攀爬机器及其移动方法技术

本发明专利技术涉及一种攀爬机器及其移动方法，攀爬机器包括机器本体、机械臂、至少两条绳索，每条绳索的一端与悬挂机构相连接，其另一端与机器本体相连接，悬挂机构连接或是脱开对象结构体，悬挂机构和机器本体之间的绳索长度可变，悬挂机构通过绳索拉拽和牵引使机器本体在对象结构体上移动，在机械臂的前端设置有抓持机构，机械臂的末端安装在机器本体上，抓持机构在机械臂的带动下具有空间移动和/或角度调整的能力，且能够抓持任意一个悬挂机构并将其移动，也能够与抓持的悬挂机构脱开。本发明专利技术带动机器本体移动时不存在干涉，安全性高，不仅能够在平滑的表面上而且能够在镂空表面和弯折表面上牵引机器本体，具有结构简单，适用范围广等特点。

Climbing machine and its moving method

【技术实现步骤摘要】
攀爬机器及其移动方法
本专利技术属于复杂结构体的移动
，特别涉及一种攀爬机器及其移动方法。
技术介绍
攀爬机器人是一种重要的高空作业特种机器人。例如，大型路桥或是大型油罐及船体的检测机器人，需要一个能攀附在壁面上并进行移动的机构，检测仪器安装在该移动机器人上。该移动机构通常安装有吸附机构。吸附机构和壁面之间产生吸附力，吸附力使机器人和壁面之间产生摩擦力。摩擦力克服机器人的重力，同时还为机器人的移动提供驱动力。吸附机构通常采用真空吸附或是磁力吸附。然而，这样的机器人存在如下问题：1）无论机器人采用真空吸附还是磁力吸附，被吸附的对象表面都必须是一个完整表面。如果被吸附的对象表面是镂空表面，例如，铁丝网、钢架、木头栅栏等，显然，真空吸附会产生严重的真空泄漏，磁力吸附机构也会因为没有足够的吸附面积来产生足够的磁力。2）如果攀爬的对象不是一个平面，而是具有复杂形状的结构，例如具有表面M和表面N的弯折表面，现有的竖直立面移动机器人（轮驱结构）无法从表面M移动至表面N。因为在从表面M移动至表面N的过程中，吸附机构的吸附力会发生失效的情况。例如，吸附机构在吸附弯折的对象表面时，无法贴合对象表面，这会导致吸附失效。3）把机器人设计成多关节多足的机器人，理论上可以实现弯折表面的跨越。但是，设计这样的机器人是非常困难的。因为多关节、多足的设计会导致机器人的机构变得非常复杂，并且需要很多关节电机，这会大幅增加机器人的重量。机器人重量变大对于攀爬竖直立面是非常不利的，对吸附机构的吸附力要求很高，增加了掉落的风险。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种攀爬机器及其移动方法，攀爬机器不仅能够在平滑的表面上移动，而且能够在镂空表面的复杂结构体（例如铁塔、铁丝网、钢架等）上移动，而且，结构简单，适用范围广，攀爬机器移动时不存在干涉，安全性高。本专利技术是这样实现的，提供一种攀爬机器，包括机器本体、机械臂、至少两条绳索，每条绳索的一端与悬挂机构相连接，其另一端与机器本体相连接，悬挂机构连接或是脱开对象结构体，悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度可变，悬挂机构通过绳索拉拽和牵引使机器本体能够在对象结构体上移动，机械臂具有一个或以上的自由度，在机械臂的前端设置有抓持机构，机械臂的末端安装在机器本体上，抓持机构在机械臂的带动下具有空间移动和/或角度调整的能力，且能够抓持任意一个悬挂机构并将其移动，也能够与抓持的悬挂机构脱开。进一步地，机器本体包括卷绳机构，卷绳机构收、放绳索来改变机器本体和悬挂机构之间的绳索的长度，使机器本体能够在对象结构体上移动。进一步地，悬挂机构包括卷绳机构，卷绳机构收、放绳索来改变悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度，使机器本体能够在对象结构体上移动。进一步地，抓持机构包括磁性吸附器，在悬挂机构上设有被磁性吸附的导磁表面，磁性吸附器能够吸附或脱开悬挂机构。进一步地，抓持机构包括机械爪，机械爪开合来抓住或是脱开悬挂机构。进一步地，悬挂机构包括挂钩，挂钩钩住或脱开对象结构体，实现悬挂机构与对象结构体之间的连接或脱开。进一步地，悬挂机构包括吸盘，通过吸盘吸附或脱开对象结构体，实现悬挂机构与对象结构体之间的吸附或脱开。进一步地，在机器本体上设置一个或多个阻尼机构，阻尼机构能够利用空气的流动来产生阻尼力。进一步地，阻尼机构包括旋翼装置，旋翼装置利用旋翼在空气中旋转时所产生的力来减少机器本体处于悬挂状态时的晃动。进一步地，所述的阻尼机构包括喷气装置，喷气装置利用喷气的反推力来减少机器本体处于悬挂状态时的晃动。进一步地，机器本体上设置有晃动状态检测装置，晃动状态检测装置能够检测机器本体的晃动状态。进一步地，在机器本体上设置有若干轮子。本专利技术是这样实现的，提供一种如前所述的攀爬机器的移动方法，包括如下步骤：第一步、机械臂将抓持机构移动至其中一个悬挂机构，抓持机构连接该悬挂机构；增长该悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度，使该绳索处于松弛状态；机械臂把该悬挂机构放置到对象结构体的适当位置，然后，该悬挂机构连接对象结构体；抓持机构脱开该悬挂机构；第二步、根据实际需要，重复第一步，把其它的悬挂机构放置到对象结构体上的适当位置并与对象结构体连接；第三步、缩短每个悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度，绳索牵引机器本体在对象结构体上移动；第四步、循环执行第一步、第二步、第三步，机器本体就能够在对象结构体上移动。与现有技术相比，本专利技术的攀爬机器及其移动方法，攀爬机器包括机器本体、机械臂、至少两条绳索，每条绳索的一端与悬挂机构相连接，其另一端与机器本体相连接，悬挂机构连接或是脱开对象结构体，悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度可变，悬挂机构通过绳索来拉拽和牵引机器本体在对象结构体上移动，在机械臂的前端设置有抓持机构，抓持机构在机械臂的带动下具有空间移动和/或角度调整的能力，能够抓持任意一个悬挂机构并将其移动，也能够与抓持的悬挂机构脱开。本专利技术带动机器本体移动时不存在干涉，安全性高，不仅能够在平滑的表面上牵引机器本体，而且能够在镂空表面（例如铁丝网、木头栅栏等）和复杂的结构体（例如钢架、铁塔、树枝等）上牵引机器本体；本专利技术具有结构简单，适用范围广等特点。附图说明图1为本专利技术攀爬机器的第一种实施例的结构原理平面示意图；图2a为第一种实施例中挂钩与支架的组合状态时的结构示意图，图2b为第一种实施例中真空吸盘与吸附平面的吸附状态下的结构示意图；图3为本专利技术攀爬机器的第二种实施例的结构原理平面示意图；图4为本专利技术攀爬机器的第三种实施例的结构原理平面示意图；图5为本专利技术攀爬机器的第四种实施例的结构原理平面示意图；图6为图5的攀爬机器的轮子通过突起物时的状态示意图；图7a、图7b、图7c、图7d、图7e和图7f分别为本专利技术攀爬机器进行绳牵引移动过程的分步骤的示意图；图8为现有技术的多臂移动机构的结构原理示意图；图9为本专利技术攀爬机器与图9的结构对比示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参照图1所示，本专利技术攀爬机器的较佳实施例，包括机器本体1、机械臂2、至少两条绳索3，每条绳索的一端与悬挂机构4相连接，其另一端与机器本体1相连接。悬挂机构4连接或脱开对象结构体P。悬挂机构4和机器本体1之间的绳索3的长度可变，悬挂机构4通过绳索3来拉拽和牵引机器本体1，使机器本体1能够在对象结构体P上移动。作为另一种可选择的安装形式，机器本体1包括卷绳机构5。每条绳索3的一端与悬挂机构4连接，另一端与机器本体1上的卷绳机构5相连接。卷绳机构5收、放绳索3来改变机器本体1和悬挂机构4之间的绳索的长度，使机器本体1能够在对象结构体P上移动。作为另一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种攀爬机器，其特征在于，包括机器本体、机械臂、至少两条绳索，每条绳索的一端与悬挂机构相连接，其另一端与机器本体相连接，悬挂机构连接或是脱开对象结构体，悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度可变，悬挂机构通过绳索拉拽和牵引使机器本体能够在对象结构体上移动，机械臂具有一个或以上的自由度，在机械臂的前端设置有抓持机构，机械臂的末端安装在机器本体上，抓持机构在机械臂的带动下具有空间移动和/或角度调整的能力，且能够抓持任意一个悬挂机构并将其移动，也能够与被抓持的悬挂机构脱开。/n

【技术特征摘要】
1.一种攀爬机器，其特征在于，包括机器本体、机械臂、至少两条绳索，每条绳索的一端与悬挂机构相连接，其另一端与机器本体相连接，悬挂机构连接或是脱开对象结构体，悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度可变，悬挂机构通过绳索拉拽和牵引使机器本体能够在对象结构体上移动，机械臂具有一个或以上的自由度，在机械臂的前端设置有抓持机构，机械臂的末端安装在机器本体上，抓持机构在机械臂的带动下具有空间移动和/或角度调整的能力，且能够抓持任意一个悬挂机构并将其移动，也能够与被抓持的悬挂机构脱开。


2.如权利要求1所述的攀爬机器，其特征在于，机器本体包括卷绳机构，卷绳机构收、放绳索来改变机器本体和悬挂机构之间的绳索的长度，使机器本体能够在对象结构体上移动。


3.如权利要求1所述的攀爬机器，其特征在于，悬挂机构包括卷绳机构，卷绳机构收、放绳索来改变悬挂机构和机器本体之间的绳索的长度，使机器本体能够在对象结构体上移动。


4.如权利要求1或2或3所述的攀爬机器，其特征在于，抓持机构包括磁性吸附器，在悬挂机构上设有被磁性吸附的导磁表面，磁性吸附器能够吸附或脱开悬挂机构。


5.如权利要求1或2或3所述的攀爬机器，其特征在于，抓持机构包括机械爪，机械爪开合来抓住或脱开悬挂机构。


6.如权利要求1或2或3所述的攀爬机器，其特征在于，悬挂机构包括挂钩，挂钩钩住或脱开对象结构体，实现悬挂机构与对象结构体之间的连接或脱开。


7.如权利要求1或2或3所述的攀爬机器，其特征在于，悬挂机构包括吸盘，通过吸盘吸附或脱开对象结构体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎鑫，
申请(专利权)人：杭州孚亚科技有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33