CN104443096A - 磁吸附式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁吸附式爬壁机器人，包括车架、车轮、电机、强磁块组、电源、上支板、下支板和支架，电机安装在固定于车架底面的支架上，电机与车轮连接，强磁块组通过螺丝、螺母配合连接在车架底部，上支板安装有驱动系统，下支板安装有控制系统，控制系统与驱动系统连接，驱动系统与电机连接。本磁吸附式爬壁机器人采用轮式结构，运动灵活性好，利用强磁块进行磁吸附，负载能力强，而且强磁块组与导磁面的距离可调，负载范围大。本机器人的结构简单、制作成本低，可广泛用于管道、储罐等工况下的清洗、涂装、检测等作业。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种磁吸附式爬壁机器人。
背景技术
磁吸附式爬壁机器人是特种机器人的一种，是一种设计用来在恶劣、危险、极限情况下，在导磁壁面上进行特定作业如焊接、打磨、检测、涂装等的一种自动化机械装置，越来越受到人们的重视。目前磁吸附式爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构的生产施工中得到了广泛的应用。比如管道作为一种输送成本低、效率高、安全无污染的运输方式，在石油、电力、城市供水等行业得到广泛运用，但金属管受周围环境的腐蚀作用和人为破坏等因素的影响，会产生泄漏、爆炸等隐患，造成环境污染、经济损失，为保证管道的安全运营，必须定期对管道进行检测维护。
爬壁机器人必须具有两个基本功能：壁面吸附功能和移动功能。但是，这两者又是矛盾的：机器人的负载能力越强，要求爬壁机器人和导磁壁面间的吸附力越大，但这也造成了爬壁机器人在运动时的阻力越大，爬壁机器人的吸附能力和移动性能是矛盾的。
经文献检索发现，现有的磁吸附式爬壁机器人主要有磁足式爬壁机器人，磁轮式爬壁机器人，履带式磁吸附爬壁机器人。
磁足式爬壁机器人是靠磁足提供的吸附力吸附在壁面上，由于其行走特点决定了其吸附力必须可调，多采用电磁铁提供吸附力，如日本日立公司研制的八足磁吸附爬壁机器人。磁足式爬壁机器人步法控制比较复杂，运动灵活性不好。另外，采用电磁铁提供吸附力，需要消耗电能，且存在意外断电造成的安全隐患。
磁轮式爬壁机器人是靠磁轮的吸附力吸附在导磁壁面上。特点是运动灵活性较好，但是由于磁轮的有效吸附面积小，磁能利用率不高，负载能力较差。
履带式磁吸附爬壁机器人是靠安装在履带式移动机构上的吸块吸附在导磁壁面上。其特点是负载能力强，但是其运动灵活性较差，特别是在进行转向运动时，由于履带和导磁壁面之间接触面积大，转向阻力大，转向半径大，转向灵活性较差。
综上所述，现有的爬壁机器人或者是运动灵活性较好而负载能力差，或者是负载能力强而运动灵活性差，未能较好地解决爬壁机器人移动和吸附的矛盾，综合性能不好。而且工艺复杂，制作成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、运动活动性好、负载能力强、负载范围大的磁吸附式爬壁机器人。
为实现上述目的，本发明的磁吸附式爬壁机器人，包括车架、车轮、电机、强磁块组、电源、上支板、下支板和支架，所述电机安装在固定于车架底面的支架上，电机与车轮连接，所述强磁块组通过螺丝、螺母配合连接在车架底部，所述上支板一端通过铜柱固定连接在车架上，另一端通过铜柱固定连接在下支板上，所述下支板通过铜柱固定连接在车架。
所述强磁块组包括两个或两个以上的强磁块，螺丝、螺母对强磁块的四个角进行固定，强磁块通过螺丝、螺母配合调整与车架的相距高度。
所述上支板安装有驱动系统，所述下支板安装有控制系统，控制系统与驱动系统连接，驱动系统与电机连接。
所述电源安装在车架上，与驱动系统、控制系统分别连接。
所述强磁块的形状为方形或成弧形。
本发明的实质性特点和进步是：
本申请针对目前爬壁机器人存在的问题：运动灵活性较好的负载能力差、负载能力强的运动灵活性差，设计了本磁吸附式爬壁机器人。本机器人采用轮式结构，运动灵活性好；利用强磁块组进行磁吸附，负载能力强，而且强磁块与导磁面的距离可调，即磁吸附力可调，则负载范围可调节，所以负载范围大。本磁吸附式爬壁机器人的结构简单、制作成本低，可广泛用于管道、储罐等工况下的清洗、涂装、检测等作业。
附图说明
图1是本磁吸附式爬壁机器人的主视结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1的仰视图。
图中零部件序号及名称：
驱动系统1、上支板2、控制系统3、下支板4、铜柱5、支架6、车轮7、螺母8、强磁块9、螺丝10、车架11、电机12、电源13。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明的实施结构。
参看图1—3所示，本发明的磁吸附式爬壁机器人，包括车架11、车轮7、电机12、强磁块组、电源13、上支板2和下支板4。电机12安装在固定于车架11底面的支架6上，电机12与车轮7连接。所述上支板2一端通过铜柱5固定连接在车架11上，另一端通过铜柱5固定连接在下支板4上，下支板4通过铜柱5固定连接在车架11。上支板2安装有驱动系统1，下支板4安装有控制系统3，控制系统3与驱动系统1连接，驱动系统1与电机12连接。电源13安装在车架11上，与驱动系统1、控制系统3分别连接。
强磁块组通过螺丝10、螺母8配合连接在车架11底部，强磁块组包括两个或两个以上的强磁块9，螺丝10、螺母8对强磁块9的四个角进行固定，强磁块9通过螺丝10、螺母8配合调整与车架11的相距高度。强磁块9的形状为方形或成弧形。
实施例
根据实际现场工况的需要，如：导磁面的检测、涂装等，组装本磁吸附式爬壁机器人，在机器人上装载相关的检测设备或涂装设备。根据现场需要负载力的强弱，选择强磁块9的数量，通过螺丝10、螺母8将强磁块9连接固定在车架11底部。通过调节螺丝10长度，调整好强磁块9与车架11的相距高度，即强磁块9与导磁面的距离，以此也可调节吸附力。强磁块9与车架11相距高度大，吸附力变小，但此时机器人可跨越较小的障碍物，以及方便在成一定弧形的导磁面上行走。接通电源13，机器人即进行作业。
根据导磁面的结构与形状，选择恰当形状的强磁块9。当导磁面为平面时，选择平整的方形强磁块9；当导磁面为弧面时，如管道等，选择成相应弧形的强磁块9。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的宗旨和范围，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种磁吸附式爬壁机器人，包括车架（11）、车轮（7）、电机（12）、强磁块组、电源（13）、上支板（2）、下支板（4）和支架（6），其特征在于：所述电机（12）安装在固定于车架（11）底面的支架（6）上，电机（12）与车轮（7）连接，所述强磁块组通过螺丝（10）、螺母（8）配合连接在车架（11）底部，所述上支板（2）一端通过铜柱（5）固定连接在车架（11）上，另一端通过铜柱（5）固定连接在下支板（4）上，所述下支板（4）通过铜柱（5）固定连接在车架（11）。
2.根据权利要求1所述的磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述强磁块组包括两个或两个以上的强磁块（9），螺丝（10）、螺母（8）对强磁块（9）的四个角进行固定，强磁块（9）通过螺丝（10）、螺母（8）配合调整与车架（11）的相距高度。
3.根据权利要求1所述的磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述上支板（2）安装有驱动系统（1），所述下支板（4）安装有控制系统（3），控制系统（3）与驱动系统（1）连接，驱动系统（1）与电机（12）连接。
4.根据权利要求1所述的磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述电源（13）安装在车架（11）上，与驱动系统（1）、控制系统（3）分别连接。
5.根据权利要求1所述的磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述强磁块（9）的形状为方形或成弧形。
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