一种基于电磁驱动的模块化仿蜂巢夹缝爬墙机器人

1.本实用新型属于软体机器人技术领域，具体涉及一种基于电磁驱动的模块化仿蜂巢夹缝爬墙机器人。


背景技术：

2.如今爬墙机器人在核工程、建筑、消防、救灾等领域完成检测、探伤、清洁等作业得到了广泛的应用。目前，爬墙机器人大致有轮式、履带式、吸附式、磁吸式和多足吸盘式等等，但是每种方式的适用范围、吸附能力、灵活性均存在一定的局限性。上述各种爬墙机器人的应用均存在着设计目标实现程度低的现状，其核心原因之一是爬墙机器人方案设计环节的应用目标不确定性和使用环境的多变性而致使设计的产品复杂化。因此需要设计并制造一种运动灵活、结构简单、对各种不规则地形适应能力强而且能够顺利跨越障碍物的小质量双足爬墙机器人。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于电磁驱动的模块化仿蜂巢夹缝爬墙机器人，该装置结构设计简单合理，实用性强，适应性广，操作简单，灵活多变，爬墙能力强，制作成本低廉，可推广使用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于电磁驱动的模块化仿蜂巢夹缝爬墙机器人，其特征在于，包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部和第二驱动部均由多个驱动单元依次连接构成，所述第一驱动部和第二驱动部上的驱动单元交错固定连接，所述第一驱动部和第二驱动部均呈直线型，所述第一驱动部和第二驱动部的两端均通过吸盘连接墙壁，所述驱动单元由两块电磁驱动板和两个v型连接件组成。v型连接件由软体材料制成，电磁驱动板包裹在由弹性树脂制成的中性层内。
5.优选地，同一个驱动单元内电磁驱动板的正对端面磁性相同，通过控制通入电磁驱动板电流的大小控制两块电磁驱动板之间的间距。
6.优选地，第一驱动部和第二驱动部的长度相同，第一驱动部和第二驱动部的一端均设置有补偿连接端用于补偿错位连接形成的两端空档，保证整体尺寸相同。
7.优选地，同一个驱动单元上的两块电磁驱动板平行相对设置，两块电磁驱动板的同侧两端面由一个v型连接件固定连接，相邻驱动单元之间通过电磁驱动板固定连接。
8.优选地，所述吸盘上开设有气孔，气孔通过气管连接气泵用以提供气压，进而控制吸盘对墙壁的吸合。
9.优选地，每块电磁驱动板均通过导线连入单片机控制电路，气泵也接入单片机控制电路中，通过单片机控制电路可分别控制每块电磁驱动板通入的电流大小，进而控制电磁驱动板的磁力大小，使v型连接件根据磁力大小产生预设的形变，可控制气泵吸排气从而控制吸盘内正负压，实现第一驱动部和第二驱动部的整体爬升。
10.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
11.1、本实用新型结构设计简单合理，实用性强，制作成本低廉，通过控制驱动单元内的电磁力大小控制每个驱动单元的形变进而使整体完成爬升的动作目的，操作简单，可推广使用。
12.2、本实用新型通过控制通入电磁驱动板内的电流大小，来控制电磁驱动板产生的磁力大小，磁力同步变大时v型连接件同步外扩，磁力同步变小时v型连接件同步内缩，磁力不同步变化时，v型连接件两侧形变程度不同，多个驱动单元的形变累加就能实现装置整体的动作实现，最终实现爬墙操作。
13.3、本实用新型通过模仿六边形的蜂巢结构来设计驱动单元，蜂巢网络的纵向可以均匀的形变(结构弹性)，这种形变不是单一网格所产生的形变，而是类似于弹簧一样的整体均匀的形变，材料的局部形变要求并不高，因此蜂巢网络机器人可以由结构强度较大的材质制成。由于蜂巢网络具有更大的结构强度，因此其整体结构更加稳定，负载能力更强，极大地提高了这种构型的软体机器人的应用范围。
14.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图。
16.图2是本实用新型的剖面结构示意图。
17.图3是本实用新型中驱动单元的结构示意图。
18.图4是本实用新型中多个驱动单元的连接结构及磁性示意图。
19.图5是本实用新型中局部驱动单元的变形示意图。
20.附图标记说明：
21.1—第一驱动部；
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2—第二驱动部；
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3—吸盘；
22.4—墙壁；
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5—v型连接件；
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6—电磁驱动板；
23.7—驱动单元；
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8—补偿连接端。
具体实施方式
24.如图1至图5所示，本实用新型包括第一驱动部1和第二驱动部2，所述第一驱动部1和第二驱动部2均由多个驱动单元7依次连接构成，所述第一驱动部1和第二驱动部2上的驱动单元7交错固定连接，所述第一驱动部1和第二驱动部2均呈直线型，所述第一驱动部1和第二驱动部2的左右两端均通过吸盘3连接墙壁4，所述驱动单元7由两块电磁驱动板6和两个v型连接件5组成。v型连接件5由软体材料制成，电磁驱动板6包裹在由弹性树脂制成的中性层内。
25.本实施例中，第一驱动部1和第二驱动部2的长度相同，第一驱动部1的右端和第二驱动部2的左端均设置有补偿连接端8用于补偿错位连接形成的两端空档，保证整体尺寸相同，补偿连接端8与v型连接件5材质相同。
26.本实施例中，同一个驱动单元7上的两块电磁驱动板6平行相对设置，两块电磁驱动板6的同侧两端面由一个v型连接件5固定连接，相邻驱动单元7之间通过电磁驱动板6固定连接。
27.本实施例中，同一个驱动单元7内电磁驱动板6的正对端面磁性相同，通过控制通
入电磁驱动板6电流的大小控制两块电磁驱动板6之间的间距。位于同一驱动部内的相邻驱动单元7之间两块电磁驱动板6的相邻连接面的磁性相反，加大了整体的连接刚度。
28.本实施例中，所述吸盘3上开设有气孔，气孔通过气管连接气泵，气泵同时也与单片机控制电路连接，通过控制气泵吸排气来控制吸盘3内处于正压或负压状态，正压状态吸盘3脱离墙壁4，负压状态吸盘3吸附在墙壁4上。
29.本实施例中，v型连接件5也由具有较好弹塑性的弹性树脂材质制成。
30.本实施例中，每块电磁驱动板6均通过导线连入单片机控制电路，通过单片机控制电路可分别控制每块电磁驱动板6通入的电流大小和电流方向，进而控制电磁驱动板6的磁力大小和磁力方向，使v型连接件5根据磁力大小产生预设的形变，实现第一驱动部1和第二驱动部2的整体爬升。
31.本实用新型的使用方式为：
32.首先，同步向所有的驱动单元7通入相同大小的电流，使装置整体伸长，两端的吸盘3分别接触两侧的墙壁4，通过气孔排出吸盘3内的空气使其气压降低，完成与两侧墙壁的负压吸附固定。
33.在正向驱动时，向第一驱动部1和第二驱动部2上右端吸盘3上的气孔通气使吸盘3内气压增大解除与墙壁4之间的连接，降低通入第一驱动部1和第二驱动部2右侧的部分驱动单元7的电流大小，使该部分驱动单元7收缩使吸盘3离开墙壁4，然后对第二驱动部2右侧的驱动单元7通入电流，使第二驱动部2右侧的部分驱动单元7内的v型连接件5外扩变形，位于上方的第一驱动部1右侧驱动单元7不变形，此时装置右端向上弯曲接触墙壁时对吸盘3抽气降低气压使吸盘3再次吸附在右侧墙壁4上，右侧上移后以同样的方式控制左侧的吸盘3和驱动单元7上行，完成装置整体的上行爬墙；
34.反向驱动时，向第一驱动部1和第二驱动部2上右端吸盘3上的气孔通气使吸盘3内气压增大解除与墙壁4之间的连接，降低通入第一驱动部1和第二驱动部2右侧的部分驱动单元7的电流大小，使该部分驱动单元7收缩使吸盘3离开墙壁4，然后对第一驱动部1右侧的驱动单元7通入电流，使第一驱动部1右侧的部分驱动单元7内的v型连接件5外扩变形，位于下方的第二驱动部2右侧驱动单元7不变形，此时装置右端向下弯曲接触墙壁时对吸盘3抽气降低气压使吸盘3再次吸附在右侧墙壁4上，右侧下行后以同样的方式控制左侧的吸盘3和驱动单元7下行，完成装置整体的下行爬墙。
35.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。