[实用新型]一种单自由度柱面攀爬机器人

说明书

本实用新型涉及机器人的技术领域，更具体地，涉及一种单自由度柱面攀爬机器人，包括躯干组件、磁吸附组件、改变磁吸附组件磁力大小的末端驱动组件、用于改变多组磁吸附单元之间夹角的摆转组件，躯干组件包括第一电机及两组第一连杆，两组第一连杆的一端分别连接于第一电机的两输出端，两组第一连杆的另一端均与第二连杆铰接，第二连杆连接有基座；磁吸附单元包括径向充磁的磁芯及若干组环绕于磁芯外周的永磁铁，若干永磁铁顺次异极相接；末端驱动组件安装于基座，磁芯通过万向节连接于末端驱动组件的输出轴，摆转组件连接于磁吸附组件与基座之间。本实用新型吸附于钢结构平面或柱形钢结构内外表面、可自适应于不同曲率的柱面攀爬，行动迅速、控制方便。

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，更具体地，涉及一种单自由度柱面攀爬机器人。

背景技术

在大型储油罐清洁检修、集装箱巡视、电线杆检修等一些特殊作业环境，要求机器人具有一定的攀爬能力，特别是柱面攀爬能力。在攀爬机器人本体运行形势的选择上，这些场景通常是较为宽广的无障碍物环境，使用传统的多自由度攀爬机器人存在着大材小用、成本过高的问题。在吸附模块的选择上，现有的吸附模块形式多样，有负压吸附、电磁吸附、仿壁虎吸附等，其原理上都存在着一定的缺陷：(1)负压吸附需要外接真空发生器等其他设备，不利于对于长距离攀爬，且不具备断电保护特点，(2)采用电磁吸附原理的设备通常结构复杂，且重量较大，同样不具备断电保护特点，(3)仿壁虎吸附仍处于研发改良阶段，成本较高。采用永磁吸附原理的磁吸附单元具有体积小、吸力大、控制灵敏便捷的优点，但现有的方案中，永磁吸附模块只能吸附于大平面。

中国专利CN111547152A公开了一种多自由度攀爬机器人，包括回转组件、摆转组件、包含若干磁吸附单元的磁吸附组件，两组所述回转组件连接于摆转组件的两端，所述磁吸附组件与回转组件连接，所述磁吸附单元包括同轴设置的第一径向磁铁和第二径向磁铁，所述第一径向磁铁连接有驱动第一径向磁铁转动调整磁力大小的传动组件。上述方案虽然能代替人工在各种恶劣环境下工作或高空作业，节省大量劳动力投入，安全高效。然而，上述方案中的攀爬机器人吸力较小、只适合用于大平面爬行，无法适用于柱面攀爬。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种单自由度柱面攀爬机器人，可适应不同曲率的柱面攀爬，可吸附于钢结构平面或柱形钢结构内外表面、行动迅速、控制方便、安全且高效。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种单自由度柱面攀爬机器人，包括躯干组件、包含若干磁吸附单元的磁吸附组件、用于改变磁吸附组件磁力大小的末端驱动组件、用于改变多组磁吸附单元之间夹角的摆转组件，所述躯干组件包括第一电机及两组第一连杆，两组第一连杆的一端分别连接于第一电机的两输出端，两组第一连杆的另一端均与第二连杆铰接，所述第二连杆连接有基座；所述磁吸附单元包括径向充磁的磁芯及若干组环绕于磁芯外周的永磁铁，若干永磁铁顺次异极相接；所述末端驱动组件安装于基座，所述磁芯通过万向节连接于末端驱动组件的输出轴，所述摆转组件连接于所述磁吸附组件与基座之间。

本实用新型的单自由度柱面攀爬机器人，在第一电机的带动下，两组第一连杆、第二连杆同步联动，可完成爬行动作，机器人主体运动只依靠一个电机第一电机驱动；万向节和摆转组件的设置，使得各个磁吸附单元相对位置可发生变化，可自适应于相应曲率的柱面攀爬；转动磁芯，改变磁芯的磁极方向，可控制永磁铁对外磁力的大小，可方便地在吸附状态和非吸附状态之间进行切换。本实用新型吸附于钢结构平面或柱形钢结构内外表面、行动迅速、控制方便；可运用于各种工作场景，代替工人在各种恶劣环境钢结构工作或者高空作业，节省大量的劳动力，安全且高效。

进一步地，其中一组第一连杆与其中一组第二连杆之间铰接有第三连杆，另一组第一连杆与另一组第二连杆之间也铰接有第三连杆。