[发明专利]一种适应多种立面的磁吸附爬壁机器人

说明书

本发明公开一种适应多种立面的磁吸附爬壁机器人，包括支撑车架，所述支撑车架包括前主体梁、后主体梁、连接关节；所述支撑车架左右两侧分别设有两套分体柔性履带行走机构，每个所述分体柔性履带行走机构相对于支撑车架有两个互相垂直的转动自由度；所述支撑车架前端左右两侧分别设有壁面过渡磁轮装置，所述壁面壁面过渡磁轮装置包括与所述支撑车架固定连接的数字舵机，所述数字舵机连接舵机盘，所述舵机盘连接磁轮内侧支撑板，越障磁轮通过销连接在所述磁轮内侧支撑板与磁轮外侧支撑板之间；在复杂的变曲率导磁壁面上具有良好的自适应的能力，具有良好的负载能力和运动灵活性，并且能够实现在内外直角不同的壁面进行转换功能。

技术领域

本发明涉及到爬壁机器人技术领域，具体涉及到一种适应多种立面的磁吸附爬壁机器人。

背景技术

每一年都有大量的关于高空作业遇难的新闻，悲剧无时无刻不在发生。爬壁机器人是机器人领域中的一个重要分支，是将吸附技术与机器人移动功能相融合的一中特种机器人，可以在垂直壁面上灵活移动，代替工人在极限条件下完成各种作业任务。

爬壁机器人的吸附方式主要有负压吸附、正压推进、仿生吸附和磁力吸附等。负压吸附不受工作条件和工作介质限制，但是当吸附壁面有裂纹或较为粗糙时，容易发生漏气具有坠落风险。正压推进对于机器人体积以及重量要求苛刻，仿生吸附是利用各种物体接触面之间的分子力进行吸附，但是负载很小，并且由于结构较为精巧不适合用作工业场景。永磁吸附式爬壁机器人由于磁吸附力稳定可靠，而且无需给吸附机构提供额外的能源，从而被广泛地应用在壁面为导磁材料的作业环境下。

爬壁机器人较多采用轮式和履带式移动机构。履带式移动机构是轮式移动机构的拓展，履带本身起着给车轮连续铺路的作用。轮式运动效率高、结构简单、控制方便。履带式机构越野机动性好，爬坡、越沟等性能均优于轮式移动机构。现有的磁力吸附型机器人，体积较大、笨重，无法适应狭小空间壁面的爬行，且吸附力不足，不具有越障功能，无法适应各种凹凸不平等复杂壁面。

在工业场景运用中，壁面多为不规则的形状，像船舶、石油化工储罐以及风电塔筒领域，其表面形貌凹凸不平，且曲率变化范围较大。对于在这类表面运行的磁吸附爬壁机器人，其吸附装置和导磁壁面之间的气隙会发生变化，导致磁吸附力不稳定，大大影响爬壁机器人的负载能力。由于导磁壁面的形状不规则，凹凸不平，也会对爬壁机器人的运动性能产生影响，因此，对于在复杂的多种立面导磁壁面上运行的爬壁机器人，在要求其具有强负载能力、良好的运动灵活性的同时，还要对不同的导磁壁面具有较好的自适应能力。为保证爬壁机器人在工作负载下，能稳定地在变曲率导磁壁面上吸附爬行，不会发生诸如下滑、坠落等吸附失效的状况。因此，展开多种立面自适应的研究，保证爬壁机器人在错综复杂的不平整的壁面进行全方位的移动。在恶劣的工作环境下，并非是一直在一个壁面上进行工作，可能会遇到在顶棚等场景也需要进行作业，因此实现爬壁机器人的过渡壁面功能也是十分必要的。由于壁面过渡功能实现起来较为复杂，所以相关研究还比较少，更没有成熟的产品问世。通过对两段结构之间夹角的变化，提高了壁面过渡功能的可靠性，并能够实现壁面过渡。

如现有技术申请号为CN201910447028.2的中国发明专利于2019年07月12日公开了一种具有变曲率自适应能力的爬壁机器人，包括机架以及设置在机架两侧的一对履带行走模块，所述履带行走模块通过连接关节与机架连接，使每个履带行走模块相对于机架有两个互为垂直的转动自由度。履带行走模块包括永磁吸附板，永磁吸附板与行走支撑轮绕摇摆轴的轴线方向有一转动自由度，所述爬壁机器人在变曲率导磁壁面上移动时，上述三个自由度使履带通过永磁吸附板与行走支撑轮贴紧导磁壁面，使得爬壁机器人的永磁吸附板可以根据所行走的导磁壁面状况自动调节其自身的姿态，保证了每个永磁吸附板和导磁壁面之间的工作气隙变化在允许范围内，保证了爬壁机器人在变曲率导磁面上的可靠行走，同时还具备行走的灵活性。