[发明专利]一种微型吸附式机器人

说明书

一种微型吸附式机器人，包括运动装置、吸附装置、控制装置及主体框架。运动装置包括两侧连杆机构和双轴减速电机；吸附装置包括真空泵、硅胶导气管、吸附底板和吸盘；控制装置包括Arduino控制板、电源模块。双轴减速马达由电源模块供电，由Arduino控制版控制，双轴减速电机带动连杆机构，减速电机输出轴每转动一圈，连杆机构运动一个周期，吸附底板向前迈进一步，左右两边的连杆机构运动周期相隔一半，实现吸附底板交替向前迈进。每个吸附底板安装多个吸盘，吸附底板内部有空腔结构，用于连接硅胶导气管和多个吸盘。通过Arduino控制板控制吸附底板落下时真空泵吸气形成负压，吸附底板抬起时真空泵停止工作，负压释放，实现机器人的交替式迈进和吸附。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种微型吸附式机器人。

背景技术

随着社会发展和技术进步，近年来，应用于恶劣环境下以替代人类或辅助人类完成危险作业任务的机器人，受到了广泛的关注。例如核设施、化工设施的维护、高空作业等。在航空发动机领域，因发动机内部结构复杂，空间狭小，传统的孔探维修作业十分繁琐不便。在此情况下，微型吸附式机器人成为了辅助人工完成航空发动机孔探维修工作的理想对象。

目前吸附式机器人所采用的吸附方式主要有：负压吸附型、磁吸附型、仿生吸附型等。这些吸附方式各有优缺点，各吸附方式相对应的应用场合也不太相同。例如，磁吸附主要运用于大型轮船的检修与清洗，其吸附力可以达到非常大的地步，并且可以通过改变电流的大小来精确地控制力的大小，但这种吸附方式仅适用于铁磁表面。仿生吸附则易因壁面粉尘的影响而导致黏附力丧失。目前，国内外对于面向航空发动机内部维修的吸附式机器人相关研究较少，故本发明设计一款微型吸附式机器人。

发明内容

本发明提供了一种微型吸附式机器人，该机器人能够填补航空发动机内部维修用吸附式机器人的空白，以满足实际需求。

本发明采用的技术方案如下：

一种微型吸附式机器人，包括运动装置、吸附装置、控制装置及作为机架的主体框架。

所述的运动装置的连杆机构有7个活动构件，n＝7；A、C、D三处都是三个构件汇交的复合铰链，各有两个转动副，B、E、F、G处各有一个转动副，故运动低副(转动副)数P_L＝10，机构自由度F＝3×7-2×10＝1，自由度F与机构原动件数相同，当曲柄转动时，吸附底板会确定地做周期往复运动；其中：曲柄为原动件；曲柄、遥杆I和连杆III组成一柄摇杆机构；摇杆I、摇杆II和连杆II组成双摇杆机构；连杆I、连杆II、连杆III和吸附底板组成双摇杆机构；原动件曲柄驱动整个连杆机构运动，使吸附底板做周期往复运动；左右两侧的原动件曲柄安装方向不同，使左右两侧的运动相差半个运动周期，从而实现左右两侧的连杆机构协调运动。

所述的吸附装置包括吸附底板、吸盘、真空泵以及硅胶导气管；真空泵通过硅胶导气管连接到吸附底板，吸附底板内部有空腔结构，用以连通硅胶导气管和多个吸盘，以使吸盘与真空泵相连以形成负压；真空泵由Arduino控制板控制，两边的吸附底板上各有多个吸盘及真空泵，当吸附底板落下时，对应的真空泵工作，吸盘产生负压，使吸附底板能牢固的抓住壁面。

所述的控制系统包括电源模块、Arduino控制板、双轴减速电机；双轴减速电机安装在主体框架上，Arduino控制板放置在双轴减速电机上面，电源模块通过螺钉安装在主体框架后侧。

进一步地，原动件曲柄由双轴减速电机驱动，其中心对称地安装在双轴减速电机左右两侧，以满足机器人吸附底板交替迈进的要求。

进一步地，该机器人仅使用一个双轴减速电机，以保障机器人整体尺寸能尽量的小。

进一步地，杆I、连杆II和连杆III使用轻质PLA材料，满足强度要求的同时，减轻机器人的重量。