[发明专利]一种爬行机器人

说明书

本发明公开了一种新型结构的爬行机器人，属于特种机器人领域或应用小型机器人领域。该机器人包括前车体模块、俯仰转动模块和后车体模块，前车体模块和后车体模块结构相同，并通过俯仰转动模块连接。前/后车体模块的结构均包括支护装置、驱动组件和吸附组件。该机器人采用类生物蠕动爬行的尺蠖运动方式，当前车体模块运动时后车体模块通过吸附组件吸附于墙壁上，俯仰转动模块被拉伸到一定距离后，后车体模块运动，前车体模块吸附于墙壁上。以此该爬行机器人依靠前、后车体模块间的相对运动完成了机器人的整体移动。本发明增加了机器人运动稳定性，安全可靠，具有灵活性，增加了吸附力，承载力大大增加。

技术领域

本发明属于特种机器人领域或应用小型机器人领域，具体为一种爬行机器人，能够代替人进行高空作业或危险区域作业。

背景技术

目前，国内外在爬壁机器人的研究上已经取得很多成果，有不少已经进入实用化阶段。用爬壁机器人代替人进行极限作业已经成为可能，逐步引起世界各国科研人员的重视。在工业生产中，经常可以看到需要清洗、检测和维修的铁基储物罐体。对这些储物罐体的清洗、检测和维修至今仍采用传统的人工方法，劳动强度大、周期长、效率低下且安全性差。急需一种机器人能够代替人贴着任意角度的表面平稳爬行，操作或完成人工无法完成的任务。

爬行机器人现有的移动方式主要有车轮式、履带式、足式和框架式等。其中车轮式移动方式具有结构简单、移动速度较快、便于控制的优点，但是其着地面积小、维持摩擦力较为困难、越障能力差；履带式移动方式具有接触面积大、吸附力强、承载能力大且对壁面适应性强的优点，但是其结构复杂、体积较大、不易转弯；足式移动方式具有越障能力强、携带负载能力强的优点，但是它对各足运动协调性要求较高而且移动困难、速度慢、控制难度较高；框架式移动方式具有越障能力强、移动方便、控制简单等优点，但是其移动速度慢、携带负载能力差、转向和壁面过度难。

在该领域发展的过程之中，有一些矛盾和难题尚未解决，比较突出的矛盾就是爬壁机器人的吸附能力和运动的灵活性之间矛盾。众所周知，吸附力越大，则爬壁机器人的安全性就越高，但是随之而来的就是较低的运动灵活性，反之若吸附力很小，虽然运动灵活性有所增加，但是爬壁机器人的安全性大大降低了。

因此，亟需一种机器人来综合各种机器人的优点，并解决吸附力和灵活性矛盾的问题，实现机器人吸附力足够大的同时具备良好的灵活性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的吸附力和灵活性矛盾之间的问题，提供了一种爬行机器人，其移动方式为仿生蠕动爬行，该爬行方式运动平稳，控制简便，对壁面适应能力比较强，运动平稳，承载能力大，能够在特殊作业中代替人工完成作业任务，为爬行机器人提供了一种全新的移动方式。

所述的爬行机器人，包括前车体模块、俯仰转动模块和后车体模块，前车体模块和后车体模块结构相同，并通过俯仰转动模块连接。

前/后车体模块的结构均包括：支护装置、驱动组件和吸附组件。

其中，支护装置由两个车架和一个安装板组成，安装板位于前/后车体模块的中心，两个车架左右对称固定在安装板两侧。

驱动组件安装在支护装置内，包括两个直流电机和两套蜗轮蜗杆减速机，两个直流电机左右对称的安装在安装板下方，并通过隔板进行隔离。两套蜗轮蜗杆减速机分别安装在两个车架内，并分别对应地与左右两个直流电机输出轴连接，每套蜗轮蜗杆减速机均包括一个同步带轮。

吸附组件包括一个磁力吸附板和两个磁力车轮，磁力吸附板贴附于两个直流电机的下方，两个磁力车轮分别与两个直流电机的输出轴连接，分别位于左右两个车架的外侧。磁力吸附板和磁力车轮通过磁力吸附在铁基储物罐体墙壁上。

俯仰转动模块包括前车体连杆、后车体连杆和第三直流电机，前车体连杆与前车体模块的安装板固定连接，后车体连杆与后车体模块的安装板固定连接。第三直流电机连接在前车体连杆与后车体连杆之间，在机器人遇到障碍时运作，带动前/后车体连杆抬起一定角度，使机器人跨越障碍。