CN110171499A - 带浮动装置的吸附式电磁足 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带浮动装置的吸附式电磁足，涉及机器人技术领域，用于解决现有技术中存在的在不平整表面上机器人足部与吸附表面的吸附间隙大而不能可靠稳定吸附的技术问题。本发明的带浮动装置的吸附式电磁足，包括电磁足本体以及设置在所述电磁足本体底部的电磁铁组合构件，通过设置浮动机构，使电磁铁在较小范围能够自动调节其在吸附目标表面的吸附姿态，从而补偿吸附间隙，即可有效保证吸附式电磁足稳定、可靠的吸附。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别地涉及一种带浮动装置的吸附式电磁足。
背景技术
针对具有磁吸附特征的平面和非完全平面结构，如衔架钢结构厂房，大型电塔、近似平面的大弧度表面(船体)等，现有行走、攀爬机器人的足部机构通常采用磁性履带式、挠性爪式、双足或多足式结构。履带式避障能力差，使用局限性高；挠性爪式结构复杂，磨损失效快；其中，由于双足或多足式结构具有行走灵活，适应能力强等优点，因此得到了大量的应用。但是针对不平整吸附表面，目前的双足或多足式结构与吸附表面之间的刚性接触将很容易损坏吸附部件，或者因为表面不平整，造成吸附机构与吸附目标表面存在较大间隙不能形成有效吸附，不能较好满足可靠稳定吸附。
发明内容
本发明提供一种带浮动装置的吸附式电磁足，用于解决现有技术中存在的在不平整表面上机器人足部与吸附表面的吸附间隙大而不能可靠稳定吸附的技术问题。
本发明的带浮动装置的吸附式电磁足，包括电磁足本体以及设置在所述电磁足本体底部的电磁铁组合构件，所述电磁铁组合构件用于与吸附目标表面吸附或脱离；
其中，所述电磁铁组合构件包括电磁铁和与所述电磁铁相连的浮动机构，所述浮动机构用于使所述电磁铁自动调节其空间位置。
在一个实施方式中，所述浮动机构包括与所述电磁铁相连的浮动接头以及与所述电磁足本体相连的固定接头，所述浮动接头和所述固定接头以球形铰接的方式相连。
在一个实施方式中，所述浮动接头的第一端构造为球形结构，所述浮动接头的第二端与所述电磁铁相连；
所述固定接头的第一端设置有用于容纳所述浮动结构的第一端的球形凹槽，所述固定接头的第二端与所述电磁足本体固定连接。
在一个实施方式中，所述浮动接头的第二端与所述电磁铁之间设置有缓冲垫。
在一个实施方式中，所述电磁铁包括设置在电磁铁本体和设置在所述电磁铁本体上的电磁铁接线端子，所述浮动接头的第二端伸入所述电磁铁本体的内部。
在一个实施方式中，所述电磁铁组合构件的数量为偶数个。
在一个实施方式中，所述电磁足本体的周向方向上设置有激光传感器，所述激光传感器用于采集所述电磁铁组合构件与吸附目标表面的距离数据。
在一个实施方式中，所述电磁足本体的底部还设置有动力装置，所述动力装置设置在四个所述电磁铁组合构件之间。
在一个实施方式中，所述动力装置为电机组件，所示电机组件包括与所述电磁足本体相连的电机罩以及设置在所述电机罩内部的电机，所述电机与所述电磁足本体上方的减速器相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置浮动机构，使电磁铁在较小范围能够自动调节其在吸附目标表面的吸附姿态，从而补偿吸附间隙，使电磁铁与吸附目标表面按照要求进行贴合，从而可有效保证吸附式电磁足稳定、可靠的吸附。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足的立体结构示意图；
图2是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足的正视图；
图3是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足的左视图；
图4是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足的俯视图；
图5是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足的局部剖视图；
图6是图4所示A-A处的剖视图；
图7是本发明的实施例中带浮动装置的吸附式电磁足与腿关节的连接示意图。
附图标记：
1-减速器；2-电磁足本体；
3-电磁铁组合；301-电磁铁3011-电磁铁接线端子；3012-电磁体本体；
302-缓冲垫302-浮动机构；3031浮动接头；3032-固定接头；
4-激光传感器；5-电机组合；501-电机罩；502电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-4所示，本发明提供一种带浮动装置的吸附式电磁足，包括电磁足本体2以及设置在电磁足本体2底部的电磁铁组合构件3，电磁铁组合构件3用于与吸附目标表面吸附或脱离。
其中，电磁铁组合构件3包括电磁铁301和与电磁铁301相连的浮动机构303，浮动机构303用于使电磁铁301自动调节其空间位置。浮动机构303能够在较小空间内灵活转动，电磁铁上301上的某一点一旦与吸附目标表面接触，浮动机构303将迫使电磁铁301做被动自调整，从而保证单个电磁铁在局部范围内尽可能完全贴合吸附目标表面接触。
本发明中的吸附式电磁足相比无浮动结构的电磁足，一方面可以减少刚性碰撞，另一方面在非完全平面吸附过程中，克服了只有单个电磁铁吸附较好而其他组电磁铁无法贴合的现象。本发明的吸附式电磁足中的每个电磁铁301均具备自调节功能，能最大限度保证单组电磁铁301在其吸附的局部范围内尽可能完全贴合，从而能够补偿吸附间隙，以有效保证电磁足稳定、可靠吸附。
具体地，浮动机构303包括与电磁铁301相连的浮动接头3031以及与电磁足本体相连的固定接头3032，浮动接头3031和固定接头3032以球形铰接的方式相连。利用球形铰接结构可空间转动这一特征能够实现小间距、不平整表面上电磁铁301的自我调整。
如图5所示，浮动接头3031的第一端构造为球形结构，浮动接头3031的第二端与电磁铁301相连；固定接头3032的第一端设置有用于容纳浮动结构的第一端的球形凹槽，固定接头3032的第二端与电磁足本体固定连接。固定接头3032的球形凹槽的直径略小于浮动接头3031的球形结构的直径，使浮动接头3031的第一端设置在固定接头3032的第一端中能够旋转而并不能从其中脱出。
浮动接头3031的第二端与电磁铁301相连，当浮动接头3031的第二端在球形凹槽中旋转时，带动电磁铁301进行旋转，从而使电磁铁301的空间位置得到调整。
浮动接头3031的第二端与电磁铁301之间设置有缓冲垫302，缓冲垫302能够降低内部结构刚性碰撞的弊端。
进一步地，电磁铁301包括设置在电磁铁本体3012和设置在电磁铁本体3012上的电磁铁接线端子3011，其中电磁铁接线端子3011用于与外部传输信号，浮动接头3031的第二端伸入电磁铁本体3012的内部。
电磁铁组合构件3的数量为偶数个，即电磁铁组合构件3成对地使用，例如2个或4个。如图1所示的实施例中，4个电磁铁组合构件3分别设置在电磁足本体2底部的四个拐角处。
在一个实施例中，电磁足本体2的周向方向上设置有激光传感器4，激光传感器4用于采集电磁铁组合构件3与吸附目标表面的距离数据，从而对电磁足本体2的俯仰角和偏航角姿态进行调整。此外，激光传感器4的数量可以根据需要设置多个。
具体地，如图7所示，本发明的吸附式电磁足A可与机器人腿部关节B相联接，激光传感器4将距离数据反馈给控制中心，控制中心控制腿部关节B在垂直纸面的方向转动(即以Zb为旋转轴进行转动)，并带动电磁足A进行俯仰角调整，同时通过电磁足A中的动力装置驱动电磁足A进行偏航角调整(转动调整如图6中的坐标系示意方向)，在上述调整过程中主要完成电磁足A的较大范围姿态的调整。
动力装置设置在电磁足本体2的底部，动力装置设置在四个电磁铁组合构件3之间。
在一个实施例中，动力装置为电机组件5，如图6所示，电机组件5包括与电磁足本体2相连的电机罩501以及设置在电机罩501内部的电机502，电机502与电磁足本体2上方的减速器1相连。电机502旋转运动时带动减速器1转动，从而放大电机502的输出扭矩。
通过吸附式电磁足的激光传感器4的信号数据并结合控制算法，首先在较大间距范围内通过电机502驱动电磁足本体2调整吸附姿态(包括腿部关节转动调整电磁足本体2的俯仰角以及电磁足本体2转动调整其偏航角)；然后在较小间隙范围贴附过程中依靠电磁足本体2上的浮动机构3自动调整电磁铁301的吸附姿态，以补偿吸附间隙，从而有效保证电磁足稳定、可靠吸附。在工程运用中可将本发明的吸附式电磁足布置用于行走、攀爬的机器人本体结构中，使其直接与双足、多足等移动式机器人腿部机构连接使用，实现具有磁吸附特征表面和较小不平整表面的吸附行走、攀爬等功能。
在一个实施例中，动力装置为液压马达组件或旋转气缸组件。
在一个实施例中，如图4所示，电磁足本体2的顶部设置有减重槽，从而使电磁足本体2满足轻量化设计的要求。
需要说明的是，本发明所述的吸附目标表面为磁性吸附特征的表面，例如钢结构平面等。当电磁铁组合构件3通电时，其与吸附目标表面吸附，当电磁铁组合构件3断电时，其与吸附目标表面脱离。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，包括电磁足本体以及设置在所述电磁足本体底部的电磁铁组合构件，所述电磁铁组合构件用于与吸附目标表面吸附或脱离；
其中，所述电磁铁组合构件包括电磁铁和与所述电磁铁相连的浮动机构，所述浮动机构用于使所述电磁铁自动调节其空间位置。
2.根据权利要求1所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述浮动机构包括与所述电磁铁相连的浮动接头以及与所述电磁足本体相连的固定接头，所述浮动接头和所述固定接头以球形铰接的方式相连。
3.根据权利要求2所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述浮动接头的第一端构造为球形结构，所述浮动接头的第二端与所述电磁铁相连；
所述固定接头的第一端设置有用于容纳所述浮动结构的第一端的球形凹槽，所述固定接头的第二端与所述电磁足本体固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述浮动接头的第二端与所述电磁铁之间设置有缓冲垫。
5.根据权利要求2或3所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述电磁铁包括设置在电磁铁本体和设置在所述电磁铁本体上的电磁铁接线端子，所述浮动接头的第二端伸入所述电磁铁本体的内部。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述电磁铁组合构件的数量为偶数个。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述电磁足本体的周向方向上设置有激光传感器，所述激光传感器用于采集所述电磁铁组合构件与吸附目标表面的距离数据。
8.根据权利要求6所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述电磁足本体的底部还设置有动力装置，所述动力装置设置在四个所述电磁铁组合构件之间。
9.根据权利要求8所述的带浮动装置的吸附式电磁足，其特征在于，所述动力装置为电机组件，所示电机组件包括与所述电磁足本体相连的电机罩以及设置在所述电机罩内部的电机，所述电机与所述电磁足本体上方的减速器相连。
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