[发明专利]一种可变形磁吸机器人及其在船舱检测中的工作方法

权利要求书

1.一种可变形磁吸机器人，其特征在于，包括可折叠腿部结构（7）、足底爪式磁吸模块（8）、轮式驱动模块（12）、控制模块和框架（15）；

所述框架（15）包括机器人主体（3），所述机器人主体（3）为长方体，所述机器人主体（3）四条侧棱上分别安装一个所述可折叠腿部结构（7）；所述可折叠腿部结构（7）包括上腿部（6）和下腿部（17）；所述上腿部（6）通过两个电机Ⅰ（4）与所述机器人主体（3）相连接；所述上腿部（6）与所述下腿部（17）通过电机Ⅱ（5）连接；

所述足底爪式磁吸模块（8）包括橡胶足底（10）和爪式结构；所述爪式结构包括相对设置的两块侧部电磁铁（13）以及一块内部电磁铁（9），所述侧部电磁铁（13）铰接安装于所述下腿部（17）底部，所述内部电磁铁（9）固定安装于所述下腿部（17）底面上；所述橡胶足底（10）为半球形结构，包裹于所述侧部电磁铁（13）底部；

所述轮式驱动模块（12）安装于所述机器人主体底部，所述轮式驱动模块（12）包括四个轮（11），每一个所述轮（11）均连接于一个电机Ⅲ，通过所述电机Ⅲ控制所述轮（11）的工作；

所述机器人主体（3）内部设置密封控制舱，所述控制模块安装于所述密封控制舱内部；所述控制模块分别与所述电机Ⅰ（4）、所述电机Ⅱ（5）、所述侧部电磁铁（13）和所述电机Ⅲ电连接，用于控制所述电机Ⅰ（4）、所述电机Ⅱ（5）、所述侧部电磁铁（13）和所述电机Ⅲ的工作；

所述可变形磁吸机器人行进形式主要包括：

轮式行进，通过所述控制模块控制所述电机Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）与所述上腿部（6）呈折叠状态，同时通过所述控制模块控制所述电机Ⅲ，进而通过所述轮式驱动模块（12）行进；

混合行进，所述混合行进包括足式行进和爪式行进；所述足式行进形式具体为，通过所述控制模块控制所述电机Ⅰ（4）和所述电机Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）与所述上腿部（6）呈展开状态，同时使所述可折叠腿部结构（7）依靠所述橡胶足底（10）与地面之间的摩擦力行进；所述爪式行进形式具体为，通过所述控制模块控制所述侧部电磁铁（13）和所述内部电磁铁（9）的工作，使所述爪式结构通过所述侧部电磁铁（13）和所述内部电磁铁（9）通电与船舱内壁产生的吸引力行进。

2.根据权利要求1所述的可变形磁吸机器人，其特征在于，所述控制模块与控制中心有线连接，所述控制中心用于向所述控制模块发送控制指令，进而通过所述控制模块控制所述电机Ⅰ（4）、所述电机Ⅱ（5）、所述侧部电磁铁（13）、所述内部电磁铁（9）和所述电机Ⅲ的工作。

3.根据权利要求1所述的可变形磁吸机器人，其特征在于，所述控制模块采用Teensy3.5 with pins型号的主控板。

4.根据权利要求2所述的可变形磁吸机器人，其特征在于，还包括检测模块，所述检测模块包括视觉检测模块（1）和气体检测模块（14）；所述视觉检测模块（1）包括高清摄像头（2）和二自由度云台（16），所述视觉检测模块（1）安装于所述机器人主体顶部；所述气体检测模块（14）包括气体传感器；所述视觉检测模块（1）和所述气体检测模块（14）与所述控制模块电连接，用于将检测信号传输至所述控制模块。

5.根据权利要求2所述的可变形磁吸机器人，其特征在于，所述橡胶足底（10）安装有基于摩擦纳米发电机的压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块电连接。

6.一种应用于船舱检测的可变形磁吸机器人的工作方法，采用权利要求4所述的可变形磁吸机器人，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：靠近船舱

通过所述控制中心发送控制信号至所述控制模块，所述控制模块控制所述电机Ⅲ，进而控制所述轮（11）的转向，使得所述可变形磁吸机器人移动至待检测船舱；

步骤2：船舱内部检测

（1）检测：所述视觉检测模块（1）用于采集船舱内指定区域的图像，并将图像通过所述控制模块传输至所述控制中心；所述气体检测模块（14）从所述可变形磁吸机器人进入船舱起，实时对船舱密闭空间内部气体进行检测，将检测数据通过所述控制模块传输至所述控制中心；

（2）移动：操作人员根据所述可变形磁吸机器人行进方向上的地形，选择机器人的行进形式，移动至船舱内指定区域，行进形式主要包括：

轮式行进，通过所述控制模块控制所述电机Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）与所述上腿部（6）呈折叠状态，同时通过所述控制模块控制所述电机Ⅲ，进而通过所述轮式驱动模块（12）行进；

混合行进，所述混合行进包括足式行进和爪式行进；所述足式行进形式具体为，通过所述控制模块控制所述电机Ⅰ（4）和所述电机Ⅱ（5）工作，使所述下腿部（17）与所述上腿部（6）呈展开状态，同时使所述可折叠腿部结构（7）依靠所述橡胶足底（10）与地面之间的摩擦力行进；所述爪式行进形式具体为，通过所述控制模块控制所述侧部电磁铁（13）和所述内部电磁铁（9）的工作，使所述爪式结构通过所述侧部电磁铁（13）和所述内部电磁铁（9）通电与船舱内壁产生的吸引力行进；

步骤3：通过所述控制中心发送控制信号至所述控制模块，所述控制模块控制所述电机Ⅲ，进而控制所述轮的转向，使得所述可变形磁吸机器人离开船舱，检测结束。