[发明专利]防跌落爬墙机器人及其行走方法

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体来说是一种防跌落爬墙机器人及其行走方法，中心平台能沿框架运动，主传动轴底部依次设有中心定盘与中心动盘，滚珠丝杠与中心动盘配合连接从而使得中心动盘能相对于中心定盘沿滚珠丝杠的轴向运动，中心动盘及框架的下侧分别设有吸附结构，以使爬墙机器人能吸附于墙体上。本发明同现有技术相比优点在于：采用两组或两组以上双稳态电磁铁交替在墙面上充磁吸附，退磁脱离，在整个爬行过程中至始至终确保至少一组双稳态电磁铁处于有磁状态并吸附于墙面上，即在组与组之间的双稳态电磁铁磁场交换中先充磁，后退磁，同时在爬墙机器人的构架上和吸附装置上均设置了自适应结构，以满足适用于曲率半径变化的弯曲墙面的爬行。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体来说是一种防跌落爬墙机器人及其行走方法。

背景技术

爬墙机器人是能在垂直物体的表面爬行的机器人，通过智能操控或人为操控在墙面上爬行，其吸附于墙面上的吸附装置主要依靠持续的能耗来维持吸力的，如电能或以电能转化而来的其他能如电磁，真空等，因此属于不稳定状态，一旦突发断电故障，爬墙机器人将会从墙面上跌落下来，带来很大的安全隐患。

本申请的申请人于我国专利公开号CN109545499A中公开了一种双稳态电磁铁，具有二种稳定状态，一种是有磁稳定状态，一种是无磁稳定状态，一旦选择其中某一状态通电触发确立，而后无需再持续供电，除非再选择另一种状态通电触发确立，才能使这种状态反转，即由无磁稳定状态变更为有磁稳定状态或反之，触发确立就是对前次可逆磁体的反向电流充磁，使可逆磁体磁极发生反转，两种状态的反转都是瞬间完成，无需持续供电，也因此不会引起双稳态电磁铁持续发热耗能。本申请优选地结合上述的双稳态电磁铁的结构特性，对爬墙机器人进行改进，设计了一种结构新颖的防跌落爬墙机器人，并且尤其适用于曲率半径变化的弯曲墙面如船体表面的爬行。优选地，采用双稳态电磁铁作为吸附结构时，本防跌落爬墙机器人爬行的墙体材质是具有导磁性的材料，如钢铁等黑色金属（注：不锈钢属于非导磁性材料，不属于本防跌落爬墙机器人的爬行范围）。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种防跌落爬墙机器人及其行走方法，能够吸附于墙体表面且稳步爬行，同时在爬行中一旦突发断电故障爬墙机器人也不会从墙面上坠落下来，并且优选地能无限期滞留在墙面上，而不需要任何能耗，除非你重新启动，同时本发明优选的实施方案尤其适用于曲率半径变化的弯曲墙面的爬行，如船体表面。

为了实现上述目的，本发明优选地结合双稳态电磁铁结构特性，采用两组或两组以上双稳态电磁铁交替在墙面上充磁吸附，退磁脱离，以满足爬行的要求，通过机械结构的设计，模拟脚的步态完成爬行、转向等动作，并在整个爬行过程中至始至终确保第一吸附结构和第二吸附结构中至少一处双稳态电磁铁处于有磁状态并吸附于墙面上，即在组与组之间的双稳态电磁铁磁场交换中先充磁，后退磁，以此来达到爬墙机器人既能稳步爬行又不会从墙面上跌落的技术解决方案，同时在爬墙机器人的框架上和吸附装置上均设置了自适应结构，以满足适用于曲率半径变化的弯曲墙面的爬行，综合多重技术解决方案，结合智能操控设计出安全可靠适应能力较强的防跌落爬墙机器人。

本发明提供一种防跌落爬墙机器人，包括吸附结构和用于驱动所述的防跌落爬墙机器人的电器系统，还包括框架及框架内侧的中心盘传动总成与中心平台，所述的中心盘传动总成包括相配合的转向电机与主传动轴及相配合的中心盘升降电机与滚珠丝杠，所述的主传动轴与中心平台相转动连接，所述的中心平台与所述的框架相配合连接，转向电机与中心平台相固定，使得所述的转向电机能驱动中心平台及框架转动，且所述的中心平台能沿框架运动，所述的主传动轴底部设有中心定盘，所述的主传动轴与所述的滚珠丝杠同轴设置且所述的滚珠丝杠与中心动盘配合连接，从而当滚珠丝杠转动时能使所述的中心动盘相对于所述的中心定盘沿所述的滚珠丝杠的轴向运动，所述的吸附结构包括第一吸附结构和第二吸附结构，所述的中心动盘下侧设有至少一个第一吸附结构，所述的框架的下侧设有至少一个第二吸附结构，以通过第一吸附结构和第二吸附结构的交替吸附实现爬行。

本发明还具有如下优选的技术方案：