[发明专利]一种船用全向移动爬壁机器人

说明书

本发明的船用全向移动爬壁机器人，包括车架、车轮、车轮电机、二轴电控云台和前臂辅助机构，特征在于：车架四周底部设置有与船舶上的钢板产生吸附磁力的永磁铁，二轴电控云台上固定有用于对爬壁机器人的重力进行抵消的涵道螺旋桨，二轴电控云台上固定有驱使涵道螺旋桨转动的螺旋桨电机；前臂辅助机构经连接轴设置于车架的前端，前臂辅助机构的两侧设置有履带。本发明的爬壁机器人，在永磁铁与船舶钢板之间的吸附磁力、涵道螺旋桨对重力的抵消、前臂辅助机构对下一壁面或障碍物的贴合作用下，可实爬壁机器人的全向运动、越障和切换爬行壁面，实现了船舶任意壁面的检测、扫舱或焊接作业，降低了人力完成的成本，有益效果显著。

技术领域

本发明涉及一种爬壁机器人，更具体的说，尤其涉及一种船用全向移动爬壁机器人。

背景技术

船舶在国民经济的物流运输中起着非常重要的作用。船舶作为大型承载式机械设备，对于已投入使用的船舶来说，需要定期清洁外表面的附着物或做外板检测，以便延长其使用寿命。对于大型散货船来说，当运载的货物发生变化时，还需要进行扫舱作业。对于新建船舶，船体常采用分段制造与焊接的方式。目前这些工作大多依赖人工完成，劳动强度大、工作难度大、作业效率低、危险性高，且人力成本逐年增加。因此，设计船舶爬壁机器人来代替人完成这些工作是非常有必要的。

由于大型船舶都是有钢板焊接而成，因此，大多数船用爬壁机器人采用双轮差速或履带结构，使用永磁材料作为其主要的吸附力，利用车轮或履带与钢板的摩擦力作为运动或悬停的动力，能实现沿光滑曲面直线运动的功能。轮式机器人运动灵活，但负重小，而履带式机器人负重能力和翻越障碍物的能力强，但运动不灵活。由于磁吸附力随着磁铁与钢板缝隙的变大而快速衰减，因此，这些爬壁机器人难以翻越船体焊缝或小结构件。且在需要机器人以固定姿态运动的情况时，都无能为力。

本发明设计的全向运动爬壁机器人，可以沿船体表面全向移动，并能翻越一定高度的障碍物和切换爬行壁面，实现了沿规划路径自动行驶的功能。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种船用全向移动爬壁机器人。

本发明的船用全向移动爬壁机器人，包括车架、车轮、车轮电机、二轴电控云台和前臂辅助机构，车架的四个角上均设置有车轮和车轮电机，车轮电机的输出轴与车轮的轮轴传动连接，用于驱使车架行走；二轴电控云台设置于车架上；其特征在于：所述车架四周底部设置有与船舶上的钢板产生吸附磁力的永磁铁，二轴电控云台可在与车架平行的平面内360°转动，且可相对于其转动平面进行0-90°的摆动，二轴电控云台上固定有用于对爬壁机器人的重力进行抵消的涵道螺旋桨，二轴电控云台上固定有驱使涵道螺旋桨转动的螺旋桨电机；

所示前臂辅助机构经连接轴设置于车架的前端，前臂辅助机构的两侧设置有履带，车架的前端设置有经连接轴驱使前臂辅助机构转动的前臂方向电机，前臂辅助机构的两侧均设置有分别驱使两履带转动的前臂前进电机。

本发明的船用全向移动爬壁机器人，所述二轴电控云台上设置有对爬壁机器人进行定位、路径跟踪和姿态控制的激光雷达和摄像头。

本发明的船用全向移动爬壁机器人，所述前臂辅助机构前端的下表面上开设有对竖立面或倾斜面进行吸附的吸负压口，前臂辅助机构上固定有与吸负压口相连通的负压泵。

本发明的船用全向移动爬壁机器人，包括嵌入式控制器、应急电源、惯性导航传感器和电源转换电路，惯性导航传感器安装于车架上，车架上设置有电缆接口，外部电源经电缆接口接入并经电源转换电路的转化后，供嵌入式控制器、车轮电机、二轴电控云台、前臂方向电机、前臂前进电机和负压泵工作。

本发明的船用全向移动爬壁机器人的运行控制方法，通过以下步骤来实现：

a).规划行驶路径，根据船舶所要检测、清扫或焊接的部位，规划出爬壁机器人的行驶路径，并将规划的路径下发至爬壁机器人的嵌入式控制器中，以控制机器人按照规划路径行驶；