一種磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，屬于機(jī)器人領(lǐng)域，本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人所述主體上裝有至少兩條多自由度機(jī)械臂，所述多自由度機(jī)械臂末端連接有以磁力座為原型制成的吸附裝置，所述吸附裝置上裝有吸附裝置開關(guān)以及自適應(yīng)探頭。本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，具有較大載荷比，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；在壁面爬行過程中各機(jī)械臂相互配合工作，動作靈活，可以適應(yīng)較為復(fù)雜的壁面情況；工作時各吸附裝置交替運行，有效降低能耗，并且克服了機(jī)器人吸附與運動之間的矛盾；在機(jī)器人運行時自適應(yīng)探頭可以探測吸附裝置與接觸面間的角度變化并對機(jī)械臂進(jìn)行自動調(diào)整，使吸附裝置與工作面良好接觸。
【專利說明】一種磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種代替人工在危險鐵基壁面進(jìn)行檢測及維護(hù)機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，工業(yè)技術(shù)日益發(fā)達(dá)，為滿足現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)需求，生產(chǎn)設(shè)備也趨于大型化，比如大型的風(fēng)機(jī)、大型的石油化工儲罐等，這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中都具有不容忽視的重要地位。
[0003]在日常生產(chǎn)過程中，設(shè)備難免會遇到磨損、腐蝕等情況，如果放任不管，就會造成巨大的生產(chǎn)事故甚至造成人員傷害。因此，就需要人工定期對設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。但是，由于這些設(shè)備需要檢修的部位通常伴隨著有毒有害氣體或者是位于高空，人員難以操作的地方。這些工作環(huán)境對工作人員來說是具有巨大的安全隱患的。
[0004]當(dāng)輸油管道，或者壓力容器的壁面受到損壞時，快速高效的進(jìn)行檢測維護(hù)是減小人員傷害事故，減少經(jīng)濟(jì)損失的重要保障。傳統(tǒng)的檢修過程是:先停止設(shè)備的作業(yè)，然后對設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)清洗，等到適宜人工作業(yè)時再由人員到達(dá)損壞區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)，但由于停工時間較長，人員檢修進(jìn)度慢，對生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失較大。
[0005]傳統(tǒng)的檢修方式，不僅人員操作時工作量大，而且操作也比較困難，同時還伴隨有較大的安全隱患。因此，若能發(fā)明一種磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人代替人員進(jìn)入危險的壓力容器內(nèi)部進(jìn)行一系列的檢修工作，使工作人員能夠有效的遠(yuǎn)離危險的施工環(huán)境，或者可以去到人員難以到達(dá)的地方進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作，不僅使工作人員的安全得到了保障，同時還大大減少了企業(yè)的停工時間，有效的避免了因為停工對企業(yè)所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
[0006]申請?zhí)枮?0200795.9，公布號為CN2405719，公布日為2000年11月15日，名稱為履帶式永磁鐵爬行機(jī)構(gòu)的中國發(fā)明專利申請，公開了一種履帶式永磁鐵爬行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用了以多個永磁單位做成的履帶為基礎(chǔ)的爬行機(jī)構(gòu)，雖然該機(jī)構(gòu)具有一定的運載能力，但是這種運載履帶是采用的永磁單元為吸附機(jī)構(gòu)，不能改變磁力，所以就造成了電機(jī)功率的不必要損失，而且還存在著運行的穩(wěn)定性問題。
[0007]申請?zhí)枮?7219169.0,公布號為CN2306869，公布日為1999年2月10日，名稱為電磁鐵爬行機(jī)構(gòu)的中國發(fā)明專利申請，公開了一種電磁鐵爬行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)雖然可以控制磁力的有無，克服了爬壁式機(jī)器人的吸附與運動之間的矛盾，但是又會增加一套對電磁鐵的控制電路，這樣會使機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，同時給系統(tǒng)也帶來了不便和不安全的隱患。
[0008]申請?zhí)枮?00410016429.6，公布號為CN1559759，公布日為2005年I月5日，名稱為磁輪吸附式爬壁機(jī)器人的中國發(fā)明申請，公開了一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人采用了磁輪作為吸附機(jī)構(gòu)進(jìn)行爬壁動作，相對磁吸履帶而言，該機(jī)器人的靈活性得到了大大加強(qiáng)，但是，作為磁輪式的吸附裝置與工作面接觸面有限，不能提供太大的運載力，所以載荷力也相應(yīng)有限，不能夠滿足較重的工具的運載。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用十分方便，操作極為簡易，動作靈活，具有較大運載能力的，并可以有效的應(yīng)對相對復(fù)雜的工作面情況的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人。采用該機(jī)器人，不僅可以運載質(zhì)量較大的檢修工具，同時還可以在諸如壓力容器內(nèi)部等復(fù)雜工作環(huán)境下靈活的運行以確保檢修任務(wù)安全迅速地完成，且構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，具有很高的可行性，適合推廣；該機(jī)器人采用了磁力座作為吸附裝置，不僅可以提供強(qiáng)大的吸附力，而且控制簡單，除電控開關(guān)外不需要額外供電，也使得機(jī)器人能耗大大降低；該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，攜帶和維修都極為方便。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，它包括主體、多自由度機(jī)械臂、吸附裝置以及吸附裝置開關(guān)，所述主體上裝有至少兩條多自由度機(jī)械臂，所述多自由度機(jī)械臂末端裝有吸附裝置。
[0012]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，采用磁力座或者類似于磁力座原理的機(jī)構(gòu)作為吸附裝置，使得本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人不需要額外供電便能夠輕易地提供強(qiáng)勁的吸附力。
[0013]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，所述主體上連接有多條多自由度機(jī)械臂。
[0014]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，采用了多自由度仿生機(jī)械臂作為移動機(jī)構(gòu)，機(jī)器人具有了一定的跨越障礙的能力，并與吸附裝置配合使用，使得機(jī)器人在諸如壓力容器內(nèi)部等復(fù)雜環(huán)境工作時運動自如。
[0015]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，所述吸附裝置上安裝有自適應(yīng)探頭，所述自適應(yīng)探頭可以探測吸附裝置底面與接觸面間的夾角并反饋給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)發(fā)出指令調(diào)節(jié)多自由度機(jī)械臂的運行。
[0016]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在吸附裝置上安裝自適應(yīng)探頭，機(jī)器人在運行是可以時時的通過探頭反饋的信息進(jìn)行微調(diào)，使得吸附裝置與接觸面保持平行，不僅使吸附裝置可以完全貼合在接觸面上，同時還一定程度的保護(hù)了多自由度機(jī)械臂(如果沒有該探頭的作用，吸附裝置可能在與鐵基壁面接觸時伴有一定的夾角，而吸附裝置強(qiáng)勁的吸附力可能會使機(jī)械臂向著某一方向強(qiáng)行轉(zhuǎn)動，甚至可能損壞機(jī)械臂和控制電路等)。
[0017]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，所述吸附裝置開關(guān)可以是伺服電機(jī)或者是繼電器等可以觸發(fā)吸附裝置工作與否的機(jī)構(gòu)。
[0018]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，利用伺服電機(jī)或者繼電器等機(jī)構(gòu)控制磁力開關(guān)，使得機(jī)器人的吸附裝置的磁力有無可以通過機(jī)器人控制系統(tǒng)直接控制，并且不需要太多的電力，不僅克服了機(jī)器人運動與吸附力之間的矛盾，而且還節(jié)省了電池電能，大大提高了機(jī)器人的續(xù)航能力。
[0019]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1、本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，可靠性高，巧妙的運用了磁力座的強(qiáng)勁吸附力以及吸附力的可控的特點，使得以磁力座或者類似于磁力座原理的機(jī)構(gòu)作為吸附裝置制成的機(jī)器人具有較強(qiáng)的吸附能力和更穩(wěn)定的可控性；
[0021]2、本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，采用了多自由度機(jī)械臂作為移動機(jī)構(gòu)，使得該機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑更小，適宜更加復(fù)雜的工作環(huán)境，移動更加穩(wěn)定靈活；
[0022]3、本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，采用了以磁力座或類似于磁力座原理的機(jī)構(gòu)作為吸附裝置，不需要像電磁鐵那樣額外的供電，亦不會像常規(guī)裸露永磁體那樣不能控制吸附力的有無而損耗電機(jī)功率，從而達(dá)到了節(jié)能的目的；
[0023]4、本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，在吸附裝置上安裝有自適應(yīng)探頭，可以自動調(diào)節(jié)機(jī)器人的姿態(tài)，使得吸附裝置可以與接觸面良好接觸，避免了吸附力損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0025]圖1是本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人5-自適應(yīng)探頭局部放大示意圖；
[0027]圖中標(biāo)記:1-主體、2-多自由度機(jī)械臂、3-吸附裝置開關(guān)、4-吸附裝置、5-自適應(yīng)探頭。
[0028]具體實施
[0029]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0030]本說明書包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0031]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人其實施例1如圖1所示，它包括主體I和多自由度機(jī)械臂2，所述機(jī)器人主體I是一個以剛性支架為基礎(chǔ)的箱式結(jié)構(gòu)，其箱式結(jié)構(gòu)內(nèi)部安放控制系統(tǒng)電路；所述多自由度機(jī)械臂2與主體I之間通過剛性支架固定連接；所述多自由度機(jī)械臂2末端固定連接吸附裝置4 ;所述吸附裝置4上端面或側(cè)面安裝有吸附裝置開關(guān)3 (圖示吸附裝置開關(guān)3為安裝在吸附裝置上端面的情況，安裝在吸附裝置側(cè)面的情況類似)，所述吸附裝置開關(guān)3可以是伺服電機(jī)或者是繼電器等電控構(gòu)件；所述自適應(yīng)探頭5安裝在吸附裝置4的四個角上與吸附裝置4的下端面垂直且各探頭的頂端在同一平行于吸附裝置底面的平面上。
[0032]本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，可靠性高，具有較強(qiáng)的運載能力，同時具有跨越突出障礙的能力，在進(jìn)行壁面檢測與維修時可以穩(wěn)定可靠地到達(dá)指定位置，并且可以攜帶質(zhì)量更大的工具。由于采用了以磁力座或類似于磁力座原理的機(jī)構(gòu)作為吸附裝置，除開關(guān)外不需要額外供電，使得機(jī)器人的續(xù)航時間也得到了提高，同時自適應(yīng)探頭等構(gòu)件的安裝與使用，機(jī)器人具有了自適應(yīng)的能力，使得該機(jī)器人可以在更復(fù)雜的工作環(huán)境中應(yīng)對自如。
[0033]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，它包括:機(jī)器人主體(I)、多自由度機(jī)械臂(2)、吸附裝置(4)、自適應(yīng)探頭(5)，所述主體(I)上裝多自由度機(jī)械臂(2)，兩者之間通過支架連接；所述多自由度機(jī)械臂末端固定連接有吸附裝置⑷；所述吸附裝置⑷上安裝有吸附裝置開關(guān)(3)以及四個自適應(yīng)探頭(5)。
2.如權(quán)利要求書I所述的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，其特征在于，所述主體(I)上安裝有至少兩條多自由度機(jī)械臂(2)，所述的每條多自由度機(jī)械臂(2)都有至少兩個自由度。
3.如權(quán)利要求書I所述的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，其特征在于，所述吸附裝置(4)是以磁力座為原型制成的。所述吸附裝置(4)上安裝有吸附裝置開關(guān)(3)，所述吸附裝置開關(guān)(3)是伺服電機(jī)或者繼電器等可以觸發(fā)吸附開關(guān)工作的機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求書I所述的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，其特征在于，所述四個自適應(yīng)探頭(5)固定安裝在吸附裝置⑷的四個角上，所述同一吸附裝置⑷上的四個自適應(yīng)探頭(5)的頂點可以確定一個與吸附裝置(4)底面平行的平面
5.如權(quán)利要求書4所述的磁力座式鐵基壁面自適應(yīng)爬行機(jī)器人，其特征在于，所述的自適應(yīng)探頭(5)是由電阻應(yīng)變片制成的壓力傳感器，所述自適應(yīng)探頭(5)在探測到吸附裝置(4)與接觸面不平行的時候可以及時把信息反饋到主控制系統(tǒng)，并通過主控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)多自由度機(jī)械臂(2)的狀態(tài)直到吸附裝置(4)的底面與接觸面保持平行。
【文檔編號】F16L55/32GK104048139SQ201410222806
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】黎偉, 金凡堯, 段宇超, 汪文祥, 庹琪, 羅永成 申請人:西南石油大學(xué)