一种攀爬检测机器人的制作方法

1.本发明涉及一种攀爬检测机器人，属于特种机器人设计领域。


背景技术：

2.中国是水利工程建设和电力工程建设项目最多的国家，水工钢闸门、船舶、输电铁塔等作为大型工程建筑的重要组成部分，是电力水利的关键保障。这些建筑在经历长期使用和特殊情况时，会出现宏观变形、腐蚀老化、焊缝开裂等缺陷，影响工程的长期稳定性。因此，闸门、船舶和铁塔的缺陷检测和维护是亟需解决的一个工程研究问题。
3.大型钢铁建筑的检测一般包括为常规检测和专项检测，外观常规检测以目视为主，配合使用测量工具，对闸门、铁塔等的外观形态、锈蚀状况和部件有无明显变形等进行检查。具体检测项目包括变形、损伤、锈蚀等。现有检查一般为巡视检查和无损探伤，通过人工检视完成需要大量的人力物力，并且条件有限，风险较高，而rov和auv又无法进行全面检测。现有爬壁检测机器人多为轮式检测机器人和自由壁式检测机器人，面对闸门的横纵联结和铁塔的复杂桁架，地形适应能力较差，具有一定的局限性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种攀爬检测机器人，解决现有技术中大型钢铁建筑检测人力成本高、风险大且具有一定局限性的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种攀爬检测机器人，其包括端部组件、躯体组件、以及腿部组件；所述端部组件包括第一关节舵机、旋转机构和固定机构；所述旋转机构的一端与第一关节舵机转动连接，以能够控制旋转机构的旋转角度，另一端与躯体组件转动连接；所述固定机构的一端与第一关节舵机固定连接，另一端与躯体组件转动连接；所述腿部组件通过自攻螺钉固定连接于躯体组件的外侧。
6.进一步的，所述旋转机构包括转动连杆、第一支撑板和第一连接杆；所述转动连杆的一端通过螺栓与第一关节舵机上的第一舵盘固定连接，另一端通过内六角螺栓与第一支撑板固定连接，所述第一连接杆通过自攻螺钉分别固接于第一支撑板的剩余对应端。
7.进一步的，所述固定机构包括固定杆、第二支撑板和第二连接杆；所述固定杆的一端与第一关节舵机的外壳固定连接，另一端与第二支撑板固定连接，所述第二连接杆通过内六角螺栓分别固接于第二支撑板的剩余对应端。
8.进一步的，所述躯体组件包括电池盒、第一躯体连杆、第二关节舵机、第二躯体连杆、第三躯体连杆以及第三关节舵机；所述电池盒的一端设有第二舵盘，所述第二连接杆通过螺栓与第二舵盘固定连接，所述第二关节舵机的一端通过第一躯体连杆与电池盒固连，另一端通过第三舵盘与第二躯体连杆转动连接，所述第三关节舵机的一端设有第四舵盘，所述第一连接杆通过螺栓与第四舵盘固定连接，所述第三躯体连杆的一端与第三关节舵机固定连接，另一端与第二躯体连杆固定连接。
9.进一步的，所述腿部组件包括第四关节舵机、第一腿部连杆、第五关节舵机、第二
腿部连杆、第六关节舵机以及支撑腿；所述第一腿部连接杆的一端通过第五舵盘与第四关节舵机转动连接，另一端通过第六舵盘与第五关节舵机转动连接，所述第六关节舵机的一端通过第二腿部连杆与第五关节舵机固定连接，另一端通过第七舵盘与支撑腿转动连接。
10.进一步的，还包括真空电磁铁吸附足，所述真空电磁铁吸附足与支撑腿远离第六关节舵机一端卡接。
11.进一步的，所述转动连杆、第一支撑板、第一连接杆、固定杆、第二支撑板、第二连接杆、第一躯体连杆、第二躯体连杆、第三躯体连杆、第一腿部连杆以及第二腿部连杆均采用铝金属6061材质。
12.进一步的，所述第二躯体连杆间安装有控制器，所述控制器分别与第一关节舵机、第二关节舵机、第三关节舵机、第四关节舵机、第五关节舵机、第六关节舵机电连接，以能够控制第一关节舵机、第二关节舵机、第三关节舵机、第四关节舵机、第五关节舵机和第六关节舵机的驱动。
13.进一步的，所述第三躯体连杆间安装有单片机，所述单片机分别与控制器和真空电磁铁吸附足电连接，以能够控制真空电磁铁吸附足的通断。
14.进一步的，所述单片机与电池盒电连接，以能控制控制器的通断。
15.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：第一关节舵机的一端与旋转机构转动连接，另一端与固定机构固定连接，通过控制旋转机构的旋转角度能够实现躯体组件的相对运动，以冗余自由度的并联结构设计替代传统机器人的刚性设计，能够使攀爬检测机器人根据不同的工作环境对关节控制进行选择，从而具有多种不同的工作构型，有效的降低了人力检测成本，避免人为风险且对于复杂的地形具有优良的适应性。
16.第一腿部连接杆的一端与第四关节舵机转动连接，另一端通与第五关节舵机转动连接，第六关节舵机的一端与第五关节舵机固定连接，另一端与支撑腿转动连接，通过采用三自由度的串联结构设计方式使腿部组件在行进过程中具有优良的越障性能。
17.支撑腿远离第六关节舵机一端卡接有真空电磁铁吸附足，能够极大程度的保证攀爬检测机器人的吸力以及攀爬的稳定性，同时易于制造，显著降低了生产成本。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的一种攀爬检测机器人的结构示意图；图2是图1中端部组件的结构示意图；图3是图1中躯体组件的结构示意图；图4是图1中腿部组件的结构示意图；图5是本发明实施例提供的一种攀爬检测机器人的不同奇异构型示意图；图中：1、端部组件；2、躯体组件；3、腿部组件；4、第一舵盘；5、第二连接杆；6、第二支撑板；7、固定杆；8、转动连杆；9、第一支撑板；10、第一连接杆；11、第一关节舵机；12、第二舵盘；13、电池盒；14、第一躯体连杆；15、第二关节舵机；16、第三舵盘；17、第三关节舵机；18、第四舵盘；19、第三躯体连杆；20、第二躯体连杆；21、自攻螺钉；22、第六关节舵机；23、第二腿部连杆；24、第七舵盘；25、支撑腿；26、真空电磁铁吸附足；27、第一腿部连杆；28、第五舵盘；29、第四关节舵机；30、第六舵盘；31、第五关节舵机。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如图1所示，本发明实施例提供的攀爬检测机器人，包括端部组件1、躯体组件2、以及腿部组件3；端部组件1设有2个，端部组件1的两端分别与躯体组件2转动连接，腿部组件3设有四个，腿部组件3通过自攻螺钉21对称固接于躯体组件2的外侧四端。
23.如图2所示，端部组件1包括第一关节舵机11、旋转机构和固定机构；旋转机构的一端与第一关节舵机11转动连接，另一端与躯体组件2转动连接；固定机构的一端通过自攻螺钉与第一关节舵机11的外壳固定连接，另一端与躯体组件2转动连接，通过控制旋转机构的旋转角度能够实现躯体组件2的相对运动，以冗余自由度设计替代传统机器人设计，能够使攀爬检测机器人根据不同的工作环境对关节控制进行选择，从而具有多种不同的工作构型，有效的降低了人力检测成本，避免人为风险且对于复杂的地形具有优良的适应性。具体的，旋转机构包括转动连杆8、第一支撑板9和第一连接杆10；转动连杆8的一端通过螺栓与第一关节舵机11上的第一舵盘4固定连接，另一端通过内六角螺栓与第一支撑板9固定连接，第一连接杆10通过自攻螺钉21分别固接于第一支撑板9的剩余对应端，固定机构包括固定杆7、第二支撑板6和第二连接杆5；固定杆7的一端通过自攻螺钉与第一关节舵机11的外壳端部固定连接，另一端通过内六角螺栓与第二支撑板6固定连接，第二连接杆5通过内六角螺栓分别固接于第二支撑板6的剩余对应端。
24.如图3所示，躯体组件2包括电池盒13、第一躯体连杆14、第二关节舵机15、第二躯体连杆20、第三躯体连杆19以及第三关节舵机17；电池盒13的一端安装有第二舵盘12，第二连接杆5通过螺栓与第二舵盘12固定连接，第一躯体连杆14的一端通过自攻螺钉21与电池盒13固定连接，另一端通过自攻螺钉21与第二关节舵机15固定连接，第二躯体连杆20的一端通过螺栓与第二关节舵机15远离电池盒13一端上的第三舵盘16固定连接，另一端通过自攻螺钉21与第三躯体连杆19固定连接，第三关节舵机17的一端通过自攻螺钉21与第三躯体连杆19固定连接，另一端安装有第四舵盘18，第一连接杆10通过螺栓与第四舵盘18固定连接。
25.如图4所示，腿部组件3包括第四关节舵机29、第一腿部连杆27、第五关节舵机31、第二腿部连杆23、第六关节舵机22以及支撑腿25；第一腿部连接杆的一端通过螺栓与第四关节舵机29上的第五舵盘28固定连接，另一端通过螺栓与第五关节舵机31上的第六舵盘30固定连接，自攻螺钉21穿过第二腿部连杆23将第六关节舵机22的一端与第五关节舵机31固定连接，第六关节舵机22的另一端通过第七舵盘24与支撑腿25转动连接，第四关节舵机29远离第五舵盘28一端通过自攻螺钉21与第一躯体连杆14的凸起端固定连接。腿部组件3通过采用三自由度的串联结构设计方式使腿部组件3在行进过程中具有优良的越障性能。
26.本发明实施例提供的攀爬检测机器人还包括真空电磁铁吸附足26，真空电磁铁吸附足26与支撑腿25远离第六关节舵机22一端相卡接，能够极大程度的保证攀爬检测机器人的吸力以及攀爬的稳定性，同时易于制造，显著降低了生产成本。
27.一种实施例，转动连杆8、第一支撑板9、第一连接杆10、固定杆7、第二支撑板6、第二连接杆5、第一躯体连杆14、第二躯体连杆20、第三躯体连杆19、第一腿部连杆27以及第二腿部连杆23均采用铝金属6061非标加工所制。需要说明的是，在满足强度条件下，支撑腿25、真空电磁铁吸附足26的电磁铁外壳以及电池盒13采用3d打印加工制作。
28.一种实施例，第二躯体连杆20间安装有控制器，控制器分别与第一关节舵机11、第二关节舵机15、第三关节舵机17、第四关节舵机29、第五关节舵机31、第六关节舵机22电连接，以能够控制第一关节舵机11、第二关节舵机15、第三关节舵机17、第四关节舵机29、第五关节舵机31和第六关节舵机22的驱动。
29.一种实施例，第三躯体连杆19间安装有单片机，单片机分别与控制器和真空电磁铁吸附足26电连接，以能够控制真空电磁铁吸附足26的通断，同时单片机与电池盒13电连接，以能够控制控制器的通断。
30.如图5所示，所示为攀爬检测机器人根据不同的工作环境所能够调节的不同种工作构型，显著提高了攀爬检测机器人对复杂地形的适应性能。
31.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。