的危险品，且多为强腐蚀性液体，容易对罐体内壁造成腐蚀，特别是在焊缝处极易造成腐蚀泄漏。所以必须定期对储罐进行检测、维护，防止储罐损坏导致液体泄漏造成的经济损失和人员伤亡。另外还需对这些储罐进行喷砂除锈、喷漆防腐、清洗等作业。目前这些作业均由人工完成，作业过程中还需要搭建脚手架，属于高空作业，工作周期长、效率低且具有很大的危险性。因此应用爬壁机器人携带工具代替人工作业是一种必然的趋势。

爬壁机器人按照吸附方式不同可分为磁吸附、负压吸附和仿生吸附，因永磁吸附不需要其他能源产生吸附力、吸附力大，在铁基壁面的爬壁机器人大多使用永磁吸附方式。按照运动方式不同可分为轮式、履带式和足式，目前磁吸附轮式和履带式爬壁机器人出现较多，并各有优缺点。磁吸附轮式爬壁机器人有着速度快、运动灵活的优点，但由于轮子与壁面接触面积小，磁能利用率低，存在吸附力不足，很难可靠吸附于壁面的缺点。磁吸附履带式爬壁人吸附力大，吸附可靠但存在转向阻力大的缺点。而采用磁吸附方式和足式运动方式相结合的方式，具有吸附能力强、负载能力强、机动性好、易于越障等优点。

申请号为201610653897.7，公布号为CN106184452A，公布日期为2016年12月7日，名称为一种四足电磁吸附爬壁机器人，该机器人采用四足结构，电磁吸附，每条腿上有三个主动关节，并通过球铰链接连接电磁吸附装置，球铰为被动关节，该机器人具有空间六个自由度，能灵活地实现转弯、横向移动等动作。但是采用电磁吸附若发生断电情况，机器人就会发生坠落。并且该机器人的运动控制复杂，在运动过程中需要同时控制12个主动关节协调运动，具有6个冗余驱动，多个冗余驱动容易产生关节不协调现象，使机构中产生多余内力而降低机器人的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种足式磁吸附爬壁机器人，它能够可靠地攀爬平面、球形、圆柱壁面并能灵活地进行直行和转弯等动作，通过搭载相应的执行装置，能够安全、迅速、灵活地完成对储罐壁面的焊接、检测、清洗等作业。它具有结构简单、负载能力强、吸附力大、机动性好、越障能力强的优点。本发明很好地解决了轮式爬壁机器人吸附不可靠，履带式爬壁机器人转向阻力大的问题，并且只有较少的冗余驱动，降低了运动控制的复杂性。本发明构思巧妙、结构简单、可靠性高，具有很高的可行性和可推广性。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种足式磁吸附爬壁机器人，包括运载平台，运载平台上连接有四条行走腿，所述行走腿是包括二自由度串联机构、伺服电动缸、球铰连接，其末端连接吸附足。

所述运载平台分为两层，一层安装有机器人的控制系统，控制系统用于控制机器人各个伺服电机的运动来实现机器人的指定运动；二层可以搭载各种执行装置来完成对储罐壁面的焊接、检测、清洗等作业。