CN101947776B - 轮式越障爬壁机器人 - Google Patents
轮式越障爬壁机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101947776B CN101947776B CN2010102893277A CN201010289327A CN101947776B CN 101947776 B CN101947776 B CN 101947776B CN 2010102893277 A CN2010102893277 A CN 2010102893277A CN 201010289327 A CN201010289327 A CN 201010289327A CN 101947776 B CN101947776 B CN 101947776B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- adsorbing mechanism
- mobile
- groups
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种机器人技术领域的轮式越障爬壁机器人，包括：机器人车架、三组移动吸附机构及其对应的直线滑轨、丝杠及驱动电机，三组直线滑轨以及丝杠竖直设置于机器人车架下方且两端分别与机器人车架及移动吸附机构相连，驱动电机与移动吸附机构固定连接。本发明解决现有爬壁机器人在垂直壁面作业时存在的问题，机器人既具有轮式移动机器人速度快和转向灵活、履带式移动机器人磁吸附力大的特点，同时还具有好的越障能力，能满足在复杂环境中运动和作业的需求。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种轮式越障爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人是一种具有移动和吸附功能可以在垂直壁面上运动的自动化设备，可以在核工程、消防和大型非结构设备的制造和维护等危险和极限环境下代替工人完成工作。具有广泛的应用前景。
因永磁吸附具有吸附力大、不需要电源驱动，在铁磁质环境中的爬壁机器人大多使用永磁铁作为吸附机构。与磁吸附相结合的轮式和履带式爬壁机器人中应各有优缺点。磁轮式爬壁机器人存在磁能利用率低，磁吸附力小的缺点，磁履带爬壁机器人存在转向阻力大的缺点。已有的具有曲面自适应能力的爬壁机器人虽能能自动适应壁面变化，但不具备越障能力。
经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号20041006429.6，记载了一种“磁轮吸附式爬壁机器人”涉及到了磁轮吸附移动技术。其不足在于车轮与壁面接触面积小，磁能利用率低和磁吸附力小，磁轮往往需做的比较大采用满足机器人的负载和安全爬壁的要求，但这又增加了机器人的重量和运动的灵活性。
中国专利申请号200510086383.X记载了“一种非接触磁吸附轮式爬壁机器人”，其特征是磁吸附机构固定在车架上，采用轮式移动机构，其具有吸附力大运动灵活的优点，但磁铁与壁面间的间隙不能调节，不具备越障能力。中国专利申请号200510086382.5记载了“一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人”，其不足在于不具备越障能力和磁吸力调节能力，难于从工作环境脱离。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种轮式越障爬壁机器人，解决现有爬壁机器人在垂直壁面作业时存在的问题，机器人既具有轮式移动机器人速度快和转向灵活、履带式移动机器人磁吸附力大的特点，同时还具有好的越障能力，能满足在复杂环境中运动和作业的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：机器人车架、三组移动吸附机构及其对应的直线滑轨、丝杠及驱动电机，其中：三组直线滑轨以及丝杠竖直设置于机器人车架下方且两端分别与机器人车架及移动吸附机构相连，驱动电机与移动吸附机构固定连接。
所述的移动吸附机构包括：磁铁组件、丝杠螺母、两组驱动轮及其对应驱动轮轴和直线电机，其中：直线电机的输出轴与驱动轮相连，两组驱动轮轴的一端分别与驱动轮相连，另一端与丝杠螺母相连接，丝杠螺母与丝杠活动连接，驱动轮轴的中部与直线滑轨活动连接，磁铁组件固定设置于驱动轮轴下方。
所述的磁铁组件包括：轭铁以及若干个单元永磁铁单元，其中：轭铁为纯铁或高导磁材料制成，永磁铁单元为钕铁硼材料制成，磁化方向为竖直方向，相邻单元磁铁的磁极方向相反，交错排列，两头的磁铁宽度是中间磁铁宽度的一半。
所述的丝杠包括两段螺距分别为3mm和4.5mm的螺纹，丝杠一端通过滚动轴承固定在车架上，该丝杠与移动吸附机构的丝杠螺母组成运动副。
机器人的移动和越障的工作原理是：每个车轮由电机单独驱动，依靠驱动轮的差速实现转向。当机器人遇到障碍物时，先驱动机器人前面移动吸附机构上的直线电机使其轴顶到壁面上，以免机器人因一端吸附力大于另一端的而出现翘起现象，然后驱动丝杠将前面一组的移动吸附机构升到足够高度使该组车轮越过障碍物，这样通过轮流升降这3组移动吸附机构就可使机器人完成越障运动。
本发明与现有技术相比的优点包括：磁铁安装在机器人底盘下，与被吸附面形成面状非接触吸附，这样不但吸附力大，而且不会影响机器人的运动灵活性；整个移动吸附机构可上下移动，具有好的越障能力；采用直线电机辅助机器人越障，这保证了机器人越障的安全可靠。
附图说明
图1是本发明的总体结构三维示意图。
图2是本发明的正视图和前视图。
图3是本发明永磁铁组件结构的三维示意图。
图4是本发明机器人越障过程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：机器人车架1、三组移动吸附机构2及其对应的直线滑轨3、丝杠4及驱动电机5，其中：三组直线滑轨3以及丝杠4竖直设置于机器人车架1下方且两端分别与机器人车架1及移动吸附机构2相连，驱动电机5与移动吸附机构2固定连接。
所述的移动吸附机构2包括：磁铁组件6、丝杠螺母7、两组驱动轮8、驱动电机9及其对应驱动轮轴10和直线电机11，其中：两组驱动轮轴10的一端分别与驱动轮8相连，另一端与丝杠螺母7相连接，丝杠螺母7与丝杠4活动连接，驱动轮轴9的中部与直线滑轨3活动连接，驱动电机9安装在中空的驱动轮轴10内，驱动电机的输出轴与驱动轮8直接相连，直线电机11安装在车轮轴的外侧，磁铁组件6固定设置于驱动轮轴9下方。
所述的丝杠4包括两段螺距分别为3mm和4.5mm的螺纹，，丝杠4一端通过滚动轴承固定在车架1上，丝杠4与丝杠螺母7形成运动副。
所述的磁铁组件6包括：轭铁12以及若干个单元永磁铁单元13，其中：轭铁12为纯铁或高导磁材料制成，永磁铁单元13为钕铁硼材料制成，磁化方向为竖直方向，相邻单元磁铁的磁极方向相反，交错排列，两头的磁铁宽度是中间磁铁宽度的一半。
所述的轭铁12采用采用导磁性能良好的电工纯铁制造，永磁铁采用高性能的钕铁硼材料，牌号为NdFe N45SH。因磁铁组件6中各结构参数对磁铁性能的影响较大，在不同气隙高度时，磁铁性能达到最优的时的磁铁结构参数相应会发生变化。
如图3所示，以气隙正常工作高度为10mm时经使用有限元方法优化后设计的磁铁组件6，具体尺寸为：轭铁11尺寸为120mm×244mm×9mm，窄磁铁单元尺寸为120mm×25mm×12mm，宽磁铁单元尺寸为120mm×50mm×12mm，两磁铁间相距11mm，磁铁组件6总重4.5KG，在气隙高度为10mm时，可产生2350N的吸附力。
如图4所示，为本实施例的越障过程示意图。当遇到障碍物需越障时，为了克服因前后磁铁的吸附力大小不一样而出现机器人一端翘起现象，先将前面车轮上的直线电机10启动，使其轴顶到壁面上；然后启动升降电机驱动丝杠4使移动吸附机构2抬起，同时也驱动直线电机11使其轴一直顶住壁面，当前移动吸附机构2抬到一定高度前面吸附力小于后面吸附力时，直线电机11反向驱动将其轴缩回，同时继续将前移动吸附机构2抬高到可跨越障碍物的高度；然后移动机器人使前轮越过障碍物并降下前轮；当前轮降到一定高度时，启动直线电机11，使其轴顶住壁面，然后使前移动吸附机构2继续下降，同时驱动直线电机11使其轴同步缩回直到车轮完全这地；中间移动吸附机构2直接升降通过障碍物，后部移动吸附机构2的越障控制过程与前轮相类似。这样通过三组移动吸附机构2的轮流升降实现机器人的越障运动。
Claims (4)
1.一种轮式越障爬壁机器人，包括：机器人车架、三组移动吸附机构及其对应的直线滑轨、丝杠及驱动电机，其特征在于：三组直线滑轨以及丝杠竖直设置于机器人车架下方且两端分别与机器人车架及移动吸附机构相连，驱动电机与移动吸附机构固定连接；
所述的移动吸附机构包括：磁铁组件、丝杠螺母、两组驱动轮及其对应驱动轮轴和直线电机，其中：两组驱动轮轴的一端分别与驱动轮相连，另一端与丝杠螺母相连接，丝杠螺母与丝杠活动连接，驱动轮轴的中部与直线滑轨活动连接，磁铁组件固定设置于驱动轮轴下方，当机器人遇到障碍物时，先驱动机器人前面移动吸附机构上的直线电机使其轴顶到壁面上。
2.根据权利要求1所述的轮式越障爬壁机器人，其特征是，所述的磁铁组件包括：轭铁以及若干个单元永磁铁单元，其中：轭铁为纯铁制成，永磁铁单元为钕铁硼材料制成，磁化方向为竖直方向，相邻单元磁铁的磁极方向相反，交错排列，两头的磁铁宽度是中间磁铁宽度的一半。
3.根据权利要求1所述的轮式越障爬壁机器人，其特征是，所述的丝杠包括两段螺距分别为3mm和4.5mm的螺纹。
4.根据权利要求1或3所述的轮式越障爬壁机器人，其特征是，所述的丝杠一端通过滚动轴承固定在车架上，该丝杠与移动吸附机构的丝杠螺母组成运动副。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102893277A CN101947776B (zh) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 轮式越障爬壁机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102893277A CN101947776B (zh) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 轮式越障爬壁机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101947776A CN101947776A (zh) | 2011-01-19 |
| CN101947776B true CN101947776B (zh) | 2011-08-31 |
Family
ID=43451464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102893277A Active CN101947776B (zh) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 轮式越障爬壁机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101947776B (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102416980B (zh) * | 2011-10-11 | 2013-03-13 | 上海交通大学 | 无人车六轮独立驱动底盘系统 |
| CN103480948B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-04-06 | 吉首沃华德机器人科技有限责任公司 | 一种用于狭窄空间焊接的自主移动机器人 |
| CN103480954B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-04-13 | 吉首沃华德机器人科技有限责任公司 | 一种用于狭窄空间焊接的自主移动机器人系统 |
| CN104369788B (zh) * | 2014-10-08 | 2017-02-15 | 顿向明 | 一种永磁吸附爬壁机器人 |
| CN104443096A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 南宁市第二中学 | 磁吸附式爬壁机器人 |
| CN105058395A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-11-18 | 苏州达力客自动化科技有限公司 | 一种用于爬壁机器人的控制系统 |
| CN106002977B (zh) * | 2016-05-28 | 2018-08-14 | 郭依婷 | 一种执行末端旋转角度固定的机器人 |
| CN106002976B (zh) * | 2016-05-28 | 2018-03-23 | 赤峰圣伦绒毛制品有限公司 | 一种小臂可摆动可伸缩的六轴机器人 |
| CN105922250B (zh) * | 2016-05-28 | 2018-08-14 | 郭河平 | 一种设有旋转执行末端的机器人 |
| CN105881524B (zh) * | 2016-05-28 | 2018-01-12 | 台州风达机器人科技有限公司 | 一种小臂上设有固定旋转角度执行末端的机器人 |
| CN106393052B (zh) * | 2016-10-28 | 2019-04-16 | 深圳精智机器有限公司 | 爬壁机器人 |
| CN107200077B (zh) * | 2017-04-24 | 2020-01-14 | 郑宏远 | 一种三体式爬壁机器人及其越障方法 |
| CN109909971A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-21 | 华电电力科学研究院有限公司 | 越障式水冷壁检测机器人 |
| CN110434828B (zh) * | 2019-09-10 | 2023-05-02 | 河北工业大学 | 一种大型金属立面越障爬壁机器人 |
| CN110434896B (zh) * | 2019-09-10 | 2024-02-02 | 河北工业大学 | 越障爬壁机器人复合式变磁力吸附模块 |
| CN113002650A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-22 | 安徽相品智能科技有限公司 | 一种具备爬壁越障功能的机器人 |
| CN114227711A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种地下电网巡检机器人 |
| CN115476332B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-07-28 | 武汉仕云科技有限公司 | 全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人及搜救方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3372434B2 (ja) * | 1996-11-19 | 2003-02-04 | 三菱重工業株式会社 | 壁面吸着式移動装置 |
| CN1277660C (zh) * | 2004-02-19 | 2006-10-04 | 上海交通大学 | 磁轮吸附式爬壁机器人 |
| CN2779351Y (zh) * | 2005-02-05 | 2006-05-10 | 辽宁石油化工大学 | 磁吸附六轮分体跃障式爬壁检测机器人 |
| CN100346939C (zh) * | 2005-09-09 | 2007-11-07 | 清华大学 | 一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人 |
| CN1321781C (zh) * | 2005-09-09 | 2007-06-20 | 清华大学 | 一种非接触磁吸附轮式爬壁机器人 |
| KR100988960B1 (ko) * | 2008-04-23 | 2010-10-20 | 한국도로공사 | 장애물 승월이 가능한 교량점검용 로봇 |
-
2010
- 2010-09-22 CN CN2010102893277A patent/CN101947776B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101947776A (zh) | 2011-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101947776B (zh) | 轮式越障爬壁机器人 | |
| CN101947777B (zh) | 轮足组合越障非接触磁吸附式爬壁机器人系统 | |
| CN101947778B (zh) | 磁吸附力可调的爬壁机器人用轮式越障机构 | |
| CN1321781C (zh) | 一种非接触磁吸附轮式爬壁机器人 | |
| CN102910203B (zh) | 可变安装高度的轮式差速驱动转向装置 | |
| CN202243767U (zh) | 磁吸附式爬壁机器人 | |
| CN102486648B (zh) | 一种自主移动机器人平台 | |
| CN202622792U (zh) | 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人 | |
| CN102689296A (zh) | 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人 | |
| CN206466013U (zh) | 一种自动运输用全方位移动平台 | |
| CN204473750U (zh) | 智能小车 | |
| CN203958366U (zh) | 一种欠驱动自适应越障轮系 | |
| CN1126646C (zh) | 一种磁吸附式爬壁机器人履带 | |
| CN102673670A (zh) | 一种新型的全驱动复合吸附式爬壁机器人 | |
| CN112356681A (zh) | 一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统及其控制方法 | |
| CN101875318B (zh) | 一种磁悬浮车 | |
| CN103495968B (zh) | 一种移动焊接机器人底盘机构 | |
| CN104399251A (zh) | 一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统 | |
| CN102642572B (zh) | 复式三角连架可变构型履带式越障机构 | |
| CN209095546U (zh) | 一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统 | |
| CN204223015U (zh) | 磁吸附式爬壁机器人 | |
| CN215097923U (zh) | 六轮腿壁面越障机器人 | |
| CN210680974U (zh) | 一种爬壁机器人 | |
| CN112757317A (zh) | 一种大型风力发电机爬壁检测机器人 | |
| CN210149444U (zh) | 一种两节式履带爬壁机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |