CN103303387B - 一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，包括车体和设置在车体两侧的链轮驱动组件，链轮驱动组件包括驱动电机、驱动链轮和从动链轮，驱动电机固定安装在车体底部，驱动链轮同轴固定安装在驱动电机的驱动轴上，从动链轮轴接在车体的底部，特点是驱动链轮与从动链轮之间设置有磁性链条，车体的两侧分别固定安装有自适应机构，自适应机构位于与其同侧的磁性链条中；优点是由于磁性链条的内侧设置有自适应机构，当爬壁机器人行走在钢制的曲面或翘曲壁面上时，可使磁性链条很好地与弯翘曲面贴合，增加了磁吸附的吸附面积，提高了吸附效率，提高了爬壁机器人的运动安全性能，且由于连接架上设置有托举轮，对磁性链条具有张紧作用，能有效防范爬壁机器人在运行过程中出现掉链现象，并也能适应竖立、甚至倒立弯翘曲面的爬壁行走。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支，它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来，可在垂直壁面上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务，大大扩展了机器人的应用范围。目前爬壁机器人按吸附方式分有负压吸附、磁吸附、推力吸附、仿生吸附和静电吸附，它们都有各自的应用范围和优缺点。
其中磁吸附爬壁机器人分为两种：一种是永磁吸附，一种是电磁吸附。电磁吸附爬壁机器人结构复杂，而且安全性较差，实际工业应用较少；而永磁吸附爬壁机器人主要用于油罐壁面检测、船体喷漆等恶劣环境的作业中。但是由于爬壁机器人工作在形状不规则的翘曲钢制壁面，且工作的钢制壁面存在焊缝、接头等缺陷，严重影响机器人在钢制壁面的吸附能力，这就需要提高机器人行走机构的壁面适应能力，确保其在壁面上安全平稳的工作。目前永磁吸附爬壁机器人按运动方式一般分为两种：一种是履带式，一种是轮式。
专利号为ZL200510086382.5的中国发明专利公开了一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人，该爬壁机器人采用轮式运动方式，永磁吸附装置安装在底盘上，底盘连接着具有一至三个转动自由度的曲面自适应机构，其运动灵活，具有一定的曲面自适应能力，但是永磁吸附装置的吸附效率低，带负载能力差，越障能力也较差。
而专利号为ZL200510127370.2的中国发明专利公开了一种船体表面清刷用永磁吸附双履带机器人，其采用双履带差速驱动，能有效避免转弯时链条销轴断裂和掉链，同时带负载能力强，但是该机器人自重大，输出转矩大，曲面自适应能力差，不能高效的利用永磁吸附装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种曲面自适应能力好、在钢制壁面上的磁吸附效率高的曲面自适应磁吸附爬壁机器人。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，包括车体和设置在所述的车体两侧的链轮驱动组件，所述的链轮驱动组件包括驱动电机、驱动链轮和从动链轮，所述的驱动电机固定安装在所述的车体底部，所述的驱动链轮同轴固定安装在所述的驱动电机的驱动轴上，所述的从动链轮轴接在所述的车体的底部，所述的驱动链轮与所述的从动链轮之间设置有用于吸附在钢制壁面上的磁性链条，所述的车体的两侧分别固定安装有沿车体的中心线相对称的自适应机构，所述的自适应机构位于与其同侧的磁性链条中。
所述的自适应机构包括固定安装在所述的车体上的连接架，所述的连接架的下方设置有多组相互独立且相平行的导柱组，所述的导柱组由两根方形的导柱组成，所述的导柱与所述的连接架上下滑动配合，所述的导柱上套有弹簧，所述的弹簧顶在所述的连接架与所述的导柱之间，组成导柱组的两根导柱的下端固定设置有滚轮轴，所述的滚轮轴上套有滚轮，所述的滚轮紧贴所述的磁性链条的内壁面。
所述的连接架的上表面固定设置有托举轮固定架，所述的托举轮固定架上轴接有托举轮，所述的托举轮紧贴所述的磁性链条的内壁面。
所述的磁性链条包括多个相互连接的链节，每个所述的链节的两端设置有链节安装座，所述的链节轴接在所述的链节安装座的上端，所述的链节安装座的下端面上固定设置有橡皮，其中每个链节安装座或相间隔的链节安装座的下端面上嵌设有永磁体，所述的永磁体位于所述的橡皮与所述的链节之间。
所述的链节为双链节或多链节，所述的链节的材料为轻质合金或复合材料，使得爬壁机器人的驱动性能更好，增加了其驱动灵活性。
所述的车体的下端面上固定安装有摄像头，所述的摄像头为360°全景摄像头，通过摄像头便于观察外部环境，提高了爬壁机器人的安全运行系数。
所述的车体的底部固定设置有从动轮固定板，所述的从动轮固定板上轴接有从动轮轴，所述的从动链轮同轴固定设置在所述的从动轮轴上。
所述的驱动电机的驱动轴和所述的从动轮轴上分别同轴固定设置有同步带轮，两个所述的同步带轮上设置有同步带；驱动链轮与从动链轮之间通过同步带连接驱动，实现了车体两侧四轮的同步驱动，不仅提高了驱动效率，使其有更高的带负载能力，而且能防止车轮打滑。
与现有技术相比，本发明的优点是由于磁性链条的内侧设置有自适应机构，且自适应机构中的每一组导柱组都是相互独立的，当爬壁机器人行走在钢制的曲面或翘曲壁面上时，可使磁性链条很好地与弯翘曲面贴合，增加了磁吸附的吸附面积，提高了吸附效率，减少了吸附单元的数量，减轻了车身自重，提高了爬壁机器人的运动安全性能，同时能被动适应凹凸不平的钢制曲面并自主行走，且由于连接架上设置有托举轮，对磁性链条具有张紧作用，能有效防范爬壁机器人在运行过程中出现掉链现象，并也能适应竖立、甚至倒立弯翘曲面的爬壁行走。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的仰视图；
图4为本发明的自适应机构的结构示意图；
图5为本发明的磁性链条中一节链节的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，包括车体1和设置在车体1两侧的链轮驱动组件，链轮驱动组件包括驱动电机2、驱动链轮3和从动链轮4，驱动电机2固定安装在车体1底部，驱动链轮3同轴固定安装在驱动电机2的驱动轴上，车体1的底部固定设置有从动轮固定板11，从动轮固定板11上轴接有从动轮轴12，从动链轮4同轴固定设置在从动轮轴12上，驱动电机2的驱动轴和从动轮轴12上分别同轴固定设置有同步带轮5，两个同步带轮5上设置有同步带51，驱动链轮3与从动链轮4之间设置有用于吸附在钢制壁面上的磁性链条6，车体1的两侧分别固定安装有沿车体的中心线相对称的自适应机构，自适应机构位于与其同侧的磁性链条6中，车体1的下端面上固定安装有摄像头8，摄像头8为360°全景摄像头；
自适应机构包括固定安装在车体1上的连接架7，连接架7的下方设置有多组相互独立且相平行的导柱组，导柱组由两根方形的导柱71组成，导柱71与连接架7上下滑动配合，导柱71上套有弹簧72，弹簧72顶在连接架7与导柱71之间，组成导柱组的两根导柱71的下端固定设置有滚轮轴73，滚轮轴73上套有滚轮74，滚轮74紧贴磁性链条6的内壁面，连接架7的上表面固定设置有托举轮固定架75，托举轮固定架75上轴接有托举轮76，托举轮76紧贴磁性链条6的内壁面；
磁性链条6包括多个相互连接的双链节61，每个双链节61的两端设置有链节安装座62，双链节61轴接在链节安装座62的上端，链节安装座62的下端面上嵌设有永磁体63，永磁体63的下方设置有橡皮64，橡皮64固定连接在链节安装座62上。
上述实施例中，双链节61也可用单链节或多链节替代，永磁体63可设置在每个链节安装座62中，也可间隔地设置在链节安装座62中。
Claims (7)
1.一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，包括车体和设置在所述的车体两侧的链轮驱动组件，所述的链轮驱动组件包括驱动电机、驱动链轮和从动链轮，所述的驱动电机固定安装在所述的车体底部，所述的驱动链轮同轴固定安装在所述的驱动电机的驱动轴上，所述的从动链轮轴接在所述的车体的底部，所述的驱动链轮与所述的从动链轮之间设置有用于吸附在钢制壁面上的磁性链条，所述的车体的两侧分别固定安装有沿车体的中心线相对称的自适应机构，所述的自适应机构位于与其同侧的磁性链条中，其特征在于所述的自适应机构包括固定安装在所述的车体上的连接架，所述的连接架的下方设置有多组相互独立且相平行的导柱组，所述的导柱组由两根方形的导柱组成，所述的导柱与所述的连接架上下滑动配合，所述的导柱上套有弹簧，所述的弹簧顶在所述的连接架与所述的导柱之间，组成导柱组的两根导柱的下端固定设置有滚轮轴，所述的滚轮轴上套有滚轮，所述的滚轮紧贴所述的磁性链条的内壁面。
2.如权利要求1所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的连接架的上表面固定设置有托举轮固定架，所述的托举轮固定架上轴接有托举轮，所述的托举轮紧贴所述的磁性链条的内壁面。
3.如权利要求1所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的磁性链条包括多个相互连接的链节，每个所述的链节的两端设置有链节安装座，所述的链节轴接在所述的链节安装座的上端，所述的链节安装座的下端面上固定设置有橡皮，其中每个链节安装座或相间隔的链节安装座的下端面上嵌设有永磁体，所述的永磁体位于所述的橡皮与所述的链节之间。
4.如权利要求3所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的链节为多链节，所述的链节的材料为轻质合金或复合材料。
5.如权利要求1所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的车体的下端面上固定安装有摄像头。
6.如权利要求1所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的车体的底部固定设置有从动轮固定板，所述的从动轮固定板上轴接有从动轮轴，所述的从动链轮同轴固定设置在所述的从动轮轴上。
7.如权利要求6所述的一种曲面自适应磁吸附爬壁机器人，其特征在于所述的驱动电机的驱动轴和所述的从动轮轴上分别同轴固定设置有同步带轮，两个所述的同步带轮上设置有同步带。
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