[发明专利]一种六足爬壁机器人及其步态控制方法

说明书

本发明属于机器人技术领域，涉及一种六足爬壁机器人及其攀爬步态控制方法。包括身体部分和腿部部分，腿部部分由数字舵机，舵机支架，数字舵机、股节支架，数字舵机、胫节支架，万向节可调阻尼球头球铰，双头螺栓，电控永磁吸盘依次连接组成。所述身体支架前端安装有超声波传感器，用于测量机器人和前方物体的距离，所述身体支架为双层结构，双层中间设置有锂电池包、升压模块和降压模块，用于给整体供电；所述树莓派控制器是机器人的控制中心，通过路继电器模块控制电控永磁吸盘的开关，还控制所有的舵机和摄像头。本发明可以在港口岸桥起重机的外表面进行自由爬行，稳定吸附在金属壁表面。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种六足爬壁机器人及其步态控制方法。

背景技术

岸桥起重机等大型钢构设备的月度检查和年度检查中，检查项目有钢材的变形、龟裂，钢材的腐蚀，固定螺栓的松动及脱落等。传统的检测方法需要人工背上设备登高检查，存在一定的危险性。由于起重机体积较大、结构复杂，检测人员工作量大，安全性低，而且起重机有些部分人工难以抵达。

本发明涉及的爬壁机器人可以携带检测设备仪器，不需要工人携带仪器到起重机上进行检测，简化起重机安全评价和寿命评估，间接提高了起重机的操作安全性，大大提高了工人的生产效率，具有较大的应用前景。

因此本发明拟设计一种攀爬机器人，能在起重机结构表面移动攀爬，并能承载相机等图传设备进行图像信息回传，降低工人的劳动强度，提高生产效率。

经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号201810274719.2，该技术公开了一种磁力多足爬壁机器人。其结构包括六个带电磁铁三自由度腿部部分，三个伺服电机驱动的万向轮，控制板，电池以及其他必要结构。该机器人可以利用六足机械腿越障，轮式运动，提高环境适应能力。但该机构结构复杂，运用电机较多，控制困难，可靠性有待提高。中国发明专利申请号CN 2019 11055540.9，该技术公开了一种电磁吸附六足攀爬机器人。其腿部结构的末端由球头杆端关节轴承固定一个电控永磁吸盘。但该机构所应用的球头杆端关节轴承几乎没有阻尼，由于地球重力作用，如果球副没有阻尼会导致机器人在攀爬壁面时足底不能很好地接触壁面，所以会导致机器人攀爬过程中吸附力不足，进而使机器人发生倾覆等事故。

针对现有技术的不足，本发明开发一种可以携带相关设备在港口起重机上全方位工作的攀爬机器人。本发明利用电磁铁吸附原理，将万向节可调阻尼球头球铰巧妙地与六足机器人联系起来，使攀爬机器人可以在金属壁面上攀爬，达到全方位移动的目的。与普通六足机器人相比，本发明可以在金属壁面上攀爬，并且具有低成本与高可靠性的优点。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下。

一种六足爬壁机器人，包括身体部分和腿部部分，所述身体部分包括身体支架，身体支架两侧的前中后三个位置分别与腿部部分连接，腿部部分由数字舵机，舵机支架，数字舵机、股节支架，数字舵机、胫节支架、万向节可调阻尼球头球铰、双头螺栓、电控永磁吸盘依次连接组成；

所述身体支架为双层结构，双层中间设置有锂电池包、升压模块和降压模块，用于给整体供电；所述身体支架前端安装有超声波传感器，用于测量机器人和前方物体的距离，所述身体支架前端还固定有二轴云台，所述二轴云台上安装有摄像头，所述身体支架上安装有树莓派控制器和6路继电器模块；

所述降压模块是把锂电池包的电压下降到5V给树莓派控制器和摄像头供电，升压模块是把锂电池包的电压升到24V给电控永磁吸盘供电，所述树莓派控制器是机器人的控制中心，通过6路继电器模块控制电控永磁吸盘的开关，还控制所有的数字舵机和摄像头。

所述摄像头为微型无线传输摄像头，方便查看机器人前方地形。微型无线传输摄像头通过内置WiFi模块实现数据传输。

进一步地，所述树莓派控制器还可以和上位机通信，传回摄像头记录的图像和超声波传感器的数据。