空间站爬壁巡检机器人制造技术

本发明专利技术属于航天机器人领域，具体涉及一种可在空间站上任意位置攀爬的巡检机器人。包括：舵机，控制空间站爬壁巡检机器人的足关节运动；传感器载台，安装光学摄像投和探伤仪；足部吸附装置，实现空间站爬壁巡检机器人吸附在空间站上；氮气推进系统，实现机器人在太空中的飞行以及姿态调整；氮气推进系统，实现空间站爬壁巡检机器人在太空中的飞行以及姿态调整；机器人通过传感器系统、数据采集系统、遥控系统配合仿生的六个足关节，对处于复杂地形和环境中的空间站进行实时监控并及时报警，解决了航天员在空间站仓外巡检技术问题的不足，提供一种可在镍基合金的空间站上任意位置攀爬的机器人，具有体积小，使用方便，吸附效率高等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
所述舵机、所述足部吸附装置和所述氮气推进系统进行控制的指令，以及接收所述控制主板 传输的所述光学摄像头和探伤仪采集的数据；
[0014]无线通信装置，完成所述控制主板与所述控制终端之间的通信；
[0015]所述光学摄像头和探伤仪数据采集的数据传送给所述控制主板，且依次经所述数据 采集软件进行采集、数据编码软件进行编码，然后由所述无线通信装置传输给控制终端的， 经所述数据解码软件解码后显示于所述人机交互界面；
[0016]所述控制终端通过所述人机交互界面下发控制指令，由所述通信软件经所述无线通 信装置传输给所述控制主板，通过所述指令解析软件对所述控制指令进行解析，然后下发至 所述运动控制软件，对所述舵机、所述足部吸附装置和所述氮气推进系统进行控制，操纵所 述空间站爬壁巡检机器人。
[0017]进一步的，所述舵机、传感器载台、控制主板、高压液氮储存罐、电磁阀和无线通 信装置均安装于机身上，所述机身包括底盘和上盖板，所述底盘的侧面通过六个所述舵机安 装六个足关节，所述底盘内部安装所述无线通信装置、控制主板、高压液氮储存罐和电磁阀， 所述上盖板上安装所述传感器载台。
[0018]进一步的，所述底盘内部还安装驱动板和航天锂电池，所述航天锂电池设置于底盘 的中部，给所述控制主板供电，所述控制主板通过驱动板驱动舵机，足部吸附装置和氮气推 进系统。
[0019]进一步的，所述足关节包括髋关节、大腿关节和小腿关节，所述舵机通过所述髋关 节连接髋关节支架，所述髋关节支架通过所述大腿关节连接大腿支架，所述大腿支架通过所 述小腿关节连接小腿支架。
[0020]进一步的，所述传感器载台上安装所述光学摄像头和探伤仪。
[0021]进一步的，所述足部吸附装置主要包括球形万向节，橡胶缓冲垫和吸盘式电磁铁。 所述小腿足部的自由端连接于球形万向节，所述球形万向节固定有橡胶缓冲垫，所述橡胶缓 冲垫下端固定有吸盘式电磁铁。所述控制主板通过驱动板驱动足部吸附装置的吸盘式电磁铁， 使机器人吸附在太空站上。
[0022]进一步的，所述氮气推进系统主要包括推力喷嘴、导气管、高压液氮储存罐和电磁 阀。所述高压液氮储存罐一端有电磁阀，所述电磁阀另一端有导气管，所述导气管有推力喷 嘴，所述推力喷嘴安装于机器人足部，所述控制主板通过驱动板驱动推进系统的电磁阀，进 而使液氮通过导气管和推力喷嘴进行喷射，实现空间站爬壁巡检机器人在太空中的飞行以及 姿态调整。
[0023]进一步的，所述控制主板内含IMU陀螺仪姿态芯片。
[0024]进一步的，所述传感器载台上安装光学摄像头和探伤仪，其中光学摄像头具有主动 式红外夜视功能。
[0025]进一步的，还包括传感器系统，所述控制主板还安装传感器接口软件，所述传感器 系统的传感器通过连接于所述传感器接口软件。
[0026]该专利技术空间站爬壁巡检机器人的有益效果：通过舵机使用足式运动，能够适应空间 站各种地形；采用光学摄像头，其中光学摄像头具有主动红外夜视功能，解决宇航员不能在 黑暗中工作的问题；球形万向节可以自由转动任意角度，进而保证足部吸附装置的吸盘式电 磁铁以最佳角度吸附在空间站的镍基合金外壁上，同时也保证机器人抬脚的时候
电磁铁恢复 初始角度；橡胶缓冲垫以及降低机器人爬行时的震动；氮气推进系统一种以液氮为推进剂的 液化气动力装置，机器人通过改变足部氮气的喷射速度和角度，进而完成对机器人的飞行轨 道控制。具有IMU陀螺仪姿态芯片，能够实时检测失重环境中机身姿态，有利于控制氮气推 进装置，进而保证机器人在失重环境中稳定地飞向目标处。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例中空间站爬壁巡检机器人的结构示意图；
[0028]图2本专利技术实施例中空间站爬壁巡检机器人的俯视图；
[0029]图3为本专利技术实施例中机身的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例中机身的分解结构示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例中足部吸附装置的结构示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例数据采集系统结构框图；
[0032]图7为本专利技术实施例遥控系统结构框图；
[0033]图8为本专利技术实施例传感器系统结构框图。
[0034]图中：1、机身，101、底盘，102、上盖板，2、足关节，201、髋关节，202、大腿关 节，203、小腿关节，204、髋关节支架，205、大腿支架，206、小腿支架，3、舵机，4、传 感器载台，401、光学摄像头，402、探伤仪，5、足部吸附装置，501、球形万向节，502、橡 胶缓冲垫，503、吸盘式电磁铁，6、氮气推进系统，601、推力喷嘴，602、导气管，603、高 压液氮储存罐，604、电磁阀，7、无线通信装置，8、控制主板，9、驱动板，10、航天锂电 池。
具体实施方式
[0035]以下结合实施例对本专利技术作进一步的阐述。
[0036]如说明书附图1
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2所示，一种可在空间站上任意位置攀爬的巡检机器人，主要由机 身1、与机身1连接的六条足关节2、传感器载台4、足部吸附装置5、氮气推进系统6组成。 该空间站爬壁巡检机器人为仿生设计，采用外骨骼方式，机身1、足关节2、和传感器载台4 为钛合金，具有重量轻，结构强度高，抗腐蚀等优点。
[0034]如说明书附图1
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2所示，该六足机器人每条足关节2拥有三个自由度，分别为髋关 节201、大腿关节202和小腿关节203，结构由髋关节支架204、大腿支架205、小腿支架206 组成，具体的，髋关节201一端通过舵机3安装于机身1上，另一端连接髋关节支架204， 髋关节支架204通过大腿关节202连接大腿支架205，大腿支架205通过小腿关节203连接 小腿支架206。通过足关节2的三个自由度该空间站爬壁巡检机器人能够在驱动器允许的范 围内，运动到运作空间的任意位置。在一实施例中，空间站爬壁巡检机器人运动使用反向运 动解析IK方式，先求得需要到达的空间位置，再将空间位置反向运动解析为舵机角度，控制 主板6通过驱动板7驱动舵机3控制足关节2运动至指定角度。从而满足了机器人在太空真 空和失重恶劣环境下，机器人可以任意吸附在空间站并且自由行走的需求。
[0037]较优的，机身1主要由底盘101和上盖板102组成，如说明书附图3
‑
4所示，上盖 板102上安装传感器载台4，课题侧面通过六个舵机3安装六个足关节2，底盘101内部安装 控制主板8、驱动板9、航天锂电池10、无线通信装置7、高压液氮储存罐603和电磁阀604。 其中控制主板6负责所有的高层运算功能，包括指令解析、数据压缩、数据传输、数据识别、 避
生的六个足关节以及氮气推进装置系统，无论在真空还是失重都能对处于复杂环境中的空间 站进行实时巡检并及时预警，大大降低宇航员的工作负担，提升空间站的巡检效率。
[0045]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本专利技术精神作举例说明。本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可在空间站上任意位置攀爬的巡检机器人，其特征在于：机身(1)，地盘(101)，上盖板(102)足关节(2)，髋关节(201)，大腿关节(202)，小腿关节(203)，髋关节支架(204)，大腿支架(205)，小腿支架(206)，舵机(3)，传感器载台(4)，光学摄像头(401)，探伤仪(402)，足部吸附装置(5)，球形万向节(501)，橡胶缓冲垫(502)，吸盘式电磁铁(503)，氮气推进系统(6)，推力喷嘴(601)，导气管(602)，高压液氮储存罐(603)，无线通信装置(7)，控制主板(8)，驱动板(9)，航天锂电池(10)。舵机(3)，控制所述六足机器人的足关节运动；传感器载台(4)，安装光学摄像头(401)和探伤仪(402)；足部吸附装置(5)，实现该空间站爬壁巡检机器人吸附在空间站上；氮气推进系统(6)，实现该空间站爬壁巡检机器人在太空中的飞行以及姿态调整；控制主板(8)，安装数据采集软件、数据编码软件、运动控制软件和指令解析软件，对所述舵机(3)，所述足部吸附装置(5)，所述氮气推进系统(6)进行控制，以及对所述光学摄像头(401)和探伤仪(402)进行数据传输；控制终端，安装数据解码软件、通信软件和人机交互界面，对所述控制主板(8)下发对所述舵机(3)，所述足部吸附装置(5)，所述氮气推进系统(6)进行控制指令，以及接收所述控制主板(8)传输的所述光学摄像头(401)和探伤仪(402)采集的数据；无线通信装置，完成所述控制主板与所述控制终端之间的通信；所述光学摄像头(401)和探伤仪数据(402)采集的数据传送给所述控制主板(8)，且依次经所述数据采集软件进行采集、所述数据编码软件进行编码，然后由所述无线通信装置(7)传输给控制终端的，经所述数据解码软件解码后显示于所述人机交互界面；所述控制终端通过所述人机交互界面下发控制指令，由所述通信软件经所述无线通信装置(7)传输给所述控制主板，通过所述指令解析软件对所述控制指令进行解析，然后下发至所述运动控制软件，对所述舵机(3)，所述足部吸附装置(5)和所述氮气推进系统(6)进行控制，操纵所述空间站爬壁巡检机器人。2.根据权利要求1所述的可在空间站上任意位置攀爬的巡检机器人，其特征在于：所述舵机(3)、传感器载台(4)、控制主板(8)、高压液氮储存罐(603)和无线通信装置(7)均安装于机身(1)上，所述机身(1)包括底盘(101)和上盖板(102)，所述底盘(101)的侧面通过六个所述舵机(3)安装六个足关节，所述底盘(101)内部安装所述无线通信装置(7)，控制主板(8)和高压液氮储存罐(603)，所述上盖板(102)上安装所述传感器载台(4)。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭星辰，片山啓，罗志伟，董峙豪，李天奕，张泽平，牛倩，王浩鑫，王潇，
申请(专利权)人：杨征宇谢潇宁，
类型：发明
国别省市：