本發(fā)明涉及一種小型爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，屬于機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，特種機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，高層建筑物的清潔、核設(shè)施的檢查與維護(hù)、消防與搶險(xiǎn)工作、危險(xiǎn)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等，這些實(shí)際問題都對(duì)特種機(jī)器人的開發(fā)提出了迫切的要求，爬壁機(jī)器人由于可吸附在墻面并可以攜帶一定的傳感器和儀器而成為這類環(huán)境下的最佳選擇。目前我國(guó)也開發(fā)了各種用于反恐、檢測(cè)、壁面清洗等方面的機(jī)器人，但所研制的爬壁機(jī)器人在外形上都過于龐大，不能滿足一些特殊環(huán)境的要求，本發(fā)明提出的一種新型的雙足爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人系統(tǒng)采用雙足真空吸盤式結(jié)構(gòu)，具有5個(gè)自由度，RRPRR結(jié)構(gòu)，為了減少機(jī)器人質(zhì)量，采用了3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)5個(gè)關(guān)節(jié)的欠驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)器人吸盤足由吸盤、真空泵、壓力傳感器、接觸傳感器、微型氣閥等元件組成，該機(jī)器人具有尺寸小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，它能夠爬行于光滑的壁面，如地面、墻面及天棚等，并可以實(shí)現(xiàn)交接面之間的跨步行走，機(jī)器人本體可攜帶攝像頭，能夠?qū)崟r(shí)地將采集的影像通過無線視頻系統(tǒng)傳給操作者和基站(≤1000 m)，從而完成對(duì)環(huán)境的偵察與檢測(cè)，機(jī)器人本體與基站通過無線傳輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制指令的傳輸及圖像傳輸，基站可對(duì)收到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，而操作者可根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求在一定范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問題

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種小型爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；該機(jī)器人系統(tǒng)采用雙足真空吸盤式結(jié)構(gòu)，具有5個(gè)自由度，RRPRR結(jié)構(gòu)，為了減少機(jī)器人質(zhì)量，采用了3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)5個(gè)關(guān)節(jié)的欠驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)器人吸盤足由吸盤、真空泵、壓力傳感器、接觸傳感器、微型氣閥等元件組成，該機(jī)器人具有尺寸小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明的小型爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；包括如下步驟

第一步，選用32位定點(diǎn)的數(shù)字處理器為處理芯片；

第二步，將通信模塊、關(guān)節(jié)控制模塊、吸盤足控制模塊與處理芯片電連接；

第三步，通過數(shù)字處理器采集傳感器信息和讀取關(guān)節(jié)控制的狀態(tài)；

第四步，采用基于有限狀態(tài)機(jī)的步態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制；

第五步，采用梯形/角形的速度規(guī)劃方法控制電機(jī)加速度和速度；

第六步，采用微型攝像頭和無線視頻發(fā)射模塊作為機(jī)器人的無線視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

第七步，在中繼設(shè)備中建立視頻接收模塊；

第八步，將中繼設(shè)備與基站連接。

進(jìn)一步地，所述的數(shù)字信號(hào)處理器為TMS2812。

進(jìn)一步地，所述的通信模塊為機(jī)器人與PC機(jī)的串口通信、機(jī)器人與遙控器的無線通信以及視頻圖像的無線傳輸。

進(jìn)一步地，所述的吸盤足控制模塊吸盤內(nèi)外的壓力傳感器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等信息對(duì)真空泵和微型閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)吸盤足與壁面的吸附和釋放。

進(jìn)一步地，所述的微型攝像頭和無線視頻發(fā)射模塊安裝在機(jī)器人本體上。

（三）有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的小型爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法該機(jī)器人系統(tǒng)采用雙足真空吸盤式結(jié)構(gòu)，具有5個(gè)自由度，RRPRR結(jié)構(gòu)，為了減少機(jī)器人質(zhì)量，采用了3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)5個(gè)關(guān)節(jié)的欠驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)器人吸盤足由吸盤、真空泵、壓力傳感器、接觸傳感器、微型氣閥等元件組成，該機(jī)器人具有尺寸小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

一種小型爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟

第一步，選用32位定點(diǎn)的數(shù)字處理器為處理芯片；

第二步，將通信模塊、關(guān)節(jié)控制模塊、吸盤足控制模塊與處理芯片電連接；

第三步，通過數(shù)字處理器采集傳感器信息和讀取關(guān)節(jié)控制的狀態(tài)；

第四步，采用基于有限狀態(tài)機(jī)的步態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制；

第五步，采用梯形/角形的速度規(guī)劃方法控制電機(jī)加速度和速度；

第六步，采用微型攝像頭和無線視頻發(fā)射模塊作為機(jī)器人的無線視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

第七步，在中繼設(shè)備中建立視頻接收模塊；

第八步，將中繼設(shè)備與基站連接。

其中，所述的數(shù)字信號(hào)處理器為TMS2812。所述的通信模塊為機(jī)器人與PC機(jī)的串口通信、機(jī)器人與遙控器的無線通信以及視頻圖像的無線傳輸。所述的吸盤足控制模塊吸盤內(nèi)外的壓力傳感器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等信息對(duì)真空泵和微型閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)吸盤足與壁面的吸附和釋放。所述的微型攝像頭和無線視頻發(fā)射模塊安裝在機(jī)器人本體上。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。