CN107061195A - 爬壁机器人及塔筒清洗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了爬壁机器人及塔筒清洗设备，涉及机器人技术领域。本发明提供一种爬壁机器人，包括框架结构、控制组件、传动组件和驱动系统。传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、履带、连接件和磁吸附单元，第一传动轮通过连接件与第二传动轮连接，第一传动轮与驱动系统传动连接，第二传动轮与框架结构可转动地连接，履带套设于第一传动轮和第二传动轮，磁吸附单元的数量为多个，且多个磁吸附单元均安装于履带上。本发明提供一种塔筒清洗设备，包括清洗组件和爬壁机器人。清洗组件与框架结构固定连接。本发明提供的爬壁机器人及塔筒清洗设备结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力。

Description

爬壁机器人及塔筒清洗设备

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及爬壁机器人及塔筒清洗设备。

背景技术

目前我国风电厂风电机塔筒清洗、除锈等工作还是依靠工人高空作业维护，由于高空清洗除锈监管不严，工人清洗工作往往不到位，导致塔筒维护频率高、返修率高，因此，无论在清洗除锈效果方面还是在安全性能方面，带有清洗设备的爬壁机器人都更加适合风电机塔筒的清洗。

目前研究的爬壁机器人是以平面为主的楼宇，或圆柱型油罐、船舶内壁等物体，而风电机塔筒或其他曲率变化的建筑的清洗除锈工作现在基本都是由人工完成。

综上所述，现有的爬壁机器人不能适用于塔筒类建筑，也不能在塔筒类建筑上可靠地运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种爬壁机器人，其结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力。

本发明的另一目的在于提供一种塔筒清洗设备，其结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力，适合各种塔筒结构的清洗工作。

本发明提供一种技术方案：

一种爬壁机器人，包括框架结构、控制组件、传动组件和驱动系统。控制组件与框架结构固定连接，控制组件与驱动系统电连接。传动组件的数量为两个，分别位于框架结构的两侧，传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、履带、连接件和磁吸附单元，第一传动轮通过连接件与第二传动轮连接，第一传动轮与驱动系统传动连接，第二传动轮与框架结构可转动地连接，履带套设于第一传动轮和第二传动轮，磁吸附单元的数量为多个，且多个磁吸附单元均安装于履带上。

进一步地，上述磁吸附单元包括永磁体、轭铁、隔磁件、支撑轴和拨杆，永磁体为圆柱形，轭铁的数量为两个，且两个轭铁通过隔磁件连接。永磁体与支撑轴连接，拨杆与支撑轴连接，且永磁体和支撑轴可随拨杆转动。轭铁与履带固定连接。

进一步地，上述磁吸附单元还包括橡胶垫，橡胶垫与轭铁靠近永磁体的一侧贴合。

进一步地，上述磁吸附单元还包括衬套，衬套与永磁体远离支撑轴的一端贴合。

进一步地，上述驱动系统的数量为两个，两个驱动系统分别驱动两个传动组件。驱动系统包括驱动电机、减速器和联轴器，驱动电机与控制组件电连接，驱动电机的输出轴与减速器的输入轴传动连接，减速器的输出轴与联轴器传动连接，联轴器与第一传动轮连接。

进一步地，上述第二传动轮通过张紧螺栓与框架结构连接。

一种塔筒清洗设备，包括清洗组件和爬壁机器人。爬壁机器人包括框架结构、控制组件、传动组件和驱动系统。控制组件与框架结构固定连接，控制组件与驱动系统电连接。传动组件的数量为两个，分别位于框架结构的两侧，传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、履带、连接件和磁吸附单元，第一传动轮通过连接件与第二传动轮连接，第一传动轮与驱动系统传动连接，第二传动轮与框架结构可转动地连接，履带套设于第一传动轮和第二传动轮，磁吸附单元的数量为多个，且多个磁吸附单元均安装于履带上。清洗组件与框架结构固定连接。

进一步地，上述清洗组件包括清洗件、转轴及清洗电机，清洗电机与控制组件电连接，转轴与清洗电机的输出轴连接，转轴与清洗件连接，并带动清洗件转动。

进一步地，上述转轴包括第一轴和第二轴，第一轴的轴线与第二轴的轴线成夹角设置，第一轴与第二轴传动连接，第一轴与清洗电机的输出轴连接，第二轴远离第一轴的一端与清洗件连接。

进一步地，上述清洗件为钢丝刷。

相比现有技术，本发明提供的爬壁机器人及塔筒清洗设备的有益效果是：

两个传动组件分别位于框架结构的两侧，履带套设于第一传动轮和第二传动轮上。多个磁吸附单元安装于履带上，并在磁力的作用下将爬壁机器人与壁面连接在一起。驱动系统带动第一传动轮转动，在连接件的作用下，进一步带动第二传动轮转动，从而带动爬壁机器人运动。本发明提供的爬壁机器人及塔筒清洗设备结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力。同时本发明提供的塔筒清洗设备还具有适合各种塔筒结构的清洗工作的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的爬壁机器人在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的爬壁机器人在第二视角下的结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的磁吸附单元的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的驱动系统的结构示意图；

图5为本发明的第二实施例提供的塔筒清洗机器人的结构示意图；

图6为本发明的第二实施例提供的清洗组件的结构示意图。

图标：100-爬壁机器人；110-框架结构；130-控制组件；150-传动组件；151-第一传动轮；152-第二传动轮；153-履带；154-连接件；155-磁吸附单元；1551-永磁体；1552-轭铁；1553-隔磁件；1554-支撑轴；1555-拨杆；1556-橡胶垫；1557-衬套；170-驱动系统；171-驱动电机；172-减速器；173-联轴器；200-塔筒清洗设备；220-清洗组件；221-清洗件；222-转轴；2221-第一轴；2222-第二轴；223-清洗电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种爬壁机器人100，其结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力。

本实施例提供的爬壁机器人100，包括框架结构110、控制组件130、传动组件150和驱动系统170。控制组件130与框架结构110固定连接，控制组件130与驱动系统170电连接。传动组件150的数量为两个，分别位于框架结构110的两侧。

框架结构110用于为爬壁机器人100的其他部件提供一个安装环境，控制组件130用于控制爬壁机器人100的运动，传动组件150用于在控制组件130的作用下带动爬壁机器人100运动，驱动系统170用于驱动传动组件150运动。

分别位于框架结构110两侧的两个传动组件150可以很好地为爬壁机器人100提供支撑。同时，在本实施例中，驱动系统170的数量也为两个，两个驱动系统170分别驱动两个传动组件150。两个传动组件150分别由两个独立控制的驱动系统170进行驱动，可以通过两个驱动系统170使两个传动组件150的速度不同，以便使爬壁机器人100实现转弯的功能。

传动组件150包括第一传动轮151、第二传动轮152、履带153、连接件154和磁吸附单元155，第一传动轮151通过连接件154与第二传动轮152连接，第一传动轮151与驱动系统170传动连接，第二传动轮152与框架结构110可转动地连接，履带153套设于第一传动轮151和第二传动轮152，磁吸附单元155的数量为多个，且多个磁吸附单元155均安装于履带153上。

第二传动轮152与框架结构110之间是可转动地连接，这种连接方式比较常见，比如第二传动轮152可以通过张紧螺栓与框架结构110连接等。

在本实施例中，多个磁吸附单元155均匀地安装于履带153上。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，多个磁吸附单元155也可以以其他方式安装于履带153上。

请参阅图3，磁吸附单元155包括永磁体1551、轭铁1552、隔磁件1553、支撑轴1554、拨杆1555、橡胶垫1556和衬套1557，永磁体1551为圆柱形，轭铁1552的数量为两个，且两个轭铁1552通过隔磁件1553连接。永磁体1551与支撑轴1554连接，拨杆1555与支撑轴1554连接，且永磁体1551和支撑轴1554可随拨杆1555转动，橡胶垫1556与轭铁1552靠近永磁体1551的一侧贴合，衬套1557与永磁体1551远离支撑轴1554的一端贴合。轭铁1552与履带153固定连接。

爬壁机器人100其履带153上的磁吸附单元155在随履带153在壁面(图未示)上运动过程中，磁吸附单元155与壁面脱离时会对爬壁机器人100产生冲击力，影响其运动的稳定性，使其能够从壁面上顺利脱离，从而使其能够在塔筒壁面上平稳移动。拨杆1555的作用是控制磁吸附单元155内部磁路通断，通过改变拨杆1555的转角来控制磁路的通断。

第一传动轮151将回转运动传递给与之啮合的履带153，进而带动第二传动轮152转动，使爬壁机器人100在壁面上前进。通过调节拨杆1555的角度，进而带动永磁体1551绕其自身轴线转动，进而切断磁吸附单元155内部的磁路，使其能够顺利地从壁面上脱离。当通过再次调节拨杆1555，可以使永磁体1551绕其自身轴线转回初始相位，使磁吸附单元155能够与壁面再度吸合。

磁吸附单元155吸附基本原理为其外壳为两块轭铁1552，中间用不导磁的隔磁件1553隔开。内部有一个可以旋转的圆柱形永磁体1551，磁体沿直径方向充磁。壳体两侧的通孔中装有衬套1557，中间的支撑轴1554与永磁体1551相连，支撑轴1554的一端与拨杆1555连接。为了适应塔筒的曲率变化，同时增大磁吸附单元155与壁面间的摩擦系数、提高运动的平稳性，在吸附面上贴了一层弹性的橡胶垫1556。当磁体的N、S极分别对着两块轭铁1552时，从N极经轭铁1552、橡胶垫1556到壁面，再经另一块轭铁1552到S极，磁力线闭路，使磁吸附单元155牢牢地吸附在壁面上。通过拨杆1555将永磁体1551旋转90°后，磁通分别在两块轭铁1552中形成闭路，使磁吸附单元155处于磁短路状态，从而使磁吸附单元155能够轻易地从壁面上脱开。

隔磁件1553是起到不导磁的作用，在本实施例中，隔磁件1553为铜块。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，隔磁件1553也可以为其他结构，比如塑料块等。

请参阅图4，驱动系统170包括驱动电机171、减速器172和联轴器173，驱动电机171与控制组件130电连接，驱动电机171的输出轴与减速器172的输入轴传动连接，减速器172的输出轴与联轴器173传动连接，联轴器173与第一传动轮151连接。

可以理解，本实施例提供的爬壁机器人100采用的是后驱的形式。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，爬壁机器人100也可以采用前驱或者四驱的形式。

本实施例提供的爬壁机器人100的工作原理：两个传动组件150分别位于框架结构110的两侧，履带153套设于第一传动轮151和第二传动轮152上。多个磁吸附单元155安装于履带153上，并在磁力的作用下将爬壁机器人100与壁面连接在一起。驱动系统170带动第一传动轮151转动，在连接件154的作用下，进一步带动第二传动轮152转动，从而带动爬壁机器人100运动。本实施例提供的爬壁机器人100结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力。

第二实施例

请参阅图5，本实施例提供了一种塔筒清洗设备200，其结构简单合理、运行安全可靠，具有高空攀爬和越障能力，适合各种塔筒结构的清洗工作。

本实施例提供的塔筒清洗设备200，包括清洗组件220和爬壁机器人100，清洗组件220与框架结构110固定连接。

请参阅图6，清洗组件220包括清洗件221、转轴222及清洗电机223，清洗电机223与控制组件130电连接，转轴222与清洗电机223的输出轴连接，转轴222与清洗件221连接，并带动清洗件221转动。

转轴222包括第一轴2221和第二轴2222，第一轴2221的轴线与第二轴2222的轴线一致，第一轴2221与第二轴2222传动连接，第一轴2221与清洗电机223的输出轴连接，第二轴2222远离第一轴2221的一端与清洗件221连接。

在本实施例中，清洗件221为钢丝刷。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，清洗件221也可以为其他形式，比如清洗件221为泡沫结构等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种爬壁机器人，其特征在于，包括框架结构、控制组件、传动组件和驱动系统；

所述控制组件与框架结构固定连接，所述控制组件与所述驱动系统电连接；

所述传动组件的数量为两个，分别位于所述框架结构的两侧，所述传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、履带、连接件和磁吸附单元，所述第一传动轮通过所述连接件与所述第二传动轮连接，所述第一传动轮与所述驱动系统传动连接，所述第二传动轮与所述框架结构可转动地连接，所述履带套设于所述第一传动轮和所述第二传动轮，所述磁吸附单元的数量为多个，且多个磁吸附单元均安装于所述履带上。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附单元包括永磁体、轭铁、隔磁件、支撑轴和拨杆，所述永磁体为圆柱形，所述轭铁的数量为两个，且两个所述轭铁通过所述隔磁件连接；

所述永磁体与所述支撑轴连接，所述拨杆与所述支撑轴连接，且所述永磁体和所述支撑轴可随所述拨杆转动；

所述轭铁与所述履带固定连接。

3.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附单元还包括橡胶垫，所述橡胶垫与所述轭铁靠近所述永磁体的一侧贴合。

4.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附单元还包括衬套，所述衬套与所述永磁体远离所述支撑轴的一端贴合。

5.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述驱动系统的数量为两个，两个所述驱动系统分别驱动两个所述传动组件；

所述驱动系统包括驱动电机、减速器和联轴器，所述驱动电机与所述控制组件电连接，所述驱动电机的输出轴与所述减速器的输入轴传动连接，所述减速器的输出轴与所述联轴器传动连接，所述联轴器与所述第一传动轮连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的爬壁机器人，其特征在于，所述第二传动轮通过张紧螺栓与所述框架结构连接。

7.一种塔筒清洗设备，其特征在于，包括清洗组件和如权利要求1-6中任意一项所述的爬壁机器人，所述清洗组件与所述框架结构固定连接。

8.根据权利要求7所述的塔筒清洗设备，其特征在于，所述清洗组件包括清洗件、转轴及清洗电机，所述清洗电机与所述控制组件电连接，所述转轴与所述清洗电机的输出轴连接，所述转轴与所述清洗件连接，并带动所述清洗件转动。

9.根据权利要求8所述的塔筒清洗设备，其特征在于，所述转轴包括第一轴和第二轴，所述第一轴的轴线与所述第二轴的轴线一致，所述第一轴与所述第二轴传动连接，所述第一轴与所述清洗电机的输出轴连接，所述第二轴远离所述第一轴的一端与所述清洗件连接。

10.根据权利要求8所述的塔筒清洗设备，其特征在于，所述清洗件为钢丝刷。