[发明专利]一种适用于变曲率壁面移动的爬壁作业机器人

说明书

本发明涉及一种适用于变曲率壁面移动的爬壁作业机器人，其特征在于该机器人包括两个相互独立的移动模块和一个车体中间平台，所述两个相互独立的移动模块结构完全相同，以车体中间平台为中心呈对称布置，并分别通过具有两自由度的限位连接关节与车体中间平台相连接，两个相互独立的移动模块包括右移动模块和左移动模块，每个移动模块均包括固定在车架上的驱动结构、传动结构、行走结构、张紧结构以及间隙式永磁吸附结构；通过限位连接关节的连接使得两移动模块相对于车体中间平台具有两个旋转自由度，以满足机器人对导磁结构体表面曲率变化的适应。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及为一种爬壁机器人，特别是涉及一种适用于变曲率壁面移动的爬壁作业机器人。

背景技术

国内经济和国防建设等领域随处可见由钢铁等导磁性材料构建成的各类大型复杂装备(石油管道、化工储罐、船舶，风电设备等)，为了保障设备的安全运转，需要投入大量的人力物力进行定期的清洗检测等维护作业。目前，世界范围内广泛采用的是传统的人工作业方式，不仅存在劳动强度大、工作周期长、维护成本高等问题，而且作业环境多为极限高危环境，极易发生安全事故。因此，研发一种可在各类导磁面灵活运动，根据作业需求搭载不同作业模块的爬壁作业机器人系统，成为了趋势。

爬壁机器人壁面作业系统需要重点解决吸附形式和行走机构及如何适应曲率多变的作业面环境，成为设计此类爬壁机器人的新问题。类似于石油管道、化工储罐、船舶，风电设备等导磁结构，作业面为单一曲率或变曲率壁面(是类似于石化储罐这类圆柱形的壁面为单一曲率作业面，整个曲面的曲率为固定值；类似于风电塔桶这类圆锥形壁面为变曲率作业面，由下而上曲面曲率为变化值；类似于船舶外表面这类，不规则的壁面，有平面有曲面，曲面还是变曲率的)，机器人必须能够在运动过程中适应曲率的变化，才能安全高效地完成作业任务。而现有的爬壁机器人多为平面作业，在实际工业应用中，例如石化行业，船舶行业，风电行业，不具有变曲率适应能力。

目前的爬壁机器人均缺乏一定的灵活性，本体结构位置相对固定，无法灵活适应曲面的变化，例如专利号为ZL201620506528.0的中国专利，公开了一种履带式磁吸附爬壁机器人，采用了履带移动，永磁吸附的方式，申请号为201610364096.9的中国专利公开了一种轮式磁吸附爬壁机器人，采用了轮式移动，永磁吸附的方式。二者虽然采用了不同的移动方式，但都是将驱动传动系统均安置于车体内部，通过传动轴与车体两侧的移动结构相连接，这就使得移动结构与车体位置相对固定，如遇到变曲率壁面时，由于壁面不平整存在高低起伏，容易发生机器人车体托底或者两侧移动结构无法与壁面有效接触，从而产生机器人运动失效的情况。

发明内容

本发明提出一种适用于变曲率壁面移动的爬壁作业机器人，本发明立足于爬壁机器人可根据不同的任务需求搭载不同类型作业模块，在各类曲率多变的导磁结构表面上开展除锈，检测，喷漆等相应的极限作业。该爬壁机器人采用间隙式永磁吸附形式与履带移动方式，采用模块化连接方式，主要由两个结构相同、完全独立的移动模块对称布置在一个车体中间平台两侧而构成。移动模块与车体中间平台由具有两自由度限位结构的关节连接，通过限位连接关节的连接使得两移动模块相对于车体中间平台具有两个旋转自由度，以满足机器人结构对曲面及变曲率的适应；同时本发明机器人能够根据作业需求实现机器人的快速拆解、运输与安装，便于通过非连续作业区域或狭窄运输空间。

为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于变曲率壁面移动的爬壁作业机器人，其特征在于该机器人包括两个相互独立的移动模块和一个车体中间平台，所述两个相互独立的移动模块结构完全相同，以车体中间平台为中心呈对称布置，并分别通过具有两自由度的限位连接关节与车体中间平台相连接，两个相互独立的移动模块包括右移动模块和左移动模块，每个移动模块均包括固定在车架上的驱动结构、传动结构、行走结构、张紧结构以及间隙式永磁吸附结构；