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专利号: 2020114830323
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,包括:机器人内软骨骼和控制中心,机器人内软骨骼为可弯折的波纹管,波纹管上设置有吸附弯曲机构和旋转机构;吸附弯曲机构包括N个通过波纹管串联的吸附弯曲模块,N≥2,吸附弯曲模块包括均穿过波纹管的顶板、夹板和底板,每两层之间通过弹簧连接,夹板在顶板和底板的之间,顶板和底板完全相同,夹板的最大半径小于底板的最大半径,夹板上设置有用于实现机器人的吸附墙面的吸附单元,顶板或者底板上设置有移动单元和锁紧单元,底板与顶板之间设置有弯曲单元,吸附单元、移动单元、锁紧单元、弯曲单元、旋转机构均和控制中心连接;吸附单元包括第一吸盘、吸盘套、双程SMA和固定件,第一吸盘固定在吸盘套上,固定件固定在夹板的边缘,双程SMA的一端固定在固定件上,另一端固定在吸盘套上,使得夹板的四周圆周阵列排布有第一吸盘,第一吸盘和电磁阀、用于给第一吸盘吸气和放气气泵均连接;移动单元包括能在波纹管上的上下运动的直流电机,锁紧单元包括电磁铁,直流电机和电磁铁均以波纹管为对称轴对称分布在底板或者顶板上,直流电机设置有与波纹管的外纹路啮合的齿轮;

电磁铁中间设置有铁芯,当电磁铁断电时,铁芯处于收缩状态,未接触到波纹管,当电磁铁通电时,铁芯向波纹管伸长,铁芯的尖端卡在波纹管的纹路中,以达到限位的作用;旋转机构包括第二吸盘、连接件、步进电机套、步进电机、橡胶轮和限位圈;连接件为L型,连接件的横端、限位圈均与波纹管同心安装,连接件与波纹管产生相对旋转,第二吸盘固定在连接件的竖端的外表面,步进电机通过步进电机套固定在连接件上,橡胶轮安装在步进电机上,橡胶轮的表面与限位圈的外表面过盈配合。

2.根据权利要求1所述的模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,直流电机由直流电机套固定在底板的卡槽中,从而固定在底板上。

3.根据权利要求2所述的模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,弯曲单元为单程SMA,单程SMA设置在底板与顶板之间;常规状态,单程SMA都处于被拉长的状态,当单程SMA通电时,单程SMA收缩,底板与顶板相互靠近,实现波纹管的弯曲。

4.根据权利要求3所述的模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,N=2,夹板为正方形,夹板的四周分别设置的一个吸附单元。

5.根据权利要求1所述的模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,吸附弯曲模块的顶板内嵌加速度传感器,夹板上嵌有速度传感器;第一吸盘内嵌压力传感器,加速度传感器、速度传感器、压力传感器均和控制中心连接。

6.根据权利要求1所述的模块化协作的内软骨骼爬墙机器人,其特征在于,吸附弯曲模块的上面和下面、波纹管的顶部安装限位开关。

7.一种模块化协作的内软骨骼爬墙机器人的运动方法,其特征在于,包括:吸附运动、上下运动、弯曲运动和旋转运动;

吸附运动包括:吸附单元的双程SMA在通电时伸长,将第一吸盘往墙面推进,而双程SMA在断电时则自动收缩,使第一吸盘远离墙面;

上下运动包括:移动单元的直流电机在正转时,波纹管静止,则吸附弯曲模块相对波纹管向上运动,当直流电机反转时,吸附弯曲模块静止,波纹管相对吸附弯曲模块向上运动;

当上下运动停止且锁紧单元的电磁铁在通电时,电磁铁的铁芯朝靠近波纹管的方向伸长,实现限位功能;锁紧单元的电磁铁在断电时,铁芯则不接触波纹管;

弯曲运动包括:当单程SMA通电时,单程SMA收缩,使得顶板和底板的距离变小,波纹管弯曲,而当单程SMA断电时,则顶板和底板被拉回常规状态,吸附弯曲模块恢复正常;

旋转运动包括步进电机逆时针步进时,波纹管顶端的旋转机构逆时针旋转,此时波纹管顶端重心向左偏移,波纹管相应向左倾斜,步进电机顺时针步进时,旋转机构顺时针旋转,波纹管产生相应的倾斜,同时配合吸附弯曲模块相同方向的弯曲,实现机器人转向。