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爬墙机器人的越障关节与对接过程《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:18:26 阅读: 来源:放料阀厂家

2016-05-20 14:29:10来源: 贤集网

为实现壁面越障,在模块前端固定有旋转式关节,关节由Faulhaber2230U012S直流电机驱动,经减速器减速后输出扭矩达3.6N·m,能够满足模块越障的需要。现有的模块机器人多采用电磁装置或者专用伺服机构实现模块间的对接和闭锁,其重量和能耗均较大。而这里的可对接模块化爬壁机器人则利用越障关节作为对接装置使用,从而减轻了系统重量和复杂度。

在对接过程中,右侧模块将(称“主动模块”)越障关节升起并接近左侧模块(称“目标模块”);当主动模块达到适当位置后,越障关节放下,套住目标模块的两个绿色对接桩,从而实现两个模块的对接。由于对接框面积较大,因此该对接机构具有良好的容错性。模块实现对接后,目标模块上的闭锁闩升起,从而对模块实现几何条件封闭,完成两个模块之间的闭锁。升起的闭锁闩嵌在底盘的矩形槽中,由底盘、电机架等零件对其进行支撑。从而克服闭锁状态下模块的重力。

闭锁闩的升降由舵机进行控制,后者通过舵臂带动闭锁闩运动。闭锁闩在升起状态下无需舵机扭力支持,因此舵机只需克服闭锁闩升起过程中的摩擦力即可实现模块闭锁。为减小摩擦,闭锁闩由聚甲醛(POM)制作,该材料具有较高的强度和较低的摩擦系数(摩擦系数0.13)。为进一步减小闭锁闩升起过程中的摩擦力,电机架上还固定有若干柱塞球,因此闭锁闩与电机架之间的摩擦为滚动摩擦,从而显著减小了二者之间的摩擦力。

另一方面,主动模块在与目标模块的对接过程中需要确定自身的位置偏差。在此方面,目前模块化机器人常用的位姿传感器主要包括红外传感器、超声传感器和激光雷达。红外传感器和超声传感器发散性大,因而误差较大;激光雷达虽然精度高,但尺寸、重量和成本都较高。可对接爬壁模块则利用微型摄像头提供距离和角度误差信息。

单目视觉系统ABP2P1为主动模块的摄像头图像可视区域,而O1、O2为目标模块的标记点。主动模块姿态不同,使得O1O2的方位与姿态也不同,因此可以根据一定算法推算出主动模块与目标模块之间的位姿偏差。

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