一种模块化爬壁机器人对接装置制造方法及图纸

一种模块化爬壁机器人对接装置，包括搭接模块，对接桩和锁定模块。搭接模块包括对接框，安装在对接框固定部分的直流电机，检测对接框位置的编码器、放大电机力矩的齿轮。对接桩为L形。锁定模块包括闭锁舵机，用于支持舵机的支撑，闭锁闩。本发明专利技术可实现两个或多个单体爬壁机器人的壁面连接，使单体机器人在壁面自动组合成为多体机器人。解决单体机器人不能进行壁面转换、越过窗框障碍等问题。

A docking device for modular climbing robot

A modular wall climbing robot docking device includes a lap module, a docking pile and a locking module. The overlap module comprises a butt frame, a DC motor mounted on the fixed part of the butt frame, an encoder for detecting the position of the butt frame, and a gear for amplifying the motor torque. The docking pile is L shape. The locking module includes a lockout steering gear, which is used to support the support and locking latch of the steering gear. The invention can realize the wall connection of two or more single wall climbing robots, so that the single robot can be automatically combined into a multi-body robot on the wall. It can solve the problems of single wall robots such as wall conversion, obstacle crossing window frames and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化爬壁机器人对接装置
本专利技术涉及机器人
，特别是一种用于模块化爬壁机器人在壁面上对接的装置。
技术介绍
目前应用于爬壁机器人模块化对接技术的研究很少，与在地面进行对接的模块化移动机器人相比，应用于爬壁机器人的对接机构不仅需要具有较好的容错度和牢固的闭锁性能，而且由于爬壁机器人对自身重量有较严格的限制，还需要对接机构的重量尽可能轻。而已知的各类对接机构重量较大、功能单一，难易满足爬壁机器人对接的使用要求。应用环境方面，爬壁机器人所处壁面为平面，模块之间基本不存在高度差，对接机构自由度比在地面完成互联要少，有利于结构简化。由于墙壁上的各爬壁模块时刻受重力作用，模块间的对接必须能够可靠吸附，对接过程对模块吸附的影响应尽可能小。现有模块化对接装置，多数不能实现自动对接闭锁，而少数具有此功能的机器人在体积和重量上不能满足爬壁机器人的需要。此外，模块化爬壁机器人在对接以后，还需实现越障等功能，目前爬壁机器人的对接和闭锁机构并不能满足这类需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决模块化爬壁机器人对接的问题，提出一种壁面越障用关节与对接闭锁相结合的多用途对接闭锁机构。本专利技术提供的模块化爬壁机器人对接装置包括搭接模块，对接桩和锁定模块。搭接模块包括固定于下部爬壁机器人模块上的对接框，直流电机和安装在对接框固定部分驱动对接框进行搭接、检测对接框位置的编码器、放大电机力矩的齿轮与对接框的运动关节同轴。对接桩安装在上部爬壁机器人模块上，对接完成后用以限制对接框的自由度。所述锁定模块包括闭锁舵机，并通过舵机支撑将闭锁舵机固定在上部爬壁机器人模块上，闭锁闩安装并固定于闭锁舵机前端，随舵机输出轴进行转动，以完成对接框的闭锁。本专利技术为在爬壁机器人模块前端设置一个具有俯仰自由度的矩形框架，称“对接框”；机器人模块的后端，设有两个L形对接桩。两个模块完成对接后，可用锁定机构将两个模块锁定在一起以防止其脱离。由于锁定机构要承受模块整体运动时的受力，因此要求锁死力大。对于模块化可对接机器人而言，该锁定机构的体积和重量不能太大，否则将损害模块的爬壁性能。本专利技术提出一种结构简单、锁死力大的闭锁机构。该机构在锁定原理上与门闩类似。当模块处于对接状态时，闭锁闩处于收缩位置，从而不影响对接框与对接桩的连接；当对接框与对接桩完全接触后，闭锁闩由一个舵机带动完成展开。当闭锁闩处于最终位置时，它和两个闭锁闩一起，对模块的六个自由度进行限位，从而实现对模块的锁定。由于带动闭锁闩的舵机扭矩有限且结构脆弱，因此不能使舵机在闭锁状态下受力。闭锁闩与舵机在轴向上有一定自由度。当闭锁闩处于闭锁位置时，锁定对接框（即模块）的力由对接桩、锁定栓、电极支架以及模块机架承担。本专利技术的主要功能为实现两个或多个单体爬壁机器人的壁面连接，从而使单体机器人在壁面自动组合成为多体机器人。解决单体机器人不能越过窗框等障碍的问题。可对接爬壁机器人相对于单体机器人，可在对接后实现双体机器人的面面转换和越障功能，达到翻越障碍的目的；相对于双体机器人，单个吸附模块可在墙面自如运动，前进后退及转弯性能优于双体，从而扩大了机器人的应用范围。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为搭接装置搭接完成后的工作状态示意图。图2为主动对接框结构示意图图3为搭接闭锁装置示意图图4为两爬壁机器人模块搭接过程图图中1.上部爬壁机器人模块，2.闭锁闩，3.对接桩，4.对接框，5.下部爬壁机器人模块，6.直流电机，7.编码器，8.小齿轮，9.大齿轮，10.舵机支撑，11.闭锁舵机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作进一步详细说明。参阅图1-图3，是一种用于模块化爬壁机器人在壁面上自动对接的装置，包括搭接模块，对接桩和锁定模块:所述搭接模块包括固定于下部爬壁机器人模块（5）上的对接框（4），直流电机（6）安装在对接框（4）的固定部分驱动对接框（4）进行搭接，检测对接框位置的编码器（7）、放大电机力矩的齿轮（9）与对接框（4）的运动关节同轴。所述L形对接桩（3）安装在上部爬壁机器人模块（1）上，对接完成后用以限制对接框（4）的自由度。所述锁定模块包括闭锁舵机（11），并通过舵机支撑（10）将闭锁舵机（11）固定在上部爬壁机器人模块（1）上，闭锁闩（2）安装并固定于闭锁舵机（11）前端，随舵机（11）输出轴进行转动，以完成对接框（4）的闭锁。各部分爬壁机器人的对接过程步骤为：如图4a所示，下部爬壁机器人模块（5）前端是具有俯仰自由度的对接框(4)；而在上部爬壁机器人模块（1）的底部，设有两个L形对接桩（3）。当模块进行对接操作时，如图4b，上部爬壁机器人模块（1）保持静止状态，下部爬壁机器人模块（5）向上运动。此时对接框（4）抬起，不与对接桩碰撞。当下部爬壁机器人模块（5）与上部爬壁机器人模块（1）之间的距离缩小到一定程度时，对接框（4）放下，此时对接框（4）即能将对接桩（3）套住，实现对接。由于对接框（4）面积较大，因此即使两模块对接时存在一定的位姿偏差，只要该偏差满足一定范围，即能将对接桩（3）套住。当模块处于对接状态时，闭锁闩（2）处于收缩位置，从而不影响对接框（4）与对接桩（3）的连接；当对接框（4）与对接桩（3）完全接触后，闭锁闩（2）由舵机（11）带动完成展开。当闭锁闩（2）处于最终位置时，它和两个对接桩（3）一起，对机器人模块的六个自由度进行限位，从而实现对模块的锁定。两机器人模块对接完成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化爬壁机器人的对接装置，包括搭接模块，对接桩和锁定模块，搭接模块包括固定于下部爬壁机器人模块上的对接框，安装在对接框固定部分驱动对接框进行搭接的直流电机、检测对接框位置的编码器、以及对接框的运动关节同轴放大电机力矩的齿轮。

【技术特征摘要】
1.一种模块化爬壁机器人的对接装置，包括搭接模块，对接桩和锁定模块，搭接模块包括固定于下部爬壁机器人模块上的对接框，安装在对接框固定部分驱动对接框进行搭接的直流电机、检测对接框位置的编码器、以及对接框的运动关节同轴放大电机力矩的齿轮。2.根据权利要求1所述一种模块化爬壁机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣，崔健洲，
申请(专利权)人：华龄和平南京智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32