CN106005085A - 可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，包括前车体和后车体，前车体和后车体之间通过弓形悬架相连接；前车体和后车体均包括舱体下壳和舱体上壳，舱体下壳的左右两端均设有磁性轮，舱体下壳内设有与每个磁性轮相连接的驱动电机，前车体的舱体下壳侧面和后车体的舱体上壳上端面均设有铰链；弓形悬架包括前悬挂连杆和后悬挂连杆，前悬挂连杆和后悬挂连杆之间通过转轴相连接，前悬挂连杆与前车体的舱体下壳上的铰链相连接，后悬挂连杆与后车体的舱体上壳上的铰链相连接。本发明的有益效果：实现了轮式移动的磁吸附爬壁行走，可在垂直面、顶面自由行走和转向，可以爬越集装箱交接的壁面，翻越直角壁面，到达集装箱上面或者顶部。

Description

可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体来说，涉及一种可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人（wall climbing robot）可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁机器人又称为壁面移动机器人，因为垂直壁面作业超出人的极限，因此在国外又称为极限作业机器人。爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中负压方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；磁吸附方式则有永磁体和电磁铁两种方式，只适用于吸附导磁性壁面。爬壁机器人主要用于石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理，或进行建筑物的清洁和喷涂。在核工业中用来检查测厚等，还可以用于消防和造船等行业。
爬壁机器人按移动功能分主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢。车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难。履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。而这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱，不能适应集装箱内外壁面和顶部的爬行作业。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，以克服目前现有技术存在的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，包括前车体和后车体，所述前车体和后车体之间通过弓形悬架相连接；所述前车体和后车体均包括舱体下壳和舱体上壳，所述舱体上壳扣合于所述舱体下壳的开口端上，所述舱体下壳的左右两端外侧均设有磁性轮，且在所述舱体下壳内设有与每个磁性轮相连接的驱动电机，所述前车体的舱体下壳侧面和所述后车体的舱体上壳上端面均设有一铰链；所述弓形悬架包括前悬挂连杆和后悬挂连杆，且所述前悬挂连杆和后悬挂连杆之间通过转轴相连接，所述前悬挂连杆另一端与所述前车体的舱体下壳侧面的铰链相连接，所述后悬挂连杆另一端与所述后车体的舱体上壳上端面的铰链相连接。
进一步的，所述磁性轮包括与驱动电机输出轴相连接的驱动轮，所述驱动轮的圆周面上均嵌入有等角度分布的磁钢。
进一步的，所述前车体的舱体上壳上设有通讯天线。
进一步的，所述后车体的舱体下壳上设有图像天线。
进一步的，所述前车体的舱体上壳上和所述后车体的舱体下壳上均设有摄像头。
进一步的，所述舱体下壳的宽度值与所述舱体上壳的宽度值相等，且所述磁性轮的直径值大于所述舱体下壳或所述舱体上壳的宽度值，所述磁性轮的直径值大于所述舱体下壳的厚度值与所述舱体上壳的厚度值之和。
进一步的，所述驱动轮上嵌入的磁钢为永磁体。
本发明的有益效果：通过采用四个独立驱动的磁性轮以及利用弓形悬架连接前车体和后车体，从而实现了轮式移动的磁吸附爬壁行走，可在垂直面、顶面自由行走和转向，可以爬越集装箱交接的壁面，翻越直角壁面，到达集装箱上面或者顶部。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是根据本发明实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人的局部结构示意图一；
图3是根据本发明实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人的局部结构示意图二；
图4是根据本发明实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人爬行外直角的示意图；
图5是根据本发明实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人爬行内直角的示意图。
图中：
1、前车体；2、后车体；3、弓形悬架；4、舱体下壳；5、舱体上壳；6、磁性轮；7、驱动电机；8、铰链；9、前悬挂连杆；10、后悬挂连杆；11、转轴；12、驱动轮；13、磁钢；14、通讯天线；15、图像天线；16、摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，根据本发明的实施例所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，包括前车体1和后车体2，所述前车体1和后车体2之间通过弓形悬架3相连接；所述前车体1和后车体2均包括舱体下壳4和舱体上壳5，所述舱体上壳5扣合于所述舱体下壳4的开口端上形成密封结构，所述舱体下壳4的左右两端外侧均设有磁性轮6，所述舱体下壳4的左右两端外侧的所述磁性轮6形成差动轮系，且在所述舱体下壳4内设有与每个磁性轮6相连接的驱动电机7，所述前车体1的舱体下壳4侧面和所述后车体2的舱体上壳5上端面均设有一铰链8；所述弓形悬架3包括前悬挂连杆9和后悬挂连杆10，且所述前悬挂连杆9和后悬挂连杆10之间通过转轴11相连接，所述前悬挂连杆9另一端与所述前车体1的舱体下壳4侧面的铰链8相连接，所述后悬挂连杆10另一端与所述后车体2的舱体上壳5上端面的铰链8相连接。
所述磁性轮6包括与驱动电机7输出轴相连接的驱动轮12，所述驱动轮12的圆周面上均嵌入有等角度分布的磁钢13。
所述前车体1的舱体上壳5上设有通讯天线14。
所述后车体2的舱体下壳4上设有图像天线15。
所述前车体2的舱体上壳5上和所述后车体2的舱体下壳4上均设有摄像头16。
所述舱体下壳4的宽度值与所述舱体上壳5的宽度值相等，且所述磁性轮6的直径值大于所述舱体下壳4或所述舱体上壳5的宽度值，所述磁性轮6的直径值大于所述舱体下壳4的厚度值与所述舱体上壳5的厚度值之和。
所述驱动轮12上嵌入的磁钢13为永磁体。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，所述弓形悬架3具有车轴摆动和车身腰部转动两个自由度，所述弓形悬架3由所述前悬挂连杆9和所述后悬挂连杆10组成，所述前悬挂连杆9和所述后悬挂连杆10通过所述转轴11连接，构成一个“弓形”，然后所述前悬挂连杆9和所述后悬挂连杆10的另一端通过所述铰链8和所述前车体2、所述后车体2连接，其中一个所述铰链8根据需要被锁止，所述后车体2和所述前车体2可相对摆动，从而保证四个所述磁性轮6与集装箱铁皮表面贴合，每个所述磁性轮6上均匀分布有材料为永磁体的所述磁钢13，进而可以保证机器人在行走过程中很好的吸附在不平整的集装箱铁皮表面，同时所述弓形悬架3可在中间弯折，可现成所述后车体2和所述前车体2的转向偏角，从而实现转向。在爬越外壁面时，所述前车体2先爬上顶部，所述弓形悬架3避开与直角的碰撞，在所述后车体2和所述前车体2同时推进下，机器人可爬上顶部。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采用四个独立驱动的磁性轮6以及利用弓形悬架3连接前车体1和后车体2，从而实现了轮式移动的磁吸附爬壁行走，可在垂直面、顶面自由行走和转向，可以爬越集装箱交接的壁面，翻越直角壁面，到达集装箱上面或者顶部。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：其包括通过弓形悬架相连接的前车体和后车体，所述前车体和后车体均包括舱体下壳和舱体上壳，所述舱体上壳扣合于所述舱体下壳的开口端上，所述舱体下壳的左右两端外侧均设有磁性轮，且在所述舱体下壳内设有与每个磁性轮相连接的驱动电机，所述前车体的舱体下壳侧面和所述后车体的舱体上壳上端面均设有一铰链；所述弓形悬架包括前悬挂连杆和后悬挂连杆，所述前悬挂连杆的一端和所述后悬挂连杆的一端之间通过转轴相连接，所述前悬挂连杆另一端与所述前车体的舱体下壳侧面的铰链相连接，所述后悬挂连杆另一端与所述后车体的舱体上壳上端面的铰链相连接。
2.根据权利要求1所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述磁性轮包括与驱动电机输出轴相连接的驱动轮，所述驱动轮的圆周面上均嵌入有等角度分布的磁钢。
3.根据权利要求1所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述前车体的舱体上壳上设有通讯天线。
4.根据权利要求1所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述后车体的舱体下壳上设有图像天线。
5.根据权利要求1所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述前车体的舱体上壳上和所述后车体的舱体下壳上均设有摄像头。
6.根据权利要求1所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述舱体下壳的宽度值与所述舱体上壳的宽度值相等，且所述磁性轮的直径值大于所述舱体下壳或所述舱体上壳的宽度值，所述磁性轮的直径值大于所述舱体下壳的厚度值与所述舱体上壳的厚度值之和。
7.根据权利要求2所述的可跨越直角壁面的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述驱动轮上嵌入的磁钢为永磁体。
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