[发明专利]一种基于滑移驱动的曲面自适应全方位爬壁机器人

说明书

本发明公开了一种基于滑移驱动的曲面自适应全方位爬壁机器人，包括躯干和两条机械腿；每条机械腿包括进给机构、旋转机构和至少三个自适应曲率吸附机构。电推杆的伸缩性配合旋转机构的旋转自由度使机械腿能够在直线滑台驱动下实现前后无干扰连续往返运动。能够被动自适应各种作业表面的曲率变化，具备运动灵活性与通过性，实现在复杂变曲率作业表面上全方位运动与障碍跨越。基于离散固定接触形式实现与作业表面无相对滑移，有效避免机器人对作业表面漆膜等的损伤。采用电磁与永磁相结合的吸附形式，能够实现机器人运动过程中的可靠吸附与灵活抬起。通过永磁铁确保机器人失电状态下在作业表面的可靠吸附性，大幅提高安全系数。

技术领域

本发明涉及行走机器人领域，具体为一种基于滑移驱动的曲面自适应全方位爬壁机器人。

背景技术

石化储罐、大型船舶和油气管道等设备是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的关键装备。我国的石化储罐、大型船舶和油气管道等设备多以金属材料制成，为确保安全生产、设备安全运行，提高设备的使用寿命和劳动生产效率，需定期对石化储罐、大型船舶和油气管道等设备表面开展检测与防腐作业，以防机械故障而影响生产，或机械事故造成人员伤亡。因此，将爬壁机器人用于石化储罐、大型船舶和油气管道等设备表面检测与防腐作业，可以为上述作业过程提供有力的作业安全保障。

为此，国内外针对爬壁机器人开展了广泛深入研究，研制出了多种爬壁机器人。申请号为201210130261.6的文献公开了一种爬壁机器人，通过吸附装置将整个机器人依附于储油罐壁面，并利用与吸附装置直接相连的连杆机构带动驱动轮滚动，节约了储油罐壁的检测成本并提高了效率，但由于采用驱动轮的形式需要一直与储油罐壁接触，在作业过程中对储油罐壁的损害极大，而且越障性较差。申请号为201710558963.7的文献公开了一种爬壁除锈机器人，通过永磁铁组成的吸附机构将机器人垂直吸附于作业表面，采用电机驱动的驱动轮作为机器人行走机构实现除锈作业，但是由于该机器人将吸附装置与驱动轮作为一体，导致结构较为复杂，而且采用驱动轮的行走机构，机器人在除锈作业过程中的灵活性欠佳。

综上所述，现有爬壁机器人普遍存在结构复杂、安全性较差、曲率适应性欠佳、运动灵活性不足、无法实现复杂变曲率作业表面的全方位灵活运动与障碍跨越等问题，而且机器人在作业中会对船舶、大型储油罐表面漆膜等表面造成损伤。因此，亟需研发提供一种结构紧凑、安装方便、作业安全高效可靠、能够被动自适应各种曲率变化下的作业表面、具备极强的运动灵活性与通过性、可实现复杂变曲率作业表面下的全方位灵活运动与障碍跨越的爬壁机器人。

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，提供一种基于滑移驱动的曲面自适应全方位爬壁机器人。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于滑移驱动的曲面自适应全方位爬壁机器人，包括躯干和两条机械腿，两条机械腿安装在躯干上；每条机械腿包括进给机构、旋转机构和至少三个自适应曲率吸附机构；其特征在于所述躯干包括动平台和直线滑台；所述进给机构包括进给座、电推杆、导套和导柱；所述旋转机构包括下固定板、连接板、蜗轮蜗杆减速机和上固定板；所述自适应曲率吸附机构包括球副座、球副套、电磁外壳、柔性底板、球副杆、永磁铁和线圈；

两个直线滑台固定于动平台左右两端上；所述直线滑台包括电机、导轨和底部滑块，电机安装在导轨一端，电机驱动底部滑块沿导轨滑动，底部滑块与导轨构成移动副；所述进给座上部固定于直线滑台的底部滑块上；所述电推杆的一端固定于进给座内部，另一端与导柱的顶部连接；所述导套固定于进给座的底部上，导套与导柱通过花键连接构成移动副；