磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法

    专利查询2025-11-08  2


    本发明属于爬行机器人,特别是一种磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法。


    背景技术:

    1、在太空探测、未来战场支援、水下作业、加工制造等领域,针对诸如卫星太阳能帆板、战车战机内部壁板、水下管道管壁、设备器件等薄壁场合,通常要求爬行机器人具有攀爬的能力。现有的一些攀爬机器人多采用真空吸附或静电吸附的方式实现壁面粘附,这要求机器人需要额外的真空抽吸系统,包括电源、气泵等,或者静电发生系统,高压电源等;也有部分机器人采用磁吸的方式,但这只能针对铁磁材料粘附基底,或者需要外置磁场。这些方式都会导致机器人结构更加复杂,且涉及的系统模块往往无法集成小型化,体积大、质量重,不但削减了机器人的负载能力,而且使得机器人很难实现无缆化。另一方面,添加的吸附系统,需要额外的控制,控制难度上升,整体的可靠性会降低。

    2、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中存在的问题,本发明提出一种磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,克服了现有技术的缺陷。

    2、本发明的目的是通过以下技术方案予以实现,一种磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法包括,

    3、磁性吸附爬行机器人支承于待攀爬基底上,其中,磁性吸附爬行机器人包括周期性可伸长和蜷缩的变形结构的主体框架模块、设于主体框架模块的用于实现变形结构身长和蜷缩的驱动元件、分别单向可滚动地设于所述主体框架模块的上端和下端的至少一对单向摩擦模块和设置于所述单向摩擦模块以可控地提供磁吸作用力的至少一个磁性吸附模块;

    4、驱动元件驱动主体框架模块伸长,上端的单向摩擦模块沿正向滚动,下端的单向摩擦模块逆向卡住,上端的单向摩擦模块产生向上的位移δx,主体框架模块收缩至初始状态,上端的单向摩擦模块逆向卡住,下端的单向摩擦模块沿正向滚动,下端的单向摩擦模块产生向上的位移δx,磁性吸附爬行机器人向上攀爬了位移δx,循环攀爬直到结束。

    5、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,当待攀爬基底为非铁磁金属材质或非铁磁非金属材质,两个磁性吸附爬行机器人镜像对称分布在待攀爬基底两侧以附在待攀爬基底上。待攀爬基底为铁磁金属材质,仅需单个磁性吸附爬行机器人即可附在待攀爬基底上。

    6、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所有的磁性吸附模块产生的总磁吸作用力作为尺蠖型爬行机器人攀爬摩擦力的正压力,通过调节磁性吸附模块产生的磁吸作用力以控制摩擦力的大小。

    7、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述主体框架模块为ω状的弹性板结构。

    8、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述ω状结构为尺蠖的柔性拟态结构。

    9、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述单向摩擦模块为单向轴承、棘轮机构、各向异性摩擦的倾斜足、静电吸附足或具有方向性的高分子黏附足。

    10、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述待攀爬基底与地面的夹角为0-90°,待攀爬基底的厚度为0-20mm。

    11、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述驱动元件包括周期性执行伸长和蜷缩变形的气动驱动件、电场型电活性聚合物驱动件、温度应激型聚合物驱动件或电机齿轮驱动件。

    12、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述单向摩擦模块构造成车轮结构。

    13、所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中,所述车轮结构包括对称分布的四个麦克纳姆轮。

    14、和现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法中的主体框架模块变形后,单向摩擦模块将变形转化为机器人的前进,最终实现攀爬功能。待攀爬基底材质不受限制,无需添加额外的辅助系统即可实现攀爬,有助于机器人微小型化的实现,为尺蠖型爬行机器人的攀爬实现提供了一种新的行之有效的解决方案。



    技术特征:

    1.一种磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,其包括,

    2.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,优选的,当待攀爬基底为非铁磁金属材质或非铁磁非金属材质,两个磁性吸附爬行机器人镜像对称分布在待攀爬基底两侧以附在待攀爬基底上;待攀爬基底为铁磁金属材质,单个磁性吸附爬行机器人附在待攀爬基底上。

    3.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所有的磁性吸附模块产生的总磁吸作用力作为尺蠖型爬行机器人攀爬摩擦力的正压力,通过调节磁性吸附模块产生的磁吸作用力以控制摩擦力的大小。

    4.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述主体框架模块为ω状的弹性板结构。

    5.根据权利要求4所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述ω状结构为尺蠖的柔性拟态结构。

    6.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述单向摩擦模块为单向轴承、棘轮机构、各向异性摩擦的倾斜足、静电吸附足或具有方向性的高分子黏附足。

    7.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述待攀爬基底与地面的夹角为0-90°,待攀爬基底的厚度为0-20mm。

    8.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述驱动元件包括周期性执行伸长和蜷缩变形的气动驱动件、电场型电活性聚合物驱动件、温度应激型聚合物驱动件或电机齿轮驱动件。

    9.根据权利要求1所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述单向摩擦模块构造成车轮结构。

    10.根据权利要求9所述的磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,其特征在于,所述车轮结构包括对称分布的四个麦克纳姆轮。


    技术总结
    公开了一种磁性吸附爬行机器人镜像攀爬方法,方法中,磁性吸附爬行机器人支承于待攀爬基底上,驱动元件驱动主体框架模块伸长,上端的单向摩擦模块沿正向滚动,下端的单向摩擦模块逆向卡住,上端的单向摩擦模块产生向上的位移Δx,主体框架模块收缩至初始状态,上端的单向摩擦模块逆向卡住,下端的单向摩擦模块沿正向滚动,下端的单向摩擦模块产生向上的位移Δx,磁性吸附爬行机器人向上攀爬了位移Δx,循环攀爬直到结束,本发明无需添加额外的助力系统即可实现攀爬,有助于机器人微小型化和无缆化的实现。

    技术研发人员:陈贵敏,王海天,李博,白瑞玉,陈雪峰
    受保护的技术使用者:西安交通大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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