一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，属于机器人领域，本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人所述主体上装有至少两条多自由度机械臂，所述多自由度机械臂末端连接有以磁力座为原型制成的吸附装置，所述吸附装置上装有吸附装置开关以及自适应探头。本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，具有较大载荷比，结构简单、使用方便；在壁面爬行过程中各机械臂相互配合工作，动作灵活，可以适应较为复杂的壁面情况；工作时各吸附装置交替运行，有效降低能耗，并且克服了机器人吸附与运动之间的矛盾；在机器人运行时自适应探头可以探测吸附装置与接触面间的角度变化并对机械臂进行自动调整，使吸附装置与工作面良好接触。
【专利说明】一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种代替人工在危险铁基壁面进行检测及维护机器人。
【背景技术】
[0002]现如今，工业技术日益发达，为满足现在的工业生产需求，生产设备也趋于大型化，比如大型的风机、大型的石油化工储罐等，这些设备在生产过程中都具有不容忽视的重要地位。
[0003]在日常生产过程中，设备难免会遇到磨损、腐蚀等情况，如果放任不管，就会造成巨大的生产事故甚至造成人员伤害。因此，就需要人工定期对设备进行检修维护。但是，由于这些设备需要检修的部位通常伴随着有毒有害气体或者是位于高空，人员难以操作的地方。这些工作环境对工作人员来说是具有巨大的安全隐患的。
[0004]当输油管道，或者压力容器的壁面受到损坏时，快速高效的进行检测维护是减小人员伤害事故，减少经济损失的重要保障。传统的检修过程是:先停止设备的作业，然后对设备进行通风清洗，等到适宜人工作业时再由人员到达损坏区域进行施工作业，但由于停工时间较长，人员检修进度慢，对生产造成的经济损失较大。
[0005]传统的检修方式，不仅人员操作时工作量大，而且操作也比较困难，同时还伴随有较大的安全隐患。因此，若能发明一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人代替人员进入危险的压力容器内部进行一系列的检修工作，使工作人员能够有效的远离危险的施工环境，或者可以去到人员难以到达的地方进行远程的操作，不仅使工作人员的安全得到了保障，同时还大大减少了企业的停工时间，有效的避免了因为停工对企业所带来的经济损失。
[0006]申请号为00200795.9，公布号为CN2405719，公布日为2000年11月15日，名称为履带式永磁铁爬行机构的中国发明专利申请，公开了一种履带式永磁铁爬行机构，该机构采用了以多个永磁单位做成的履带为基础的爬行机构，虽然该机构具有一定的运载能力，但是这种运载履带是采用的永磁单元为吸附机构，不能改变磁力，所以就造成了电机功率的不必要损失，而且还存在着运行的稳定性问题。
[0007]申请号为97219169.0,公布号为CN2306869，公布日为1999年2月10日，名称为电磁铁爬行机构的中国发明专利申请，公开了一种电磁铁爬行机构，该机构虽然可以控制磁力的有无，克服了爬壁式机器人的吸附与运动之间的矛盾，但是又会增加一套对电磁铁的控制电路，这样会使机器人结构更加复杂，同时给系统也带来了不便和不安全的隐患。
[0008]申请号为200410016429.6，公布号为CN1559759，公布日为2005年I月5日，名称为磁轮吸附式爬壁机器人的中国发明申请，公开了一种磁轮吸附式爬壁机器人，该机器人采用了磁轮作为吸附机构进行爬壁动作，相对磁吸履带而言，该机器人的灵活性得到了大大加强，但是，作为磁轮式的吸附装置与工作面接触面有限，不能提供太大的运载力，所以载荷力也相应有限，不能够满足较重的工具的运载。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于:针对上述存在的问题，提供一种结构简单，使用十分方便，操作极为简易，动作灵活，具有较大运载能力的，并可以有效的应对相对复杂的工作面情况的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人。采用该机器人，不仅可以运载质量较大的检修工具，同时还可以在诸如压力容器内部等复杂工作环境下灵活的运行以确保检修任务安全迅速地完成，且构思巧妙，结构简单，可靠性高，具有很高的可行性，适合推广；该机器人采用了磁力座作为吸附装置，不仅可以提供强大的吸附力，而且控制简单，除电控开关外不需要额外供电，也使得机器人能耗大大降低；该机器人结构简单，构思巧妙，携带和维修都极为方便。
[0010]本发明采用的技术方案如下:
[0011]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，它包括主体、多自由度机械臂、吸附装置以及吸附装置开关，所述主体上装有至少两条多自由度机械臂，所述多自由度机械臂末端装有吸附装置。
[0012]由于采用了上述结构，采用磁力座或者类似于磁力座原理的机构作为吸附装置，使得本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人不需要额外供电便能够轻易地提供强劲的吸附力。
[0013]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，所述主体上连接有多条多自由度机械臂。
[0014]由于采用了上述结构，采用了多自由度仿生机械臂作为移动机构，机器人具有了一定的跨越障碍的能力，并与吸附装置配合使用，使得机器人在诸如压力容器内部等复杂环境工作时运动自如。
[0015]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，所述吸附装置上安装有自适应探头，所述自适应探头可以探测吸附装置底面与接触面间的夹角并反馈给控制系统，再由控制系统发出指令调节多自由度机械臂的运行。
[0016]由于采用了上述结构，在吸附装置上安装自适应探头，机器人在运行是可以时时的通过探头反馈的信息进行微调，使得吸附装置与接触面保持平行，不仅使吸附装置可以完全贴合在接触面上，同时还一定程度的保护了多自由度机械臂(如果没有该探头的作用，吸附装置可能在与铁基壁面接触时伴有一定的夹角，而吸附装置强劲的吸附力可能会使机械臂向着某一方向强行转动，甚至可能损坏机械臂和控制电路等)。
[0017]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，所述吸附装置开关可以是伺服电机或者是继电器等可以触发吸附装置工作与否的机构。
[0018]由于采用了上述结构，利用伺服电机或者继电器等机构控制磁力开关，使得机器人的吸附装置的磁力有无可以通过机器人控制系统直接控制，并且不需要太多的电力，不仅克服了机器人运动与吸附力之间的矛盾，而且还节省了电池电能，大大提高了机器人的续航能力。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0020]1、本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，结构简单，构思巧妙，可靠性高，巧妙的运用了磁力座的强劲吸附力以及吸附力的可控的特点，使得以磁力座或者类似于磁力座原理的机构作为吸附装置制成的机器人具有较强的吸附能力和更稳定的可控性；
[0021]2、本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，采用了多自由度机械臂作为移动机构，使得该机器人的转弯半径更小，适宜更加复杂的工作环境，移动更加稳定灵活；
[0022]3、本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，采用了以磁力座或类似于磁力座原理的机构作为吸附装置，不需要像电磁铁那样额外的供电，亦不会像常规裸露永磁体那样不能控制吸附力的有无而损耗电机功率，从而达到了节能的目的；
[0023]4、本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，在吸附装置上安装有自适应探头，可以自动调节机器人的姿态，使得吸附装置可以与接触面良好接触，避免了吸附力损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0025]图1是本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人示意图；
[0026]图2是本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人5-自适应探头局部放大示意图；
[0027]图中标记:1-主体、2-多自由度机械臂、3-吸附装置开关、4-吸附装置、5-自适应探头。
[0028]具体实施
[0029]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0030]本说明书包括任何附加权利要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0031]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人其实施例1如图1所示，它包括主体I和多自由度机械臂2，所述机器人主体I是一个以刚性支架为基础的箱式结构，其箱式结构内部安放控制系统电路；所述多自由度机械臂2与主体I之间通过刚性支架固定连接；所述多自由度机械臂2末端固定连接吸附装置4 ;所述吸附装置4上端面或侧面安装有吸附装置开关3 (图示吸附装置开关3为安装在吸附装置上端面的情况，安装在吸附装置侧面的情况类似)，所述吸附装置开关3可以是伺服电机或者是继电器等电控构件；所述自适应探头5安装在吸附装置4的四个角上与吸附装置4的下端面垂直且各探头的顶端在同一平行于吸附装置底面的平面上。
[0032]本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，结构简单，构思巧妙，可靠性高，具有较强的运载能力，同时具有跨越突出障碍的能力，在进行壁面检测与维修时可以稳定可靠地到达指定位置，并且可以携带质量更大的工具。由于采用了以磁力座或类似于磁力座原理的机构作为吸附装置，除开关外不需要额外供电，使得机器人的续航时间也得到了提高，同时自适应探头等构件的安装与使用，机器人具有了自适应的能力，使得该机器人可以在更复杂的工作环境中应对自如。
[0033]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.本发明的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，它包括:机器人主体(I)、多自由度机械臂(2)、吸附装置(4)、自适应探头(5)，所述主体(I)上装多自由度机械臂(2)，两者之间通过支架连接；所述多自由度机械臂末端固定连接有吸附装置⑷；所述吸附装置⑷上安装有吸附装置开关(3)以及四个自适应探头(5)。
2.如权利要求书I所述的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，其特征在于，所述主体(I)上安装有至少两条多自由度机械臂(2)，所述的每条多自由度机械臂(2)都有至少两个自由度。
3.如权利要求书I所述的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，其特征在于，所述吸附装置(4)是以磁力座为原型制成的。所述吸附装置(4)上安装有吸附装置开关(3)，所述吸附装置开关(3)是伺服电机或者继电器等可以触发吸附开关工作的机构。
4.如权利要求书I所述的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，其特征在于，所述四个自适应探头(5)固定安装在吸附装置⑷的四个角上，所述同一吸附装置⑷上的四个自适应探头(5)的顶点可以确定一个与吸附装置(4)底面平行的平面
5.如权利要求书4所述的磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人，其特征在于，所述的自适应探头(5)是由电阻应变片制成的压力传感器，所述自适应探头(5)在探测到吸附装置(4)与接触面不平行的时候可以及时把信息反馈到主控制系统，并通过主控制系统自动调节多自由度机械臂(2)的状态直到吸附装置(4)的底面与接触面保持平行。
【文档编号】F16L55/32GK104048139SQ201410222806
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】黎伟, 金凡尧, 段宇超, 汪文祥, 庹琪, 罗永成 申请人:西南石油大学