专利名称：多体磁吸附式自适应爬壁机器人的制作方法
多体磁吸附式自适应爬壁机器人技术领域
本发明属于特种机器人技术领域，特别涉及一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人 的结构设计。
背景技术：
工业现场存在众多大型钢结构构件，如大型球罐、大型钢结构建筑物、大型水轮 机，这些大型钢结构构件的加工制造、安装、维修、喷涂、检测目前绝大多数仍在采用人工方 式作业，工人劳动强度极大、工作条件和环境恶劣、工作中存在较多危险，这些工作需要进 行机器人自动化改造。实际应用中，这些场合往往导磁壁面空间曲面复杂，而且作业空间狭 小、加工力大。现有的磁吸附机器人难以用在这样的环境中，故需要一种曲面自适应和负载 能力强、体小质轻、灵活性高的磁吸附机器人。
申请号为200510086382. 5的专利文献中提到了一种具有曲面自适应能力的磁吸 附爬壁机器人；在申请号为200510086383. X的专利文献中提到了一种非接触磁吸附轮式 爬壁机器人；200710053422. 5的专利文献介绍了一种轮式永磁吸附管道爬行机器人。但这 些机器人仅是一个移动平台，不具备相应的加工机构。
200510027326. 4的专利文献介绍了一种适用于轻载的基于同步齿形带的磁吸附 履带式爬壁机器人，公开号为CN1789062的文献介绍了一种采用单臂结构的船体表面清刷 用永磁吸附双履带机器人。其不适宜于作业空间小、长距离、大加工力的工作场合。
专利号为CN2779351的文献介绍一种磁吸附六轮分体跃障式爬壁检测机器人。该 机器人在各吸附体之间采用的是铰链结构，适用于测量，不能用于加工作业。
另外，国内外研制的水轮机叶片修复机器人可用于焊接、打磨等工作，但多采用导 轨式，其运动灵活性较差。发明内容
本技术发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种在空间全位置导磁壁面灵活 移动和转向、空间曲面自适应，可进行焊接、气刨、切割、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂作业 的爬壁机器人，该机器人加工范围大、负载能力强、运动灵活性好、工作效率高。
本发明采用如下技术方案
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，包括主体装置和作业工具， 所述主体装置包括主体机架、移动机构和主体磁吸附装置；所述移动机构固定安装在主体 机架上；所述主体磁吸附装置通过移动机构与导磁壁面接触；所述主体磁吸附装置包括至 少一个主体磁吸附单元，主体磁吸附单元固接或铰接到主体机架上；所述主体磁吸附单元 包括一块轭铁和多块磁体，轭铁和磁体组成磁路；
其特征在于所述多体磁吸附式自适应爬壁机器人还包括至少一个从体装置和至 少一个机械臂，每个从体装置通过一个机械臂与主体装置连接；所述的作业工具安装在从 体装置上，通过移动机构与导磁壁面接触；
每个从体装置包括从体机架、从体磁吸附装置和至少三个辅助支撑轮；所述从体 磁吸附装置包括至少一个从体磁吸附单元，从体磁吸附单元固接或铰接到从体机架上，从 体机架通过辅助支撑轮与导磁壁面接触；所述从体磁吸附单元包括一块轭铁和多块磁体， 轭铁和磁体组成磁路；
每个机械臂包括至少五个连杆、至少二个主动关节和至少二个被动关节；机械臂 的第零连杆与所述主体机架固接；机械臂的末端连杆与所述从体机架固接；所述主动关节 采用由驱动器驱动的主动移动关节或主动转动关节；所述被动关节为被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含五个连杆、二个主动关节和二个被动关节；所述的二个主动关节分别为X方向和Y方 向移动的主动移动关节；所述被动关节为X-Z平面转动的被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、三个主动关节和二个被动关节；所述的三个主动关节均为X-Y平面转动 的主动转动关节；所述被动关节为X-Z平面转动的被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述主动关节均为X-Y平面转动的主动 转动关节；所述被动关节中一个或二个为X-Z平面转动的被动转动关节，一个或两个为Y-Z 平面的被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述的二个主动关节分别为X方向和Y方 向移动的主动移动关节；所述被动关节中一个或二个为Y-Z平面转动的被动转动关节，一 个或两个为Y-Z平面的被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述的二个主动关节中一个为X方向或 Y方向移动的主动移动关节，一个为X-Y平面转动的主动转动关节；所述被动关节中一个或 二个为X-Z平面转动的被动转动关节，一个或两个为Y-Z平面的被动转动关节。
本发明所述的一种多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂中含有七个连杆、三个主动关节和三个被动关节，连接顺序为第零连杆、第一关节、第一 连杆、第二关节、第二连杆、第三关节、第三连杆、第四关节、第四连杆、第五关节、第五连杆、 第六关节、第六连杆；第一关节为Y-Z平面转动的被动转动关节；第二关节为X-Y平面转动 的主动转动关节；第三关节为X-Y平面转动的主动转动关节；第四关节为Y-Z平面转动的 被动转动关节；第五关节为X-Z平面转动的被动转动关节；第六关节为X-Y平面转动的主 动转动关节。
上述技术方案中，所述的移动机构采用轮式移动机构、履带式移动机构或足式移 动机构；所述主体磁吸附单元中的磁体采用永磁体或电磁铁；所述从体磁吸附单元中的磁 体采用永磁体或电磁铁；所述永磁体采用沿高度方向磁化的矩形永磁体。
本发明所述的轮式移动机构包括第一驱动器、第一减速机、第一轴、第一车轮、第 二驱动器、第二减速机、第二轴和第二车轮；所述第一驱动器固定在所述主体机架下，第一 驱动器的输出轴通过第一减速机连接到第一轴，第一轴与第一车轮固接；所述第二驱动器 固定在所述主体机架下，第二驱动器的输出轴通过第二减速机连接到第二轴，第二轴与第二车轮固接；第一轴、第二轴分别套设在主体机架下；所述第一车轮和第二车轮对称布置， 第一轴和第二轴同轴线；第一车轮和第二车轮采用差动驱动方式，依靠第一车轮和第二车 轮的差速实现在导磁壁面上的转向。
本发明的技术特征还在于所述主动关节设置有角位移传感器或直线位移传感 器；所述被动关节设置有角位移传感器或直线位移传感器；所述的作业工具为焊接、气刨、 切割、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂工具。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果
本发明实现了一种在空间全位置导磁壁面灵活移动和转向、空间曲面自适应，可 进行焊接、气刨、切割、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂作业的爬壁机器人，该机器人加工范围 大、负载能力强、运动灵活性好、工作效率高；采用多磁吸附分体以完成长距离和重负载工 作；各吸附体上均可安装检测或加工装置以完成相同或不同的工作；主从吸附体之间采用 由主动关节、被动关节和连杆等组成的机械臂使其具有曲面自适应能力；采用轮式磁吸附 装置可以使其具有运动灵活的特点。
图1是本发明提供的多体磁吸附式自适应爬壁机器人的结构原理示意图。
图2是图1的立体结构示意图。
图3是本发明采用三个从体装置和三个机械臂的实施例结构示意图。
图4是机械臂采用五个连杆、二个主动移动关节和二个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于柱面时的实施例结构图。
图5是机械臂采用六个连杆、三个主动转动关节和二个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于柱面时的实施例结构图。
图6是机械臂采用六个连杆、两个主动转动关节和三个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图。
图7是机械臂采用六个连杆、两个主动移动关节和三个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图。
图8是机械臂采用六个连杆、一个主动移动关节、一个主动转动关节和三个被动 转动关节的多体磁吸附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图。
图9是采用七个连杆、三个主动关节和三个被动转动关节的机械臂连接顺序结构 图。
图10是本发明中移动机构采用轮式移动机构的结构示意图。
图11是作业工具安装在从体装置上的结构示意图，其中作业工具采用焊接工具。
在图1至图11中
0-导磁壁面，1-主体装置，2-从体装置，3-机械臂，
4-作业工具，11-主体机架，12-移动机构，13-主体磁吸附装置，
21-从体机架，21-从体机架，22-辅助支撑轮，23-从体磁吸附装置，
131-主体磁吸附单元，1311-轭铁，1312-磁体，231-从体磁吸附单元，
2311-轭铁，2312-磁体，120-第一驱动器，121-第一减速机，
122-第一轴，123-第一车轮，124-第二驱动器，125-第二减速机，
126-第二轴，127-第二车轮，31-第一关节，32-第二关节，
33-第三关节，34-第四关节，35-第五关节，36-第六关节，
321-第一电机，331-第二电机，361-第三电机，322-第一同步带，
332-第二同步带，362-第三同步带，313-第一编码器，323-第二编码器，
333-第三编码器，；343_第四编码器，353-第五编码器，363-第六编码器，
300-第零连杆，310-第一连杆，320-第二连杆，330-第三连杆，
340-第四连杆，350-第五连杆，360-第六连杆，60-为主体装置，
61-第一机械臂，71-第二机械臂，81-第三机械臂，62-第一从体装置，
72-第二从体装置，82-第三从体装置，91-焊枪，92-焊接电源系统，3001-被动转 动关节，3002-主动移动关节，3003-主动转动关节具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步详细介绍本发明的具体结构及工作原理。
图1、2是本发明提供的多体磁吸附式自适应爬壁机器人的结构原理示意图，包括 主体装置1和作业工具4，主体装置包括主体机架11、移动机构12和主体磁吸附装置13 ；移 动机构固定安装在主体机架上；主体磁吸附装置通过移动机构与导磁壁面接触；主体磁吸 附装置包括至少一个主体磁吸附单元131，主体磁吸附单元固接或铰接到主体机架上；所 述主体磁吸附单元包括一块轭铁1311和多块磁体1312，轭铁和磁体组成磁路。
多体磁吸附式自适应爬壁机器人还包括至少一个从体装置2和至少一个机械臂 3，每个从体装置通过一个机械臂与主体装置连接；作业工具安装在从体装置上，通过移动 机构与导磁壁面接触。
每个从体装置包括从体机架21、从体磁吸附装置23和至少三个辅助支撑轮22 ；从 体磁吸附装置包括至少一个从体磁吸附单元231，从体磁吸附单元固接或铰接到从体机架 上，从体机架通过辅助支撑轮与导磁壁面接触；从体磁吸附单元包括一块轭铁和多块磁体， 轭铁和磁体组成磁路。
每个机械臂包括至少五个连杆、至少二个主动关节和至少二个被动关节；机械臂 的第零连杆与主体机架固接；机械臂的末端连杆与从体机架固接；主动关节采用由驱动器 驱动的主动移动关节3002或主动转动关节3003 ；被动关节为被动转动关节3001。
图3是本发明采用三个从体装置和三个机械臂的实施例结构示意图。
图4是机械臂采用五个连杆、二个主动移动关节和二个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于柱面时的实施例结构图，机械臂连接顺序为第零连杆、x-z 平面转动的被动转动关节、第一连杆、X方向移动的主动移动关节、第二连杆、Y方向移动的 主动移动关节、第三连杆、X-Z平面转动的被动转动关节、第四连杆。
图5是机械臂采用六个连杆、三个主动转动关节和二个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于柱面时的实施例结构图，机械臂连接顺序为第零连杆、X-Z 平面转动的被动转动关节、第一连杆、X-Y平面转动的主动转动关节、第二连杆、X-Y平面转 动的主动转动关节、第三连杆、X-Y平面转动的主动转动关节、第四连杆、X-Z平面转动的被 动转动关节、第五连杆。
图6是机械臂采用六个连杆、两个主动转动关节和三个被动转动关节的多体磁吸附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图，机械臂连接顺序为第零连杆、Y-Z 平面转动的被动转动关节、第一连杆、X-Y平面转动的主动转动关节、第二连杆、X-Y平面转 动的主动转动关节、第三连杆、Y-Z平面转动的被动转动关节、第四连杆、X-Z平面转动的被 动转动关节、第五连杆。
图7是机械臂采用六个连杆、两个主动移动关节和三个被动转动关节的多体磁吸 附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图，机械臂连接顺序为第零连杆、Y-Z 平面转动的被动转动关节、第一连杆、Y方向移动的主动移动关节、第二连杆、X方向移动的 主动移动关节、第三连杆、Y-Z平面转动的被动转动关节、第四连杆、X-Z平面转动的被动转 动关节、第五连杆。
图8是机械臂采用六个连杆、一个主动移动关节、一个主动转动关节和三个被动 转动关节的多体磁吸附式自适应爬壁机器人工作于球面时的实施例结构图，机械臂连接顺 序为第零连杆、Y-Z平面转动的被动转动关节、第一连杆、Y方向移动的主动移动关节、第 二连杆、X-Y平面转动的被动转动关节、第三连杆、Y-Z平面转动的被动转动关节、第四连 杆、X-Z平面转动的被动转动关节、第五连杆。
图9是采用七个连杆、三个主动关节和三个被动转动关节的机械臂连接顺序结构 图，连接顺序为第零连杆300、第一关节31、第一连杆310、第二关节32、第二连杆320、第 三关节33、第三连杆330、第四关节34、第四连杆340、第五关节35、第五连杆350、第六关节 36、第六连杆360 ；第一关节为Y-Z平面转动的被动转动关节；第二关节为X-Y平面转动的 主动转动关节；第三关节为X-Y平面转动的主动转动关节；第四关节为Y-Z平面转动的被 动转动关节；第五关节为X-Z平面转动的被动转动关节；第六关节为X-Y平面转动的主动 转动关节。
图10是本发明中移动机构采用轮式移动机构的结构示意图，移动机构可以采用 轮式移动机构、履带式移动机构或足式移动机构，主体磁吸附单元中的磁体采用永磁体或 电磁铁；从体磁吸附单元中的磁体采用永磁体或电磁铁；永磁体采用沿高度方向磁化的矩 形永磁体。本实施例中采用轮式移动机构，主体磁吸附单元中的磁体采用永磁体。轮式移 动机构包括第一驱动器(120)、第一减速机(121)、第一轴(12 、第一车轮(12 、第二驱动 器(IM)、第二减速机(125)、第二轴(126)和第二车轮(127)；所述第一驱动器固定在所述 主体机架下，第一驱动器的输出轴通过第一减速机连接到第一轴，第一轴与第一车轮固接； 所述第二驱动器固定在所述主体机架下，第二驱动器的输出轴通过第二减速机连接到第二 轴，第二轴与第二车轮固接；第一轴、第二轴分别套设在主体机架下；所述第一车轮和第二 车轮对称布置，第一轴和第二轴同轴线；第一车轮和第二车轮采用差动驱动方式，依靠第一 车轮和第二车轮的差速实现在导磁壁面上的转向。
图11是作业工具安装在从体装置上的结构示意图。各主动关节和被动关节均设 置有角位移传感器或直线位移传感器用以反馈关节转角，作业工具可以为焊接、气刨、切 割、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂工具，本实施例中作业工具采用焊接工具。
工作原理叙述如下
机器人的机械臂结构简图见图9，移动机构采用图10轮式移动机构，初始状态如 图1所示，此时机械臂3伸直，主体装置1和从体装置2的底面平行。
该机器人可以在全位置导磁壁面上工作
当机器人静止于平面导磁壁面0时主体装置1通过轭铁1311和磁体1312组成 的主体磁吸附单元131吸附在导磁壁面0上；从体装置2通过轭铁2311和磁体2312组成 的从体磁吸附单元231吸附在导磁壁面0上。导磁壁面0对主体装置1的吸附力保证了主 体装置1不掉落导磁壁面0 ；导磁壁面0对主体装置1的摩擦力保证了主体装置1不滑落 导磁壁面0。导磁壁面0对从体装置2的吸附力使从体装置2不掉落导磁壁面0。
当机器人静止于曲率变化的导磁壁面0时主动关节中第二关节32和第三关节 33决定了在X-Y平面上机器人从体装置2到主体装置1的位置和距离；主动关节中第六关 节36决定了从体装置2中所携带的加工工具4在X-Y平面上的转动角度；被动关节中第一 关节31和第五关节35自适应Y-Z平面上导磁壁面0的曲率变化；被动关节中第四关节34 自适应X-Z平面上导磁壁面0的曲率变化。
当机器人在导磁壁面行走时，主体装置1的第一驱动器120通过第一减速机121 带动第一轴122转动，第一轴122通过键带动第一车轮123转动；主体装置1的第二驱动器 124通过第二减速机125带动第二轴1 转动，第二轴1 通过键带动第二车轮127转动。 第一车轮123和第二车轮127对称布置在主体装置1上，采用差动驱动方式即第一车轮123 和第二车轮127的差速实现主体装置1在导磁壁面上的转向；通过第一车轮123和第二车 轮127的等速实现主体装置1在导磁壁面上的前进和后退。当主体装置1前进和后退时， 主体装置1拖动从体装置2前进和后退。
当作业工具4作业于导磁壁面时，主动关节中第二关节32和第三关节33保证了 从体装置到达需要加工的位置，主动关节中第六关节36保证了砂轮的角度。主体装置1的 第一车轮123和第二车轮127静止，并通过第一减速机121和第二减速机125锁死，同时 在壁面对主体装置1主体磁吸附单元131的吸附力下，会产生巨大的摩擦力以保证小车稳 定吸附在壁面上；此时通过控制机械臂3的第一电机321、第二电机331、第三电机361的 转动，由第一同步带322、第二同步带332、第三同步带362带动实现第二关节32、第三关节 33、第六关节36的旋转运动，在第一编码器313、第二编码器323、第三编码器333、第四编码 器343、第五编码器353、第六编码器363精确角度反馈控制下使从体装置2达到需要加工 的位置和姿态。从体装置2上的砂轮由于加工产生的法向反作用力由壁面对从体装置2的 吸附力克服，切向力和摩擦力通过机械臂3传递到主体装置1上由壁面对主体装置1的摩 擦力克服。同时导磁壁面对主体装置1的吸附力远大于导磁壁面对从体装置2的吸附力， 也保证了作业过程中主体装置始终静止。
本发明中每个机械臂包括至少五个连杆、至少二个主动关节和至少二个被动关 节，图4到图8为几种在不同曲面工作时具有最少连杆和关节的数目的实施例，如下
图4实施例中机械臂包含五个连杆、二个主动关节和二个被动关节；二个主动关 节分别为X方向和Y方向移动的主动移动关节3002 ；被动关节为X-Z平面转动的被动转动 关节3001 ；当机器人工作于柱面时，X方向和Y方向移动的主动移动关节使从体装置到达待 加工位置，二个被动转动关节使机器人能够自适应从体装置在X-Z平面上的方向变化。
图5实施例中机械臂包含六个连杆、三个主动关节和二个被动关节；三个主动关 节均为X-Y平面转动的主动转动关节；被动关节为X-Z平面转动的被动转动关节；当机器 人工作于柱面时，三个主动转动关节使从体装置到达待加工位置，二个被动转动关节使机 器人能够自适应从体装置在X-Z平面上的方向变化。
图6实施例中机械臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；主动关节均 为X-Y平面转动的主动转动关节；被动关节中一个为X-Z平面转动的被动转动关节，两个 为Y-Z平面的被动转动关；当机器人工作于球面时，二个主动转动关节使从体装置到达待 加工位置，三个被动转动关节使机器人能够自适应从体装置在球面上的方向变化。
图7实施例中机械臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；二个主动关 节分别为X方向和Y方向移动的主动移动关节；被动关节中一个为X-Z平面转动的被动转 动关节，两个为Y-Z平面的被动转动关节；当机器人工作于球面时，二个主动移动关节使从 体装置到达待加工位置，三个被动转动关节使机器人能够自适应从体装置在球面上的方向 变化。
图8实施例中机械臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节的机械臂结构 示意图；所述的二个主动关节中一个为X方向或Y方向移动的主动移动关节，一个为X-Y平 面转动的主动转动关节；所述被动关节中一个为X-Z平面转动的被动转动关节，两个为Y-Z 平面的被动转动关节；当机器人工作球面时，二个主动移动关节使从体装置到达待加工位 置，三个被动转动关节使机器人能够自适应从体装置在球面上的方向变化。
权利要求
1.一种多体磁吸附式曲面自适应爬壁机器人，包括主体装置(1)和作业工具，所述 主体装置包括主体机架(11)、移动机构(12)和主体磁吸附装置(13)；所述移动机构固定安 装在主体机架上；所述主体磁吸附装置通过移动机构与导磁壁面接触；所述主体磁吸附装 置包括至少一个主体磁吸附单元(131)，主体磁吸附单元固接或铰接到主体机架上；所述 主体磁吸附单元包括一块轭铁(1311)和多块磁体(1312)，轭铁和磁体组成磁路；其特征在于所述多体磁吸附式自适应爬壁机器人还包括至少一个从体装置( 和至 少一个机械臂(3)，每个从体装置通过一个机械臂与主体装置连接；所述的作业工具安装 在从体装置上，通过移动机构与导磁壁面接触；每个从体装置包括从体机架(21)、从体磁吸附装置和至少三个辅助支撑轮02)； 所述从体磁吸附装置包括至少一个从体磁吸附单元(231)，从体磁吸附单元固接或铰接到 从体机架上，从体机架通过辅助支撑轮与导磁壁面接触；所述从体磁吸附单元包括一块轭 铁和多块磁体，轭铁和磁体组成磁路；每个机械臂包括至少五个连杆、至少二个主动关节和至少二个被动关节；机械臂的第 零连杆与所述主体机架固接；机械臂的末端连杆与所述从体机架固接；所述主动关节采用 由驱动器驱动的主动移动关节或主动转动关节；所述被动关节为被动转动关节。
2.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含五个连杆、二个主动关节和二个被动关节；所述的二个主动关节分别为X方向和Y方 向移动的主动移动关节(300 ；所述被动关节为X-Z平面转动的被动转动关节(3001)。
3.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、三个主动关节和二个被动关节；所述的三个主动关节均为X-Y平面转动 的主动转动关节(300 ；所述被动关节为X-Z平面转动的被动转动关节。
4.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述主动关节均为X-Y平面转动的主动 转动关节；所述被动关节中一个或二个为X-Z平面转动的被动转动关节，一个或两个为Y-Z 平面的被动转动关节。
5.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述的二个主动关节分别为X方向和Y方 向移动的主动移动关节；所述被动关节中一个或二个为X-Z平面转动的被动转动关节，一 个或两个为Y-Z平面的被动转动关节。
6.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂包含六个连杆、二个主动关节和三个被动关节；所述的二个主动关节中一个为X方向或Y 方向移动的主动移动关节，一个为X-Y平面转动的主动转动关节；所述被动关节中一个或 二个为X-Z平面转动的被动转动关节，一个或两个为Y-Z平面的被动转动关节。
7.如权利要求1所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述每个机械 臂中含有七个连杆、三个主动关节和三个被动关节，连接顺序为第零连杆(300)、第一关 节(31)、第一连杆(310)、第二关节(32)、第二连杆(320)、第三关节(33)、第三连杆(330)、 第四关节(34)、第四连杆(340)、第五关节(35)、第五连杆(350)、第六关节(36)、第六连杆 (360)；第一关节为Y-Z平面转动的被动转动关节；第二关节为X-Y平面转动的主动转动关 节；第三关节为X-Y平面转动的主动转动关节；第四关节为Y-Z平面转动的被动转动关节；第五关节为X-Z平面转动的被动转动关节；第六关节为X-Y平面转动的主动转动关节。
8.如权利要求1 7任一权利要求所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征 在于所述的移动机构采用轮式移动机构、履带式移动机构或足式移动机构；所述主体磁 吸附单元中的磁体采用永磁体或电磁铁；所述从体磁吸附单元中的磁体采用永磁体或电磁 铁；所述永磁体采用沿高度方向磁化的矩形永磁体。
9.如权利要求8所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在于所述的轮式移 动机构包括第一驱动器(120)、第一减速机(121)、第一轴(12 、第一车轮(12 、第二驱动 器(IM)、第二减速机(125)、第二轴(126)和第二车轮(127)；所述第一驱动器固定在所述 主体机架下，第一驱动器的输出轴通过第一减速机连接到第一轴，第一轴与第一车轮固接； 所述第二驱动器固定在所述主体机架下，第二驱动器的输出轴通过第二减速机连接到第二 轴，第二轴与第二车轮固接；第一轴、第二轴分别套设在主体机架下；所述第一车轮和第二 车轮对称布置，第一轴和第二轴同轴线；第一车轮和第二车轮采用差动驱动方式，依靠第一 车轮和第二车轮的差速实现在导磁壁面上的转向。
10.如权利要求1 7任一权利要求所述的多体磁吸附式自适应爬壁机器人，其特征在 于所述主动关节设置有角位移传感器或直线位移传感器；所述被动关节设置有角位移传 感器或直线位移传感器；所述的作业工具为焊接、气刨、切害I]、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂 工具。
全文摘要
多体磁吸附式自适应爬壁机器人，属于特种机器人技术领域，包括主体装置、至少一个从体装置、至少一个机械臂和安装在每个从体装置上的作业工具；主体装置包括主体机架、移动机构和主体磁吸附装置；从体装置包括从体机架、从体磁吸附装置和至少一个辅助支撑轮；每个机械臂包括至少五个连杆、至少两个主动关节和至少两个被动关节。该装置实现了一种在空间全位置导磁壁面灵活移动和转向、空间曲面自适应，可进行焊接、气刨、切割、磨削、铣削、检测、清洗或喷涂作业的爬壁机器人，该机器人加工范围大、负载能力强、运动灵活性好、工作效率高。
文档编号B25J19/00GK102039592SQ20101053936
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者孙振国, 崔宗伟, 张文增, 张长, 李丽荣, 都东, 陈咏华, 陈强 申请人:清华大学, 青海大学