[发明专利]可实现多角度/非连续壁面过渡的铰链型爬壁机器人

说明书

本发明为可实现多角度/非连续壁面过渡的铰链型爬壁机器人，包含两个车体、铰链模块，所述两个车体通过铰链模块连到一起；所述铰链模块使得前车体相对于后车体具有三个转动自由度。所述铰链模块主要包括：前车体连接件、前连杆、后连杆、后车体连接件；前车体活动角度限制为(‑35°‑‑+35°)；后车体的活动角度限制为(+35°‑‑+47°)；前连杆、后连杆之间的活动角度限制为(‑45°‑‑+45°)。该机器人具有模块化程度高、体积小、质量轻、姿态调整灵活、曲面适应性强、越障能力好、集成度高的特点。

技术领域

本发明涉及机器人技术，具体为提供一种可以实现多角度/非连续壁面过渡的铰链型爬壁机器人。

背景技术

随着全球化的不断推进，大型船舶、重型机械等大型构件的大型化制造需求不断增加，这些大型构件在制造、使用过程中可能出现缺陷，这些缺陷会严重影响构件质量甚至带来安全问题。在传统的检测、故障诊断中，工人需借助仪器来进行作业，其作业空间狭窄、工作环境差且危险性也比较高。爬壁机器人是一种具有移动和吸附功能并可以在垂直壁面上运动的自动化设备，永磁吸附式爬壁机器人由于磁吸附具有吸附力大、不需要电源驱动，从而被广泛地应用在壁面为导磁材料的作业环境下。现有的爬壁机器人曲面适应性差，行动不够灵活，结构过于复杂，因此应用环境有限。

专利文献“一种可自适应多种曲面的履带式爬壁机器人(CN 208731086 U)”公开了一种爬壁机器人，该机器人包括车体模块和履带模块。其存在问题是连接机构复杂，行走迟缓，无法实现较小的转弯半径，遇到多角度/非连续壁面过渡时无法通过。专利文献“一种铰链机构、机械设备和爬壁机器人(CN 209586934 U)”提供了一种铰链机构，包括铰座和旋转块。该铰链结构仅有一个自由度，仅能实现一个方向的转动，使用场景将受到极大限制。

综上所述，现有的爬壁机器人虽能适应在平面行走，且具有一定的越障功能，但缺乏柔性连接机构，转弯不够灵活，曲面自适应能力差，无法执行多角度/非连续性壁面过渡，尤其是无法通过直角壁面过渡处；此外，上述公开专利中的铰链连接机构结构较复杂，自由度也不足，可以根据爬壁机器人的功能需求作进一步的结构优化。本发明针对这些问题研制了一款铰链型爬壁机器人。该机器人系统由两个车体、铰链模块组成，能自适应不同的作业曲面，其模块化程度高、结构简单轻便、运动灵活、环境适应能力强。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种铰链型爬壁机器人，且所述机器人具有模块化程度高、体积小、质量轻、姿态调整灵活、曲面适应性强、越障能力好、集成度高的特点。

本申请中多角度指的是不同的壁面过渡处，两壁面之间有一定的夹角，比如直角或钝角，该机器人可越过的两壁面间的夹角不是固定的，是在一个范围内。非连续性是指两个并没有产生相交线的壁面之间的过渡，例如两个间距较小的平行壁面之间的过渡。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：

一种可实现多角度/非连续壁面过渡的铰链型爬壁机器人，包含两个车体、铰链模块，所述两个车体通过铰链模块连到一起；其特征在于，所述铰链模块使得前车体相对于后车体具有三个转动自由度。

所述车体主要包括：前车体车身上板、前车体车身底板、前车体车身前板、前车体车身后板、车身侧板、后车体车身上板、后车体车身底板、后车体车身前板、后车体车身后板、步进电机、电机减速器、车轮、数传模块、图传模块、单片机；前车体车身上板(301)、前车体车身后板(302)、前车体车身底板(303)、前车体车身前板(304)和两个车身侧板(103)形成前车体的车架，后车体车身上板(101)、后车体车身后板(102)、后车体车身底板(104)、后车体车身前板(105)和两个车身侧板(103)形成后车体的车架；