【技术实现步骤摘要】
一种两栖爬壁特种作业机器人及工作方法
[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种两栖爬壁特种作业机器人及工作方法。
技术介绍
[0002]爬壁机器人(wall climbing robot)是可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人，机器人自动附着并爬行于各装备平台表面，高效完成结构物表面的侦察、检修、焊接、修补和表面喷砂、打磨及清洗等工作，将人类从恶劣危险的环境中解放出来，具有很高的经济和社会效益。
[0003]目前对于工作于空气介质中(如建筑物外墙、玻璃幕布等)作业的爬壁机器人主要依靠吊装、磁吸或真空吸附作业；而对于水介质中(如船体壁面、海工装备表面等)作业的爬壁机器人主要依靠磁吸附、推力吸附或负压吸附。但是，也有相当多的应用场景中，机器人所附着的壁面为非导磁材料，且水下结构物的表面多生长有海生物，导致磁吸附、真空吸附等方式不适用。当机器人从一种介质的结构物表面运动到另外一种介质中时(如采用爬壁机器人清洗船舶表面附着物、检修或维护海工装备平台)，若采用推力或负压吸附，则机器人进入到空气中所在的结构物表面时，吸附力会急剧降低，从而引发机器人脱落甚至倾覆。
[0004]常规型的爬壁机器人一般仅能实现某种特定的介质中作业，例如申请号为202220224491.8的技术专利公开了一种负压吸附式空陆两栖机器人，申请号为202111131364.X的专利技术专利公开了一种两栖三模态飞行吸附爬壁机器人及控制方法，申请号为201310118990.4的专利技术专利公开了一种飞行和爬壁两栖机器人及其...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，包括：机器人本体，用于安装固定机器人的各部件；安装于机器人本体顶部中心的流道控制组件，用于调节流体流量和流速大小；设置于机器人本体内底部的吸附组件，吸附组件位于流道控制组件的下方且与流道控制组件相连通，吸附组件用于提供机器人壁面爬行所需的吸附力；设置于机器人本体底部的若干运动组件，用于驱动机器人完成壁面爬行运动。2.如权利要求1所述的两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，所述流道控制组件包括本体、控制电机、导流装置和流量控制装置，本体为圆环形，机器人本体的顶部设有与本体相适应的圆形通孔，本体安装固定于机器人本体顶部的圆形通孔处，流量控制装置安装于本体内，导流装置设置于本体的中心，流量控制装置的内端与导流装置的外壁连接，控制电机安装于本体的外侧，控制电机的输出轴穿过本体与流量控制装置的外端连接，控制电机驱动流量控制装置调节流道截面大小，进而调节通过流道控制组件的流体流量。3.如权利要求2所述的两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，所述本体包括固定环和固定壳，固定环与机器人本体顶部的圆形通孔密封连接，固定壳设置并包络于固定环的外侧，固定壳与固定环之间形成环形空腔；所述流量控制装置包括：梯形扇叶、导向轴、驱动轴、轴承座、驱动齿轮、换向齿轮、换向轴一，固定环的外壁上均匀分布有若干驱动齿轮，换向齿轮的数量比驱动齿轮的数量少一个，驱动齿轮的一侧与换向齿轮依次间隔设置，且相邻的驱动齿轮与换向齿轮依次啮合连接，起始的驱动齿轮的另一侧与最末端的驱动齿轮之间不设置换向齿轮，驱动齿轮和换向齿轮均通过轴承座安装于固定环的外壁上，换向齿轮通过换向轴一与轴承座转动连接，驱动齿轮通过驱动轴与轴承座转动连接，梯形扇叶的数量与驱动齿轮数量一致且位置对应，梯形扇叶的内端通过导向轴转动连接于导流装置的外壁上，梯形扇叶的外端通过导向轴穿过固定环与连接驱动轴的轴承座连接，起始驱动齿轮与控制电机的输出轴连接，控制电机带动起始驱动齿轮转动，通过驱动齿轮和换向齿轮的依次啮合连接，从而带动固定环外壁上连接的所有驱动齿轮同步转动，驱动齿轮通过驱动轴、轴承座、导向轴的连接传动，从而带动梯形扇叶转动实现角度姿态调整，实现固定环与导流装置之间的流道截面大小调节；所述固定环的内壁为中间直径大、上下顶面直径小的内凹弧形面，导流装置的外壁为中间直径大、上下顶面直径小的外凸弧形面，梯形扇叶与导流装置连接的一端为与导流装置外壁相适应的内凹弧形面，梯形扇叶与固定环连接的一端为与固定环内壁相适应的外凸弧形面，当所有梯形扇叶旋转至水平位置时，相邻梯形扇叶之间、以及梯形扇叶与固定环和导流装置之间贴合密封，实现固定环与导流装置之间的环形流道完全闭合；驱动轴、轴承座、驱动齿轮、换向齿轮、换向轴一均位于固定壳与固定环之间的环形空腔内。4.如权利要求1所述的两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，所述吸附组件包括吸附动力电机、动力传递组件、自发电组件、桨叶螺距调节组件、螺旋桨、桨毂、导流筒，导流筒设置于流道控制组件的正下方，动力传递组件、自发电组件、桨叶螺距调节组件、螺旋桨、桨毂均设置于导流筒内，桨毂设有两组，每组桨毂包括桨柱，桨柱包括第一桨柱和第二桨柱，第一桨柱和第二桨柱同轴心上下设置，第一桨柱和第二桨柱上均设有若干螺旋桨，第一桨柱和第二桨柱内均设有桨叶螺距调节组件，桨叶螺距调节组件与螺旋桨连接，用于调节螺旋桨的桨叶螺距；吸附动力电机横向安装固定于机器人本体内部，动力传递组件的顶部与机
器人本体连接固定，吸附动力电机的输出轴与动力传递组件连接，第一桨柱和第二桨柱依次设置于动力传递组件的下方，动力传递组件分别连接第一桨柱和第二桨柱并驱动第一桨柱和第二桨柱转动，动力传递组件的下方设有自发电组件，自发电组件用于为第一桨柱和第二桨柱内的桨叶螺距调节组件供电。5.如权利要求4所述的两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，所述动力传递组件包括基体、联轴器、动力输入轴、换向伞齿、第一支撑轴承、换向轴二和动力伞齿，基体与机器人本体连接固定，动力输入轴、换向伞齿、第一支撑轴承、换向轴二和动力伞齿均设置于基体内，换向伞齿包括第一换向伞齿和第二换向伞齿，第二换向伞齿位于第一换向伞齿的下方并处于同轴心，换向轴二包括第一换向轴和第二换向轴，第二换向轴套设于第一换向轴上且第二换向轴的内径大于第一换向轴的外径，第一换向轴能在第二换向轴内不接触式转动，吸附动力电机通过联轴器与动力输入轴的一端连接，动力输入轴的另一端连接有动力伞齿，第一换向伞齿和第二换向伞齿均与动力伞齿啮合连接，第二换向伞齿套设固定于第二换向轴的上部，第二换向轴的底部与第一桨柱连接固定，第一换向伞齿固定连接于第一换向轴的顶部，第一换向轴的底部向下穿过第二换向轴和第一桨柱后与第二桨柱连接固定，第一换向伞齿、第二换向伞齿和动力伞齿分别通过第一支撑轴承安装于基体的内部；吸附动力电机带动动力输入轴及动力伞齿转动，通过动力伞齿与第一换向伞齿和第二换向伞齿的啮合作用，第一换向伞齿带动第一换向轴转动，从而带动第二桨柱及第二桨柱上的螺旋桨整体转动；第二换向伞齿带动第二换向轴转动，进而带动第一桨柱以及第一桨柱上的螺旋桨整体转动；换向轴二还包括键和第二支撑轴承，键有两个，分别水平设置于第一桨柱和第二桨柱上，第一桨柱上的键一端固定于第一桨柱上，另一端固定连接于第二换向轴上，以使第二换向轴转动时带动第一桨柱整体转动；第二桨柱上的键一端固定于第二桨柱上，另一端固定连接于第一换向轴上，以使第一换向轴转动时带动第二桨柱整体转动；第二支撑轴承设有四个，自上而下分别设置于第一桨柱内和第二桨柱内的上部和下部，且第二支撑轴承与第一桨柱和第二桨柱同轴心。6.如权利要求4所述的两栖爬壁特种作业机器人，其特征在于，所述自发电组件包括磁体、第一激励线圈、第一接收线圈、第二激励线圈、第二接收线圈，磁体固定安装于基体的底部且呈环形分布，N、S方向按需布置并与第一接收线圈可实现电磁感应效应，磁体外侧靠近第一接收线圈，第一激励线圈水平设置于磁体上方的基体内，磁体和第一接收线圈均位于第一桨柱内的顶部，且磁体和第一接收线圈位于同一水平面上，第一桨柱内的底部设有第二激励线圈，第二桨柱内的顶部设有第二接收线圈；当吸附动力电机启动后，依次通过联轴器、动力输入轴、动力伞齿、第二换向伞齿的传动作用带动第二换向轴转动，第二换向轴带动第一桨柱转动，第一桨柱上的第一接收线圈绕着磁体转动，第一接收线圈通过切割磁体产生的磁力线产生感应电流；一方面，第一接收线圈为第一桨柱内的桨叶螺距调节组件供电，另一方面，第一接收线圈为第一桨柱内底部的第二激励线圈供电，而后第二激励线圈产生激励磁场，第二桨柱内的第二接收线圈通过电磁感应原理从而产生感应电流实现无接触式发电，为第二桨柱内的桨叶螺距调节组件供电；吸附动力电机未启动时，通过外部电源给第一激励线圈...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亭亭，鲍明松，于涛，宋大雷，苗壮，鲍威，
申请(专利权)人：山东国兴智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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