具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人

摘要

本发明属于特种机器人技术领域，具体来说是一种具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人，包括爬行机构、操作机构，所述操作机构包括多功能机械手臂和末端工作模块，多功能机械手臂的底座固定在吸附式爬行机构上，末端工作模块固定在多功能机械手臂的末端。本发明所述爬行机构采用接触式磁轮吸附和非接触式间隙吸附的复合方式，三轮结构，所有车轮均为驱动轮，采用冗余控制转向方式，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向实现在导磁壁面上的转向，运动灵活性好，可绕车体中心转向，最小转向半径为0，机器人可在导磁壁面可靠吸附并实现自主灵活移动。

主权项

一种具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人，包括爬行机构（1）、操作机构，其特征在于：所述操作机构包括多功能机械手臂（2）和末端工作模块（3），多功能机械手臂（2）的底座（26）固定在吸附式爬行机构（1）上，末端工作模块（3）固定在多功能机械手臂（2）的末端；所述的多功能机械手臂（2）具体包括底座（26）、转台（27）、大臂（28）、小臂（29）、旋转模块（30）、摄像头（31）、连接法兰以及驱动模块，底座（26）固定在吸附式爬行机构（1）的车架（6）上，所述的转台（27）安装在底座（26）上，电机（18）和减速器（14）驱动转台（27）相对底座（26）做水平转动；大臂（28）安装在转台（27）上，电机（18）和减速器（14）驱动大臂（28）相对转台（27）做竖直转动；所述的小臂（29）安装在大臂（28）上，电机（18）和减速器（14）驱动小臂（29）相对大臂（28）竖直转动；所述的旋转模块（30）一端与小臂（29）采用法兰连接，旋转模块（30）相对小臂（29）竖直转动，旋转模块（30）自身做轴向转动，旋转模块（30）另一端通过法兰结构与末端工作模块（3）连接；所述的摄像头（31）安装在末端工作模块（3）与旋转模块（30）之间的法兰结构上；大臂（28）外形轮廓为向一侧凹的样条曲线，该曲线的凹陷位置与曲率半径使其折叠时能够避开底座（26）与转台（27）的空间，上述机械手臂包括5个自由度，分别是1个水平回转自由度、3个竖直转动自由度和1个轴向转动自由度；所述爬行机构（1）包括采用驱动转向一体化磁轮的前轮模块（5）、采用永磁间隙吸附装置的后轮模块（4）、连接前后轮的车架（6）和安装在车架（6）上的电机（18）驱动控制器；爬行机构（1）为三轮结构，三轮均为驱动轮，采用前轮受控转向、两后轮采用冗余控制转向方式，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向实现在导磁壁面上的转向；后轮模块（4）包括底盘（8）、环绕车轮（9）安装在后轮底盘（8）上的永磁体（7）、穿过底盘（8）的两后轮、带动车轮（9）的减速器（14）、驱动减速器（14）的直流电机（12），后轮模块（4）的两后轮对称布置； 前轮模块（5）为驱动转向一体化磁轮，包括永磁体（7）和车轮（9），前轮的永磁体（7）采用沿厚度方向磁化的环形永磁体。