CN105857428B - 一种磁驱动爬壁装置运动机构及运动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁驱动爬壁装置运动机构及运动方法，涉及机器人技术领域；能适应磁性材料罐体作业中行走要求，采用磁驱动的驱动方式，解决了现有爬壁机构驱动结构复杂，吸附力和驱动力不协调，行走控制繁杂的技术问题；该技术方案包括：机体、磁性单元A、磁性单元B；所述的磁性单元A和磁性单元B是完全相同的模块，所述的磁性单元A和磁性单元B安装在机体内，并且沿爬壁装置的行走方向前后两端对称布置。

Description

一种磁驱动爬壁装置运动机构及运动方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种磁驱动爬壁装置运动机构及运动方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，传统的人工作业，比如高层建筑检测、壁面清洗，容器、船体壁面上的焊接、打磨、涂装、检测等高空作业，因安全性差、劳动强度大、效率低、作业环境恶劣等实际问题，以机器人作业替代人工作业，将爬壁机器人在更多的领域得到更广泛的应用，越来越受到重视。

针对磁性材料，比如罐体的作业，有必要开发一种爬壁装置，实现罐体上行走，完成综合高空作业。

针对磁性材料壁面的爬壁装置，现有的爬壁装置存在吸附结构和驱动结构复杂，吸附方式和驱动方式不协调，行走控制繁杂的技术问题。

发明内容

本发明要解决的是现有爬壁装置的结构复杂，吸附方式和驱动方式不协调，行走控制繁杂的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁驱动爬壁装置运动机构，包括：机体、磁性单元A、磁性单元B；所述的磁性单元A和磁性单元B安装在机体内，并且沿爬壁装置的行走方向前后两端对称布置。

更优地，所述磁性单元A和磁性单元B具有相同的结构，包含吸附电磁铁和驱动电磁铁；吸附电磁铁在爬行过程中提供吸附力，驱动电磁铁在爬行过程中提供行走的驱动力；吸附电磁铁和驱动电磁铁在结构上做成刚性整体。

更优地，所述磁性单元A和磁性单元B按照其上的两个驱动电磁铁相邻的位置安装于机体内，在行走方向上磁性单元A和磁性单元B在机体内留有间隙。

更优地，所述机体上和磁性单元接触的两侧带有槽，磁性单元的两侧带有凸缘，磁性单元的凸缘安装在机体的槽中，起到定位和限位的作用；所述机体和罐体壁面接触的一侧，均匀分布若干个弹性单元，包括弹簧和滚动球，弹性单元保证机体行走中减小摩擦，具备越障能力。

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁驱动爬壁装置运动方法，包括：机体、磁性单元A、磁性单元B、吸附电磁铁、驱动电磁铁、吸附电磁铁电源控制器、驱动电磁铁电源控制器。

所述吸附电磁铁电源控制器为吸附电磁铁提供电源，并且可以控制吸附电磁铁电流的通断，从而控制吸附电磁铁所在磁性单元的吸附力。

所述驱动电磁铁电源控制器为驱动电磁铁提供电源，并且可以控制驱动电磁铁电流的通断以及改变电流的方向，从而使得磁性单元A和磁性单元B两个相邻的驱动电磁铁之间产生排斥力或吸引力，进而两个磁性单元之间会产生排斥力或吸引力。

当磁性单元A和磁性单元B在爬壁装置的行走方向时，当给磁性单元A中的吸附电磁铁通电时，磁性单元A吸附壁面；之后使得磁性单元B中吸附电磁铁断电，磁性单元B不再吸附壁面；此时通过控制磁性单元A及磁性单元B中的两驱动电磁铁的电流方向，使两驱动电磁铁相邻端的磁性相同，两磁性单元就会产生排斥力，于是磁性单元A就会把磁性单元B沿爬壁装置的行走方向推出。

继续上面的动作，给磁性单元B中的吸附电磁铁通电，磁性单元B吸附壁面；之后再使磁性单元A中的吸附电磁铁断电，磁性单元A不再吸附壁面；此后通过控制磁性单元A及磁性单元B中的电流方向，使两驱动电磁铁相邻端的磁性相反，则两磁性单元就会产生吸引力，于是磁性单元B就会把磁性单元A沿机体的行走方向拉上来。

如此反复循环，就实现了磁驱动爬壁装置的行走运动；磁驱动爬壁装置可以实现两个方向的行走运动。

通过以上技术方案可知，本发明提供一种磁驱动爬壁装置运动机构和运动方法，本发明的优点在于提供一种结构简单、易控制、移动灵活，能适应磁性材料罐体作业中行走要求的一种磁驱动爬壁装置运动机构及运动方法。

附图说明

图1一种磁驱动爬壁装置运动机构结构示意图；

图2一种磁驱动爬壁装置运动机构的磁性单元结构示意图；

图3一种磁驱动爬壁装置运动机构的磁性单元和机体连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

图1、图2、图3所示，其中：1-磁性单元A；2-磁性单元B；3-机体；11-吸附电磁铁；12-驱动电磁铁；21-吸附电磁铁；22-驱动电磁铁；31-弹簧；32-滚动球；112-吸附电磁铁电源控制器；122-驱动电磁铁电源控制器。

实施例一，一种磁驱动爬壁装置运动机构结构示意图，如图1所示，

包括：机体、磁性单元A、磁性单元B；所述磁性单元A 1和磁性单元B 2是完全相同的模块；所述的磁性单元A 1和磁性单元B 2安装在机体3内，并且沿爬壁装置的行走方向前后两端对称布置；并且两磁性单元按照其上两驱动电磁铁相邻的位置安装在机体内，而且两磁性单元之间留有间隙Δ。

实施例二，一种磁驱动爬壁装置运动机构的磁性单元的结构示意图，如图2所示，

在实施例一的基础上，进一步包括：

磁性单元包括吸附电磁铁11、驱动电磁铁12、吸附电磁铁电源控制器112和驱动电磁铁电源控制器122；吸附电磁铁11在爬行过程中提供吸附力，驱动电磁铁12在爬行过程中提供行走的驱动力；吸附电磁铁和驱动电磁铁在结构上做成刚性的整体。

吸附电磁铁电源控制器112为吸附电磁铁11供电，能实现吸附电磁铁电流的通断控制；驱动电磁铁电源控制器122为驱动电磁铁12供电，并能实现驱动电磁铁电流的通断和改变电流方向的控制。

实施例三，一种磁驱动爬壁装置运动机构的磁性单元与机体连接结构示意图，如图3所示，

在实施例一、二的基础上，进一步包括：

机体上和磁性单元接触的两侧带有槽，磁性单元的两侧带有凸缘，磁性单元的凸缘安装在机体的槽中，起到定位和限位的作用，并且槽的尺寸大于凸缘的尺寸，保证凸缘在槽中有一定的活动量。

机体和罐体壁面接触的一侧，均匀分布若干个弹性单元，包括弹簧31和滚动球32，弹性单元保证机体行走中减小摩擦，并具备越障能力。

实施例四，一种磁驱动爬壁装置运动方法，本发明的运动实现如下：

磁驱动爬壁装置的运动过程如下：

第1，让磁驱动爬壁装置的磁性单元A和磁性单元B位于机体的行走方向上。在两个磁性单元中，首先使位于后端磁性单元的吸附电磁铁带电吸附壁面，前端的磁性单元的吸附电磁铁断电不吸附壁面；之后通过控制前后两磁性单元中驱动电磁铁的电流方向，使两个驱动电磁铁的相邻端的磁性相同，产生排斥力，于是后端磁性单元就会通过磁力推动前端磁性单元向前移动，同时带动机体向前移动。

第2，接着上述动作，使得前端磁性单元的吸附电磁铁带电吸附壁面，后端磁性单元的吸附电磁铁断电不吸附壁面；之后改变两磁性单元中驱动电磁铁的电流方向，使前后两驱动电磁铁的相邻端的磁性相反，产生吸引力，于是前端磁性单元就会通过磁力拉动后端磁性单元向前移动。

按照上面的1、2步骤进行循环动作，进而实现磁驱动爬壁装置的行走运动；磁驱动爬壁装置可以实现两个方向的行走运动。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种磁驱动爬壁装置运动机构，其特征在于，包括：机体、磁性单元A、磁性单元B；所述的磁性单元A和磁性单元B是完全相同的模块，所述的磁性单元A和磁性单元B安装在机体内，并且沿爬壁装置的行走方向前后两端对称布置，并且两磁性单元之间留有间隙；其中，

所述磁性单元中包含有吸附电磁铁、驱动电磁铁、吸附电磁铁电源控制器、驱动电磁铁电源控制器；

所述吸附电磁铁为爬壁装置在爬行过程中提供吸附力，驱动电磁铁为爬壁装置在爬行过程中提供行走的驱动力，吸附电磁铁和驱动电磁铁在结构上做成刚性整体；所述磁性单元A和磁性单元B按照其上的两个驱动电磁铁相邻的位置安装于机体内。

2.根据权利要求1所述的磁驱动爬壁装置运动机构，其特征在于，所述的机体上和磁性单元接触的两侧带有槽，磁性单元的两侧带有凸缘，磁性单元的凸缘安装在机体的槽中，起到定位和限位的作用；机体上和罐体壁面接触的一侧，均匀分布若干个由弹簧和滚动球组成的弹性单元，弹性单元保证机体行走中减小摩擦，并具备越障能力。

3.一种磁驱动爬壁装置运动方法，其特征在于，包括：机体、磁性单元A、磁性单元B、吸附电磁铁、驱动电磁铁、吸附电磁铁电源控制器、驱动电磁铁电源控制器；

所述吸附电磁铁电源控制器为吸附电磁铁提供电源，并且可以控制吸附电磁铁电流的通断，从而控制吸附电磁铁所在磁性单元的吸附力；

所述驱动电磁铁电源控制器为驱动电磁铁提供电源，并且可以控制驱动电磁铁电流的通断以及改变电流的方向，从而使得磁性单元A和磁性单元B两个相邻的驱动电磁铁之间产生排斥力或吸引力，进而两个磁性单元之间会产生排斥力或吸引力；

当磁性单元A和磁性单元B在爬壁装置的行走方向时，当给磁性单元A中的吸附电磁铁通电时，磁性单元A吸附壁面；之后使得磁性单元B中吸附电磁铁断电，磁性单元B不再吸附壁面；此时通过控制磁性单元A及磁性单元B中的两驱动电磁铁的电流方向，使两驱动电磁铁相邻端的磁性相同，两磁性单元就会产生排斥力，于是磁性单元A就会把磁性单元B沿爬壁装置的行走方向推出；

继续上面的动作，给磁性单元B中的吸附电磁铁通电，磁性单元B吸附壁面，之后再使磁性单元A中的吸附电磁铁断电，磁性单元A不再吸附壁面；此后通过控制磁性单元A及磁性单元B中的电流方向，使两驱动电磁铁相邻端的磁性相反，则两磁性单元就会产生吸引力，于是磁性单元B就会把磁性单元A沿机体的行走方向拉上来；

如此反复循环，就实现了磁驱动爬壁装置的行走运动；磁驱动爬壁装置可以实现两个方向的行走运动。