CN106514610B - 一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机器人技术领域，公开的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，由移动车体和滑轨式机械臂组成，所述移动车体由两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元组成，所述两个相互独立的车体模块分为左车体模块和右车体模块，二者结构基本相同，且外形与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块由左车箱体内的左车箱体驱动电机通过左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器与左车箱体前输出轴连接，左车箱体前输出轴通过左车箱体同步带、左车箱体后输出轴连接构成。本发明组装快捷、拆卸方便，尤其遇到非连续性作业区域或者狭小受限空间时可以快速实现对机器人的拆分与重组，拓展了机器人的适应能力及应用范围。

Description

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其能够应用于工业机器人等领域。

背景技术

爬壁机器人因其具有可携带作业工具在壁面上吸附爬行，并协助或取代人类完成各种极限作业的特点，自二十世纪六十年代问世以来,一直受到世界各国的广泛关注。随着我国老龄化人口的增多，劳动力成本逐年增加。核工业、石化企业、建筑行业、消防部门、修造船等领域的日常维护和清理作业具有危险系数高、劳动强度大的、且操作人员易患职业病的行业特点，从事这类行业的人数在逐渐减少。面对这一社会现实性问题，开发普及能满足多种作业需求的爬壁机器人就变得极其重要。

经专利检索，发现申请号为：CN200710113254.4的专利涉及一种用于船舶船舱修造的特种除锈喷漆机器人 。该爬壁机器人未配备壁面吸附装置，其仅仅局限于对水平面或壁面较矮处的除锈与喷漆，不能实现对较高壁面以及顶面的清理作业，功能较单一。该除锈喷漆机器人将除锈和喷漆喷头设备固定在导轨支架上，自由度较多虽然较灵活但是除锈反作用力很大，零部件刚度受力不足，容易造成倾覆，可靠性欠佳。其次其未搭载测距模块，当需要调节喷漆高度和除锈高度时需要手动调节，且手动调节存在误差。再有其未搭载图像采集装置，当机器人工作在危险环境时，操作人员不能根据采集回来的图像实现远程精确控制。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明涉及一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其采用永磁吸附方式，四轮四驱运动方式，其搭载的四自由度机械臂采用电机配合滑轨运动形式，易控制且工作空间大。该装置还搭载图像采集设备和测距仪能实现对机器人的远程精确操作。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，由移动车体和滑轨式机械臂组成，所述移动车体由两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元的右后磁轮吸附单元与右前磁轮吸附单元、左前磁轮吸附单元与左后磁轮吸附单元组成，所述两个相互独立的车体模块分为左车体模块和右车体模块，二者结构相同，且外形与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块由左车箱体内的左车箱体驱动电机通过左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器与左车箱体前输出轴连接，左车箱体前输出轴通过左车箱体同步带、左车箱体的左前同步带轮与左后同步带轮、左车箱体后输出轴连接构成；

所述左车箱体包含左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机与减速器支撑件、左车箱体减速器固定支座、左车箱体电机驱动器固定支架、左前端盖、左后端盖、定位块阴，所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手、左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周相应位置，构成一个整体半封闭式结构；并且将左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定在左车箱体上端面和内侧端面上，左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有机械与电气相隔离的四个大小不同的防水防爆插头孔；

所述左车箱体驱动电机与减速器支撑件经螺钉固定在左车箱体内部，构成一种笼形结构，将左车箱体驱动电机与左车箱体减速器放置于笼形结构内部；

左车箱体电机驱动器固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器固定支架上；

所述左车箱体减速器固定支座上端经螺钉固定在左车箱体减速器固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体驱动电机与减速器支撑件上，用于左车箱体减速器的固定与定位；所述左前端盖位于左车箱体前输出轴与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖位于左车箱体后输出轴与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖和左后端盖分别与输出轴相接触部位采用动静双密封，用于将左车箱体内部和左车箱体外部环境隔离开；

所述左车箱体驱动电机与左车箱体减速器固定装配在一起，竖直布置在左车箱体驱动电机与减速器支撑件搭建构成的笼形结构内部；左车箱体减速器固定支座为“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上，其底端固定在左车箱体底盖板上，左车箱体减速器另一端固定在位于左车箱体外侧盖板的通孔内，用于左车箱体驱动电机与左车箱体减速器的固定与定位；

左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器后固定安装在轴承支座上，左车箱体后输出轴与左车箱体前输出轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴均一端固定安装左前同步带轮与左后同步带轮，一端固定安装轮式永磁吸附单元的左前磁轮吸附单元与左后磁轮吸附单元，两个左车箱体的左前同步带轮与左后同步带轮间张紧左车箱体同步带，用于将左车箱体驱动电机输出的力和力矩传递到左车箱体后输出轴上，使单侧车体两轮的同速转动；

所述轮式永磁吸附单元主要由环形钕铁硼永磁体、外侧硅钢导磁轭铁、内侧硅钢导磁轭铁、定位套、磁轮外侧橡胶构成，所述环形钕铁硼永磁体采取了轴向充磁方式，用于提供产生吸附力的强磁环境，外侧硅钢导磁轭铁为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧硅钢导磁轭铁内侧面有四个环形阵列螺纹孔，配合内侧硅钢导磁轭铁侧面四个螺纹孔用于磁轮的装配，内侧硅钢导磁轭铁为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动；内侧硅钢导磁轭铁内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径大的螺纹孔那一组环形阵列孔用于环形钕铁硼永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔，用于通过螺钉实现外侧硅钢导磁轭铁和内侧硅钢导磁轭铁的固定与定位，外侧硅钢导磁轭铁和内侧硅钢导磁轭铁起到疏导聚拢磁感线的作用；定位套为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一端套在外侧硅钢导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，另一端套在内侧硅钢导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧硅钢导磁轭铁与内侧硅钢导磁轭铁的同轴度；所述环形钕铁硼永磁体内嵌在外侧硅钢导磁轭铁与内侧硅钢导磁轭铁之间的凹槽内，内侧硅钢导磁轭铁与外侧硅钢导磁轭铁包裹住环形钕铁硼永磁体侧面和圆柱面，外侧硅钢导磁轭铁经轴端螺钉跟磁轮驱动轴固定在一起，外侧硅钢导磁轭铁和内侧硅钢导磁轭铁通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧；在外侧硅钢导磁轭铁和内侧硅钢导磁轭铁外表面上包覆有防止磁轮在转动过程中出现打滑的磁轮外侧橡胶。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，所述左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖与左后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、左前端盖和左后端盖连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封，在左车箱体前输出轴跟左前端盖相接触位置与左车箱体输出后轴跟左后端盖相接触位置处均开设有环形密封沟槽，放置橡胶O形圈，用来车体旋转式动密封；

所述左车箱体后端尾部把手与左车箱体前端把手侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手与右车箱体前端把手侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，并将左右两车箱体拼接在一起，位于左车箱体前端把手上的通孔与右车箱体前端把手上的通孔对正对齐；位于左车箱体后端尾部把手上的通孔与右车箱体后端尾部把手上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，用于实现左右车箱体的快速便捷拼接。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉固定有定位块阴；在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉固定有定位块阳；定位块阳为一带凸起结构，定位块阴为一带凹陷结构，在定位块阳和定位块阴上均分布有三组竖直分布的螺纹孔，所述的定位块阳凸起部分与定位块阴凹陷部分配合，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳与定位块阴拧紧；穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳与定位块阴双重固定，用于实现左右车箱体的快速拼接。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，所述滑轨式机械臂为四自由度机械臂，其四自由度分别为机械臂绕底座的回转运动以及机械臂的伸缩、升降与末端俯仰，所述滑轨式机械臂由底座回转机构、伸缩单元、升降单元、末端俯仰单元、主辅图像采集设备、激光测距仪构成；底座回转机构由底座基架、底座驱动电机、底座同步带、底座同步带轮、底座谐波减速器、谐波减速器上盖、束线装置构成；底座基架为内部布置有凹槽、有 “凸”字形片状结构，底座驱动电机法兰经螺钉固定在底座基架上端面右下角位置，位于底座基架内部的底座同步小带轮经键固定安装在底座驱动电机输出轴上，底座谐波减速器固定安装在底座基架上端面中前部，底座谐波减速器输入轴与底座机架内部的底座大同步带轮在一起；底座同步小带轮与底座大同步带轮间张紧底座同步带，用于将底座驱动电机输出轴的力和力矩传递到底座谐波减速器输出轴上，谐波减速器上盖固定安装在底座谐波减速器输出法兰上，谐波减速器上盖跟滑轨式机械臂相连，用于整个机械臂绕底座的回转运动；底座驱动电机外罩顶部设置有上下压盖绕其转动的一转轴；所述束线装置主要由上压盖、下压盖、蝶形螺母构成，束线装置固定在底座驱动电机外罩顶部，上压盖与下压盖一端靠转轴固定连接在一起，形成合页性质的开合机构，上压盖、下压盖另一端靠蝶形螺母，用于上压盖、下压盖将线缆以及物料输送管道压紧。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，所述机械臂伸缩单元由伸缩驱动电机、伸缩电机驱动器、伸缩电动滑台、伸缩连接件构成，伸缩驱动电机固定在伸缩电动滑台一侧，底座谐波减速器上盖为倒置的“凹”字形长方体结构，伸缩电动滑台经螺钉固定在底座谐波减速器上盖的上端面；伸缩连接件为类似数字“7”的扁状形状，其一端经若干组螺钉固定在伸缩电动滑台滑块上，另一端经活动式连接固定在升降单元连接件上；升降单元由升降驱动电机、升降电机驱动器、升降电动滑台、升降单元连接件构成，升降电动滑台的滑块固定在升降单元连接件上，升降连接件一端经转轴固定在伸缩连接件上,另一端通过俯仰单元滑块与俯仰单元滑轨固定在俯仰电推缸推杆上；俯仰单元由俯仰驱动电机与减速器、俯仰电机驱动器、俯仰电推缸、俯仰单元滑块、俯仰单元滑轨构成，俯仰驱动电机与减速器侧装在俯仰电推缸侧面位置，三者作为俯仰运动的驱动源一起固定在底座谐波减速器上盖下端面的底部凹槽内，俯仰电推缸推杆固定在俯仰单元滑块上；俯仰单元滑块与俯仰单元滑轨固定在升降单元连接件上；伸缩单元为固定状态，俯仰电推缸推杆的伸缩，使俯仰单元滑块在俯仰单元滑轨上直线移动，用于机械臂绕伸缩连接件的俯仰运动。

一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，所述主辅图像采集设备包括主图像采集摄像机和辅图像采集摄像机，主图像采集摄像机为含有可控云台的高清网络摄像机，该摄像机安装固定在底座基架的左下角位置，该摄像机用于水平360°旋转和上下90°俯仰运动，爬壁机器人根据主图像采集摄像机对移动车体与机械臂周边环境情况的全方位实时观测进行路径的规划；辅图像采集摄像机为一高清网络摄像机，其与激光测距仪一起固定在一个密闭防水长方体盒内，该防水长方体盒通过支架固定在升降单元电动滑台的正上方，辅图像采集摄像机用于对末端执行器的作业情况一目了然；激光测距仪发出的光束照射在工作平台上，用于对机械臂作业高度进行实时测量。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

（1）移动车体和滑轨式机械臂均基于模块化设计思想，可实现对移动车体和机械臂的快速拆卸与组装。移动车体可拆分成两个结构相同、左右对称的独立模块。尤其在通过狭小受限的作业区域时有很大的优势。

（2）搭载图像采集设备和测距仪，可实现对爬壁机器人的远程精确控制。

（3）该爬壁机器人具有良好的密封性能，机器人移动车体的动静双密封以及机械臂的整体密封走线设计，使得机器人内部和外部环境实现完全隔离，即使在恶劣环境（如雨天）仍能正常作业。

(4)机器人的具有独特的束线装置，爬壁机器人的线缆以及物料输送管道固定夹持在束线设备上，并可以跟随爬壁机器人移动车体的移动而绕其自身的转轴转动，避免了爬壁机器人在移动过程中出现缠绕线缆的情况，实现机器人在壁面的灵活爬行。

(5)其滑轨式机械臂为四自由度机械臂，结构简单紧凑、工作空间较大，易于控制。

附图说明

图1是本发明的整体外观轴测图；

图2是本发明移动车体内部结构图；

图3是本发明单侧车体内部侧视图；

图4是本发明左右车体模块连接件定位块阴结构图；

图5是本发明左右车体模块连接件定位块阳结构图；

图6是本发明滑轨式机械臂的外观轴测图；

图7是本发明滑轨式机械臂的仰视图；

图8是本发明轮式磁吸附单元整体外观轴测图；

图9是本发明轮式磁吸附单元外侧硅钢导磁轭铁侧视图；

图10是本发明轮式磁吸附单元内侧硅钢导磁轭铁侧视图；

图11是本发明轮式磁吸附单元剖面图。

图中：1移动车体、2滑轨式机械臂、101右车箱体驱动电机、102右车箱体外侧把手、103右车箱体减速器、104右箱体驱动电机与减速器支撑支架、105右车箱体减速器固定支座、106右车箱体同步带、107左车箱体减速器固定支座、108左车箱体同步带、109左前端盖、110左箱体驱动电机与减速器支撑支架、111左车箱体外侧把手、112左车箱体减速器、113左车箱体驱动电机、114左后端盖、115左车箱体后输出轴、116左车箱体后端尾部把手、117右车箱体后端尾部把手、118右车箱体后输出轴、119左前同步带轮、120定位块阴、121左后同步带轮、122定位块阳、201主图像采集设备、202伸缩单元驱动电机、203伸缩单元电动滑台、204升降单元驱动电机、205升降单元电动滑台、206密闭小盒（辅图像采集和激光测距仪）、207末端执行器、208升降单元连接件、209伸缩单元连接件、210底座机架、211底座回转驱动电机罩、212束线装置、213底座回转小带轮、214底座回转同步带、215底座回转大带轮、216底座回转谐波减速器、217俯仰单元电推缸、218俯仰单元滑轨、219俯仰单元滑块、220俯仰单元驱动电机与减速器、301轴端螺钉、302外侧硅钢导磁轭铁、303环形钕铁硼永磁体、304磁轮外侧橡胶、305磁轮吸附单元拆卸维护孔、306定位套、307磁轮驱动轴、308内侧与外侧硅钢导磁轭铁固定孔、309内侧硅钢导磁轭铁、310右后磁轮吸附单元、320右前磁轮吸附单元、330左前磁轮吸附单元、340左后磁轮吸附单元。

具体实施方式

如图1至图11所示，一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其采用永磁吸附方式，四轮四驱运动方式，其搭载的四自由度机械臂采用电机配合滑轨运动形式，易控制且工作空间大。该装置还搭载图像采集设备和测距仪能实现对机器人的远程精确操作。

该搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人移动车体基于模块化设计，可拆分为左右对称、结构相同的两个独立模块，两模块不仅能实现快速分离与重组还具有机械与电气相隔离、独立的防水性能等特点。当机器人遇到非连续性作业区域或者狭小受限空间时可以快速实现对机器人的拆分与重组。拆卸方便、便于运输、组装快捷等特点极大的拓展了机器人的适应能力与应用范围。

所述机械臂为驱动电机配合电动滑台的电动控制方式，避免了液动与气动等传统驱动方式带来的零部件多、不易控制、维护困难等缺点。该滑轨式机械臂具有四个自由度，较传统的机械臂工作空间较大，动作灵活，能实现多种位姿满足不同任务的需求。该爬壁机器人移动车体与滑轨式机械臂搭载有主、辅两套图像采集装置，主图像采集装置配备有可控云台，可实现对爬壁机器人周边环境状况的全方位监测，安装固定在末端执行器上方的辅图像采集装置可对末端执行器作业情况进行实时监测。在操作人员远离作业区域的情况下，仍能实现对爬壁机器人机器人与机械臂的远程精确控制。该爬壁机器人轮式永磁吸附装置采用夹心式结构，与现有磁吸附方式相比磁感线利用率更高。该夹心式永磁吸附装置结构简单紧凑，装配简单快捷，易于拆卸与维护。

该搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其主要由移动车体和滑轨式机械臂组成。所述移动车体主要包括两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元。所述车体模块主要分为左车体模块和右车体模块，二者结构基本相同，且外形尺寸与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块主要由左车箱体、左车箱体驱动电机、左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器、左车箱体前输出轴、左车箱体同步带、左车箱体同步带轮、左车箱体后输出轴构成。

所述左车箱体主要包含左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机与减速器支撑件、左车箱体减速器固定支座、左车箱体电机驱动器固定支架、左前端盖、左后端盖、定位块阴、定位块阳。所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手、左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周相应位置，形成一个整体半封闭式结构。当车体内部的元器件安装完毕后，将左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定安装在左车箱体上端面和内侧端面上。左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有四个大小不同的防水防爆插头孔，用来实现车体整体密封式走线设计和机械与电气相隔离的功能。所述左车箱体驱动电机与减速器支撑件经螺钉固定在左车箱体内部，形成一种笼形结构，将驱动电机与减速器放置于笼子内部，不仅能稳定的支撑驱动电机与减速器还能提高车体抗拉与抗压强度。左车箱体电机驱动器固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器固定支架上。左车箱体减速器固定支座上端经螺钉固定在左车箱体减速器固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体驱动电机与减速器支撑件上，实现左车箱体减速器的固定与定位。所述左前端盖位于左车箱体前输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖位于左车箱体后输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖和左后端盖分别与输出轴相接触部位采用动静双密封，从而实现将左车箱体内部和左车箱体外部环境隔离开。所述左车箱体在其与左车箱体上盖板和侧盖板接触的上端面与侧端面均开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖与左后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、侧盖板、左前端盖和左后端盖连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封。在左车箱体前输出轴跟左前盖板相接触位置与左车箱体输出后轴跟左后盖板相接触位置处均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封。最终达到整个车体全封闭式密封的目的。

所述左车箱体后端尾部把手与左车箱体前端把手侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手与右车箱体前端把手侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，当左右两车箱体拼接在一起后，位于左右车箱体前端把手和后端尾部把手上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，实现左右车箱体的快速便捷拼接。在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阴，在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阳。定位块阳为一带凸起结构，定位块阴为一带凹陷结构，在定位块阳和定位块阴上均分布有三组竖直分布的螺纹孔，当定位块阳凸起部分与定位块阴凹陷部分配合在一起时，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳与定位块阴拧紧。穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳与定位块阴双重固定实现左右车箱体的快速拼接。

所述左车箱体驱动电机与减速器固定装配在一起后，竖直布置在左车箱体驱动电机与减速器支撑件搭建构成的笼形结构内部。左车箱体减速器固定支座为“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上，其底端固定在左车箱体底盖板上，左车箱体减速器一端固定在位于左车箱体外侧盖板的通孔内，从而实现左车箱体驱动电机与减速器的固定与定位。左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器后固定安装在轴承支座上，左车箱子体输出后轴与左车箱体输出前轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴均一端固定安装左车箱体同步带轮，一端固定安装轮式永磁吸附单元，两个左车箱体同步带轮间张紧左车箱体同步带，从而将左车箱体驱动电机输出的力和力矩传递到左车箱体输出后轴上，从而实现单侧车体两磁轮的同速转动，实现整个车体的四轮四驱形式。

所述轮式永磁吸附单元主要由环形永磁体、外侧导磁轭铁、内侧导磁轭铁、定位套、磁轮外侧橡胶构成。所述环形永磁体为由强磁性材料（如钕铁硼）制备而成的环状结构，并采取了轴向充磁方式，该环形永磁体用于提供产生吸附力的强磁环境。外侧导磁轭铁为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧导磁轭铁内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合外侧导磁轭铁侧面四个螺纹孔实现磁轮的装配。内侧导磁轭铁为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动。内侧导磁轭铁内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大的那一组环形阵列孔用于实现环形永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔，用于通过螺钉实现外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁的固定与定位，外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁均由高磁导率材料（如硅钢、铁镍合金）制备而成，起到疏导聚拢磁感线的作用。所述定位套为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一部分套在外侧导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，顶紧外侧导磁轭铁，另一部分套在内侧导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁的同轴度。所述环形永磁体内嵌在外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁之间的凹槽内，内侧与外侧导磁轭铁包裹住环形永磁体侧面和圆柱面。外侧导磁轭铁经轴端螺钉跟磁轮驱动轴固定在一起，外侧轭铁和内侧导磁轭铁通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧。磁轮外侧橡胶包覆在外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁外表面上，避免产生包覆在永磁体上使得永磁体高温退磁的情况，磁轮外侧橡胶用来增大磁轮摩擦力，防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。该夹心式永磁吸附单元工作时，磁感线从环形永磁体N极流出，经过外侧导磁轭铁的聚拢后，穿过导磁性壁面，流经内侧导磁轭铁，最后流回环形永磁体S极，形成了闭合磁感线回路，提高了磁感线利用率，增大了爬壁机器人在导磁壁面上的吸附力。防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。

所述滑轨式机械臂为四自由度机械臂，其四自由度分别为机械臂绕底座的回转运动以及机械臂的伸缩、升降与俯仰。其主要由底座回转机构、伸缩单元、升降单元、末端俯仰单元、图像采集设备、测距仪构成。

底座回转机构主要由底座基架、底座驱动电机、底座同步带、底座同步带轮、底座谐波减速器、谐波减速器上盖、束线装置构成。底座基架为内部布置有凹槽、有一定厚度的“凸”字形片状结构，底座驱动电机法兰经螺钉固定在底座基架上端面右下角位置，位于底座基架内部的底座同步小带轮经键固定安装在底座驱动电机输出轴上，底座谐波减速器固定安装在底座基架上端面中前部，底座谐波减速器输入轴与底座机架内部的底座大同步带轮安装在一起。两底座同步带轮间张紧底座同步带，从而实现将底座驱动电机输出轴的力和力矩传递到底座谐波减速器输出轴上，谐波减速器上盖固定安装在底座谐波减速器输出法兰上，谐波减速器上盖跟滑轨式机械臂相连，从而实现了整个机械臂绕底座的回转运动；束线装置主要由上压盖、下压盖、蝶形螺母构成。束线装置固定安装在底座驱动电机外罩顶部，上压盖与下压盖一端靠转轴固定连接在一起，形成类似合页性质的开合机构。上、下压盖另一端靠蝶形螺母实现上下压盖将线缆以及物料输送管道压紧。底座驱动电机外罩顶部有一转轴，当爬壁机器人在壁面爬行时，上下压盖可绕该轴转动；机械臂伸缩单元主要由伸缩驱动电机、伸缩电机驱动器、伸缩电动滑台、伸缩连接件构成。伸缩驱动电机安装固定在伸缩电动滑台一侧。底座谐波减速器上盖为倒置的“凹”字形长方体结构。伸缩电动滑台经螺钉安装固定在底座谐波减速器上盖的上端面。伸缩连接件主视图为类似数字“7”的扁状形状，其一端经若干组螺钉固定在伸缩电动滑台滑块上，另一端经活动式连接固定在升降单元连接件上；升降单元主要由升降驱动电机、升降电机驱动器、升降电动滑台、升降连接件构成。升降电动滑台的滑块固定在升降单元的连接件上。升降连接件一端经转轴固定在伸缩连接件上,另一端通过滑块与滑轨固定在俯仰电推缸推杆上；俯仰单元主要由俯仰驱动电机与减速器、俯仰电机驱动器、俯仰电推缸、俯仰滑块、俯仰滑轨构成，俯仰驱动电机与减速器侧装在俯仰电推缸侧面位置，三者作为俯仰运动的驱动源一起安装在底座谐波减速器上盖下端面的底部凹槽内，俯仰电推缸推杆固定在俯仰滑块上。俯仰滑块与滑轨固定在升降连接件上。当伸缩单元固定不动时，俯仰电推缸推杆的伸缩实现滑块在滑轨上的直线移动，从而实现机械臂绕伸缩连接件的俯仰运动。

主辅图像采集设备包括主、辅两套图像采集摄像机。主图像采集摄像机为含有可控云台的高清网络摄像机，该摄像机安装固定在底座基架的左下角位置，可实现对移动车体与机械臂周边环境状况的全方位实时观测。辅摄像机为一高清网络摄像机，其与测距仪一起安装固定在一个密闭防水的长方体盒内，该长方体盒通过固定支架安装在升降单元电动滑台的正上方。辅摄像机可实现对末端执行器作业情况一目了然。测距仪发出的光束照射在工作平台上，能够对机械臂作业高度进行实时测量，确保机械臂在合适的位置作业。图像采集装置和测距仪相互独立的安装在机械臂上，图像采集装置和测距仪可实现对爬壁机器人的远程控制，即使操作人员远离爬壁机器人，同样可以保证机器人在合适的位置以及合适的工作高度开展作业，大大拓展了机器人的应用范围。

该搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其主要由移动车体1和滑轨式机械臂2组成。所述移动车体1主要包括两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元310与320、330与340。所述车体模块主要分为左车体模块和右车体模块，二者结构基本相同，且外形尺寸与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块主要由左车箱体、左车箱体驱动电机113、左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器112、左车箱体前输出轴、左车箱体同步带108、左车箱体同步带轮119与121、左车箱体后输出轴115构成。

所述左车箱体主要包含左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手111、左车箱体后端尾部把手116、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机与减速器支撑件110、左车箱体减速器固定支座107、左车箱体电机驱动器固定支架、左前端盖109、左后端盖114、定位块阴120、定位块阳122。所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手111、左车箱体后端尾部把手116、左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周相应位置，形成一个整体半封闭式结构。当车体内部的元器件安装完毕后，将左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定安装在左车箱体上端面和内侧端面上。左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有四个大小不同的防水防爆插头孔，用来实现车体整体密封式走线设计和机械与电气相隔离的功能。所述左车箱体驱动电机与减速器支撑件110经螺钉固定在左车箱体内部，形成一种笼形结构，将驱动电机112与减速器111放置于笼子内部，不仅能稳定的支撑驱动电机与减速器还能提高车体抗拉与抗压强度。左车箱体电机驱动器固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器固定支架上。左车箱体减速器固定支座107上端经螺钉固定在左车箱体减速器固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体驱动电机与减速器支撑件110上，实现左车箱体减速器的固定与定位。所述左前端盖109位于左车箱体前输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖114位于左车箱体后输出轴115与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖109和左后端盖114分别与输出轴相接触部位采用动静双密封，从而实现将左车箱体内部和左车箱体外部环境隔离开。所述左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖109与左后端盖114连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、左前端盖109和左后端盖114连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封。在左车箱体前输出轴跟左前盖板相接触位置与左车箱体输出后轴115跟左后盖板114相接触位置处均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封。最终达到整个车体全封闭式密封的目的。

所述左车箱体后端尾部把手116与左车箱体前端把手侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手117与右车箱体前端把手侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，

当左右两车箱体拼接在一起后，位于左右车箱体前端把手与后端尾部把手116、117上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，实现左右车箱体的快速便捷拼接。在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阴120，在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阳122。定位块阳122为一带凸起结构，定位块阴120为一带凹陷结构，在定位块阳122和定位块阴120上均分布有三组竖直分布的螺纹孔，当定位块阳122凸起部分与定位块阴120凹陷部分配合在一起时，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳120与定位块阴118拧紧。穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳122与定位块阴120双重固定实现左右车箱体的快速拼接。

所述左车箱体驱动电机113与左车箱体减速器112固定装配在一起后，竖直布置在左车箱体驱动电机与减速器支撑件109搭建构成的笼形结构内部。左车箱体减速器固定支座107为“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器112的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上，其底端固定在左车箱体底盖板上，左车箱体减速器112另一端固定在位于左车箱体外侧盖板的通孔内，从而实现左车箱体驱动电机113与左车箱体减速器112的固定与定位。左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器后固定安装在轴承支座上，左车箱子体输出后轴115与左车箱体输出前轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴115均一端固定安装左同步带轮119与121，一端固定安装轮式永磁吸附单元330与340，两个左车箱体同步带轮119与121间张紧左车箱体同步带108，从而将左车箱体驱动电机113输出的力和力矩传递到左车箱体输出后轴115上，从而实现单侧车体两磁轮的同速转动，实现整个车体的四轮四驱形式。

所述轮式永磁吸附单元主要由环形钕铁硼永磁体303、外侧硅钢导磁轭铁302、内侧硅钢导磁轭铁309、定位套306、磁轮外侧橡胶304构成。所述环形钕铁硼永磁体303采取了轴向充磁方式，用于提供产生吸附力的强磁环境。外侧硅钢导磁轭铁302为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧硅钢导磁轭铁302内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合内侧硅钢导磁轭铁309侧面四个螺纹孔305实现磁轮的装配。内侧硅钢导磁轭铁309为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动。内侧硅钢导磁轭铁309内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大305的那一组环形阵列孔用于实现环形钕铁硼永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔308，用于通过螺钉实现外侧硅钢导磁轭铁302和内侧硅钢导磁轭铁309的固定与定位，外侧硅钢导磁轭铁302和内侧硅钢导磁309轭起到疏导聚拢磁感线的作用。定位套306为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一端套在外侧硅钢导磁轭铁302外圆内方轴的外圆上，另一端套在内侧硅钢导磁轭铁309外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧硅钢导磁轭铁302与内侧硅钢导磁轭铁309的同轴度。环形钕铁硼永磁体303内嵌在外侧硅钢导磁轭铁302与内侧硅钢导磁轭铁309之间的凹槽内，内侧与外侧硅钢导磁轭铁309与302包裹住环形钕铁硼永磁体303侧面和圆柱面。外侧硅钢导磁轭铁302经轴端螺钉跟磁轮驱动轴307固定在一起，外侧轭铁302和内侧硅钢导磁轭铁309通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧。磁轮外侧橡胶304包覆在外侧硅钢导磁轭铁302和内侧硅钢导磁轭铁309外表面上，避免产生包覆在永磁体上使得永磁体高温退磁的情况，磁轮外侧橡胶304用来增大磁轮摩擦力，防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。该夹心式永磁吸附单元工作时，磁感线从环形钕铁硼永磁体303N极流出，经过外侧硅钢导磁轭铁302的聚拢后，穿过导磁性壁面，流经内侧硅钢导磁轭铁309，最后流回环形钕铁硼永磁体303S极，形成了闭合磁感线回路，提高了磁感线利用率，增大了爬壁机器人在导磁壁面上的吸附力。防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。

所述滑轨式机械臂2为四自由度机械臂，其四自由度分别为机械臂绕底座的回转运动以及机械臂的伸缩、升降与末端俯仰。所述滑轨式机械臂2主要由底座回转机构、伸缩单元、升降单元、末端俯仰单元、主辅图像采集设备、激光测距仪构成。底座回转机构主要由底座基架210、底座驱动电机、底座同步带214、底座同步带轮213与215、底座谐波减速器216、谐波减速器上盖、束线装置212构成。底座基架210为内部布置有凹槽、有一定厚度的“凸”字形片状结构，底座驱动电机法兰经螺钉固定在底座基架210上端面右下角位置，位于底座基架210内部的底座同步小带轮213经键固定安装在底座驱动电机输出轴上，底座谐波减速器216固定安装在底座基架210上端面中前部，底座谐波减速器216输入轴与底座机架内部的底座大同步带轮215安装在一起。两底座同步带轮213与215间张紧底座同步带214，从而实现将底座驱动电机输出轴的力和力矩传递到底座谐波减速器216输出轴上，谐波减速器上盖固定安装在底座谐波减速器216输出法兰上，谐波减速器上盖跟滑轨式机械臂相连，从而实现了整个机械臂绕底座的回转运动；束线装置212主要由上压盖、下压盖、蝶形螺母构成。束线装置固定安装在底座驱动电机外罩顶部，上压盖与下压盖一端靠转轴固定连接在一起，形成类似合页性质的开合机构。上、下压盖另一端靠蝶形螺母实现上下压盖将线缆以及物料输送管道压紧。底座驱动电机外罩顶部有一转轴，当爬壁机器人在壁面爬行时，上下压盖可绕该轴转动；机械臂伸缩单元主要由伸缩驱动电机202、伸缩电机驱动器、伸缩电动滑台203、伸缩连接件209构成。伸缩驱动电机202安装固定在伸缩电动滑台203一侧。底座谐波减速器上盖为倒置的“凹”字形长方体结构。伸缩电动滑台203经螺钉安装固定在底座谐波减速器上盖的上端面。伸缩连接件209主视图为类似数字“7”的扁状形状，其一端经若干组螺钉固定在伸缩电动滑台203滑块上，另一端经活动式连接固定在升降单元连接件208上；升降单元主要由升降驱动电机204、升降电机驱动器、升降电动滑台205、升降连接件208构成。升降电动滑台205的滑块固定在升降单元的连接件208上。升降连接件一端经转轴固定在伸缩连接件209上,另一端通过俯仰单元滑块219与俯仰单元滑轨218固定在俯仰电推缸217推杆上；俯仰单元主要由俯仰驱动电机与减速器220、俯仰电机驱动器、俯仰电推缸217、俯仰单元滑块219、俯仰单元滑轨218构成，俯仰驱动电机与减速器220侧装在俯仰电推缸217侧面位置，三者作为俯仰运动的驱动源一起安装在底座谐波减速器上盖下端面的底部凹槽内，俯仰电推缸217推杆固定在俯仰单元滑块219上。俯仰单元滑块219与俯仰单元滑轨218固定在升降连接件208上。当伸缩单元固定不动时，俯仰电推缸217推杆的伸缩实现俯仰单元滑块219在俯仰单元滑轨218上的直线移动，从而实现机械臂绕伸缩连接件209的俯仰运动。

图像采集设备包括主、辅两套图像采集摄像机。主图像采集摄像机201为含有可控云台的高清网络摄像机，该摄像机安装固定在底座基架210的左下角位置，该摄像机可实现水平360°旋转和上下90°俯仰运动，爬壁机器人根据主图像采集摄像机201对移动车体与机械臂周边环境情况的全方位实时观测进行合理的路径规划。辅摄像机为一高清网络摄像机，其与激光测距仪一起安装固定在一个密闭防水长方体盒206内，该盒206通过支架221安装在升降单元电动滑台205的正上方，辅摄像机可实现对末端执行器的作业情况一目了然。激光测距仪发出的光束照射在工作平台上，能够对机械臂作业高度进行实时测量，确保机械臂在合适的位置作业。

Claims (6)

1.一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：由移动车体（1）和滑轨式机械臂（2）组成，所述移动车体（1）由两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元的右后磁轮吸附单元（310）与右前磁轮吸附单元（320）、左前磁轮吸附单元（330）与左后磁轮吸附单元（340）组成，所述两个相互独立的车体模块分为左车体模块和右车体模块，二者结构相同，且外形与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块由左车箱体内的左车箱体驱动电机（113）通过左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器（112）与左车箱体前输出轴连接，左车箱体前输出轴通过左车箱体同步带（108）、左车箱体的左前同步带轮（119）与左后同步带轮（121）、左车箱体后输出轴（115）连接构成；

所述左车箱体包含左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手（111）、左车箱体后端尾部把手（116）、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机与减速器支撑件（110）、左车箱体减速器固定支座（107）、左车箱体电机驱动器固定支架、左前端盖（109）、左后端盖（114）、定位块阴（120），所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手（111）、左车箱体后端尾部把手（116）、左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周相应位置，构成一个整体半封闭式结构；并且将左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定在左车箱体上端面和内侧端面上，左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有机械与电气相隔离的四个大小不同的防水防爆插头孔；

所述左车箱体驱动电机与减速器支撑件（110）经螺钉固定在左车箱体内部，构成一种笼形结构，将左车箱体驱动电机（113）与左车箱体减速器（112）放置于笼形结构内部；

左车箱体电机驱动器固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器固定支架上；

所述左车箱体减速器固定支座（107）上端经螺钉固定在左车箱体减速器固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体驱动电机与减速器支撑件（110）上，用于左车箱体减速器的固定与定位；所述左前端盖（109）位于左车箱体前输出轴与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖（114）位于左车箱体后输出轴（115）与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖（109）和左后端盖（114）分别与输出轴相接触部位采用动静双密封，用于将左车箱体内部和左车箱体外部环境隔离开；

所述左车箱体驱动电机（113）与左车箱体减速器（112）固定装配在一起，竖直布置在左车箱体驱动电机与减速器支撑件（110）搭建构成的笼形结构内部；左车箱体减速器固定支座（107）为“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器（112）的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上，其底端固定在左车箱体底盖板上，左车箱体减速器（112）另一端固定在位于左车箱体外侧盖板的通孔内，用于左车箱体驱动电机（113）与左车箱体减速器（112）的固定与定位；

左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器后固定安装在轴承支座上，左车箱体后输出轴（115）与左车箱体前输出轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴（115）均一端固定安装左前同步带轮（119）与左后同步带轮（121），一端固定安装轮式永磁吸附单元的左前磁轮吸附单元（330）与左后磁轮吸附单元（340），两个左车箱体的左前同步带轮（119）与左后同步带轮（121）间张紧左车箱体同步带（108），用于将左车箱体驱动电机（113）输出的力和力矩传递到左车箱体后输出轴（115）上，使单侧车体两轮的同速转动；

所述轮式永磁吸附单元主要由环形钕铁硼永磁体（303）、外侧硅钢导磁轭铁（302）、内侧硅钢导磁轭铁（309）、定位套（306）、磁轮外侧橡胶（304）构成，所述环形钕铁硼永磁体（303）采取了轴向充磁方式，用于提供产生吸附力的强磁环境，外侧硅钢导磁轭铁（302）为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧硅钢导磁轭铁（302）内侧面有四个环形阵列螺纹孔，配合内侧硅钢导磁轭铁（309）侧面四个螺纹孔（305）用于磁轮的装配，内侧硅钢导磁轭铁（309）为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动；内侧硅钢导磁轭铁（309）内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径大的螺纹孔（305）那一组环形阵列孔用于环形钕铁硼永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔（308），用于通过螺钉实现外侧硅钢导磁轭铁（302）和内侧硅钢导磁轭铁（309）的固定与定位，外侧硅钢导磁轭铁（302）和内侧硅钢导磁轭铁（309）起到疏导聚拢磁感线的作用；定位套（306）为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一端套在外侧硅钢导磁轭铁（302）外圆内方中空轴的外圆上，另一端套在内侧硅钢导磁轭铁（309）外圆内方中空轴的外圆上，用于保证外侧硅钢导磁轭铁（302）与内侧硅钢导磁轭铁（309）的同轴度；所述环形钕铁硼永磁体（303）内嵌在外侧硅钢导磁轭铁（302）与内侧硅钢导磁轭铁（309）之间的凹槽内，内侧硅钢导磁轭铁（309）与外侧硅钢导磁轭铁（302）包裹住环形钕铁硼永磁体（303）侧面和圆柱面，外侧硅钢导磁轭铁（302）经轴端螺钉跟磁轮驱动轴（307）固定在一起，外侧硅钢导磁轭铁（302）和内侧硅钢导磁轭铁（309）通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧；在外侧硅钢导磁轭铁（302）和内侧硅钢导磁轭铁（309）外表面上包覆有防止磁轮在转动过程中出现打滑的磁轮外侧橡胶（304）。

2.根据权利要求1所述的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：所述左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖（109）与左后端盖（114）连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、左前端盖（109）和左后端盖（114）连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封，在左车箱体前输出轴跟左前端盖相接触位置与左车箱体输出后轴（115）跟左后端盖（114）相接触位置处均开设有环形密封沟槽，放置橡胶O形圈，用来车体旋转式动密封；

所述左车箱体后端尾部把手（116）与左车箱体前端把手侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手（117）与右车箱体前端把手侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，并将左车箱体与右车箱体拼接在一起，位于左车箱体前端把手上的通孔与右车箱体前端把手上的通孔对正对齐；位于左车箱体后端尾部把手上的通孔与右车箱体后端尾部把手上的通孔对正对齐；螺栓穿过该通孔跟螺母配合，用于实现左右车箱体的快速便捷拼接。

3.根据权利要求1所述的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉固定有定位块阴（120）；在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉固定有定位块阳（122）；定位块阳（122）为一带凸起结构，定位块阴（120）为一带凹陷结构，在定位块阳（122）和定位块阴（120）上均分布有三组竖直分布的螺纹孔，所述的定位块阳（122）凸起部分与定位块阴（120）凹陷部分配合，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳（122）与定位块阴（120）拧紧；穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳（122）与定位块阴（120）双重固定，用于实现左右车箱体的快速拼接。

4.根据权利要求1所述的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：所述滑轨式机械臂（2）为四自由度机械臂，其四自由度分别为机械臂绕底座的回转运动以及机械臂的伸缩、升降与末端俯仰，所述滑轨式机械臂（2）由底座回转机构、伸缩单元、升降单元、末端俯仰单元、主辅图像采集设备、激光测距仪构成；底座回转机构由底座基架（210）、底座驱动电机、底座同步带（214）、底座同步小带轮（213）与底座同步大带轮（215）、底座谐波减速器（216）、谐波减速器上盖、束线装置（212）构成；底座基架（210）为内部布置有凹槽、有“凸”字形片状结构，底座驱动电机法兰经螺钉固定在底座基架（210）上端面右下角位置，位于底座基架（210）内部的底座同步小带轮（213）经键固定安装在底座驱动电机输出轴上，底座谐波减速器（216）固定安装在底座基架（210）上端面中前部，底座谐波减速器（216）输入轴与底座基架（210）内部的底座同步大带轮（215）在一起；底座同步小带轮（213）与底座同步大带轮（215）间张紧底座同步带（214），用于将底座驱动电机输出轴的力和力矩传递到底座谐波减速器（216）输出轴上，谐波减速器上盖固定安装在底座谐波减速器（216）输出法兰上，谐波减速器上盖跟滑轨式机械臂相连，用于整个机械臂绕底座的回转运动；底座驱动电机外罩顶部设置有上下压盖绕其转动的一转轴；所述束线装置（212）主要由上压盖、下压盖、蝶形螺母构成，束线装置固定在底座驱动电机外罩顶部，上压盖与下压盖一端靠转轴固定连接在一起，形成合页性质的开合机构，上压盖、下压盖另一端靠蝶形螺母，用于上压盖、下压盖将线缆以及物料输送管道压紧。

5.根据权利要求4所述的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：所述机械臂伸缩单元由伸缩驱动电机（202）、伸缩电机驱动器、伸缩电动滑台（203）、伸缩连接件（209）构成，伸缩驱动电机（202）固定在伸缩电动滑台（203）一侧，底座谐波减速器上盖为倒置的“凹”字形长方体结构，伸缩电动滑台（203）经螺钉固定在底座谐波减速器上盖的上端面；伸缩连接件（209）为类似数字“7”的扁状形状，其一端经若干组螺钉固定在伸缩电动滑台（203）滑块上，另一端经活动式连接固定在升降单元连接件（208）上；升降单元由升降驱动电机（204）、升降电机驱动器、升降单元电动滑台（205）、升降单元连接件（208）构成，升降单元电动滑台（205）的滑块固定在升降单元连接件（208）上，升降单元连接件一端经转轴固定在伸缩连接件（209）上,另一端通过俯仰单元滑块（219）与俯仰单元滑轨（218）固定在俯仰电推缸（217）推杆上；俯仰单元由俯仰驱动电机与减速器（220）、俯仰电机驱动器、俯仰电推缸（217）、俯仰单元滑块（219）、俯仰单元滑轨（218）构成，俯仰驱动电机与减速器（220）侧装在俯仰电推缸（217）侧面位置，三者作为俯仰运动的驱动源一起固定在底座谐波减速器上盖下端面的底部凹槽内，俯仰电推缸（217）推杆固定在俯仰单元滑块（219）上；俯仰单元滑块（219）与俯仰单元滑轨（218）固定在升降单元连接件（208）上；伸缩单元为固定状态，俯仰电推缸（217）推杆的伸缩，使俯仰单元滑块（219）在俯仰单元滑轨（218）上直线移动，用于机械臂绕伸缩连接件（209）的俯仰运动。

6.根据权利要求5所述的一种搭载滑轨式机械臂的爬壁机器人，其特征是：所述主辅图像采集设备包括主图像采集摄像机和辅图像采集摄像机，主图像采集摄像机（201）为含有可控云台的高清网络摄像机，该摄像机安装固定在底座基架（210）的左下角位置，该摄像机用于水平360°旋转和上下90°俯仰运动，爬壁机器人根据主图像采集摄像机（201）对移动车体与机械臂周边环境情况的全方位实时观测进行路径的规划；辅图像采集摄像机为一高清网络摄像机，其与激光测距仪一起固定在一个密闭防水长方体盒（206）内，该密闭防水长方体盒（206）通过支架（221）固定在升降单元电动滑台（205）的正上方，辅图像采集摄像机用于对末端执行器的作业情况一目了然；激光测距仪发出的光束照射在工作平台上，用于对机械臂作业高度进行实时测量。

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