CN107867345A - 一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，包括支撑臂、调节杆、锁紧装置和吸附头；所述的吸附头与调节杆一端固定连接、调节杆另一端与支撑臂滑动配合，且调节杆能够通过锁紧装置紧固在支撑臂上；所述的支撑臂用于固定在爬壁机器人的前端；所述的吸附头能够对壁面产生吸附力；且吸附头与壁面之间留有间隙；所述吸附力相对于爬壁机器人的倾覆中心产生抗倾覆力矩。解决了爬壁机器人的倾覆失效问题。实现了抗倾覆力矩的可调整以适应不同负载的变化。在增加本体质量比较小的情况下换来了抗倾覆力矩的极大提升，且没有增大机器人本体结构体积。不影响机器人运动，不增加额外功率消耗。

Description

一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置
技术领域
本发明属于本产品所属领域为：磁吸附式爬壁机器人、防倾覆结构。
背景技术
在磁吸附式爬壁机器人领域，保证机器人在负载下如何能稳定地在垂直的壁面上吸附与爬行，不会有诸如下滑，倾覆，下滚等失效形式产生，是保证爬壁机器人完成其任务首要也是最基本的要求。其中，倾覆失效也是最难以抵抗的一种失效形式，尤其是当机器人负载重心原理壁面，也就是机器人需要承受较大的倾覆力矩时，这种失效形式最为普遍，也最难克服。倾覆失效实质上就是当爬壁机器人及负载重心相对于壁面产生的倾覆力矩大于机器人吸附装置相对于壁面产生的吸附力矩时，爬壁机器人会以其与壁面接触的下部为支撑点，其上部与壁面接触的部分会逐渐离开壁面，整体上是朝着远离壁面的方向发生旋转的一种失效形式。当爬壁机器人倾覆发生时，机器人不但无法进行正常的吸附与行走，当没有安全绳索时，会掉落于地面，损坏机器人。
由于爬壁机器人都会承受倾覆力矩，因此，需要给爬壁机器人提供一套防倾覆装置，使其在垂直行走过程中不会发生倾覆失效，同时要考虑容易维修和更换。
目前有些爬壁机器人模仿壁虎等爬墙动物的尾巴，在爬壁机器人下部安装有人造“尾巴”，此种人造“尾巴”实质上是用一个铰接于机器人本体上的弯曲连杆，连杆下部固定有内置弹簧的脚轮，机器人运行过程中始终与壁面接触，另一端接触到机器人上部，将弹簧产生的弹力，通过铰链的作用转换成给机器人上部一定的朝向壁面的推力，保证其上部一直与壁面接触，防止倾覆发生。但此种防倾覆装置所提供推力一定，无法根据负载情况灵活变化，而且，根据杠杆原理，人造“尾巴”需要很长，才能提供给机器人上部提供足够的朝向壁面的推力，这样不但增加机器人重量，还增大了机器人体积。而采用磁吸附的防倾覆装置还没有公开报导。
发明内容
发明目的：解决爬壁机器人的倾覆失效问题；解决抗倾覆力矩的可调整以适应不同负载的变化问题；解决防倾覆装置不但体积轻巧，而且可以提供极大抗倾覆力矩问题。
技术方案：提供一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，包括支撑臂1、调节杆2、锁紧装置3和吸附头4；
所述的吸附头与调节杆一端固定连接、调节杆另一端与支撑臂滑动配合，且调节杆能够通过锁紧装置紧固在支撑臂上；
所述的支撑臂用于固定在爬壁机器人的前端；
所述的吸附头能够对壁面产生吸附力；且吸附头与壁面之间留有间隙；所述吸附力相对于爬壁机器人的倾覆中心产生抗倾覆力矩。
进一步，还包括支撑轮5，所述的支撑轮安装在支撑臂上，所述的支撑轮用于在壁面上给支撑臂提供支撑，能够保证吸附头与壁面之间始终存在间隙。
进一步的，吸附头包括磁铁6、轭铁7和保护套8；磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接。
进一步的，吸附头包括两块磁铁、隔磁板、轭铁和保护套；两块磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接，两块磁铁通过隔磁板隔离。
进一步的，锁紧装置为螺母，且在调节杆上设置有外螺纹，与螺母螺纹配合。
进一步的，锁紧装置为夹具，将调节杆夹紧在支撑臂上。
进一步的，锁紧装置为锁销，锁销设置在支撑臂上，垂直于调节杆，能够将调节杆顶紧在支撑臂上。
进一步的，所述保护套为橡胶、塑料或碳纤维。
有益效果：爬壁机器防倾覆装置在磁吸附式爬壁机器人领域有着非常广泛的应用，几乎所有大负载爬壁机器人均需要安装此套装置，其具有以下特点：
1)解决了爬壁机器人的倾覆失效问题。
2)实现了抗倾覆力矩的可调整以适应不同负载的变化。
3)在增加本体质量比较小的情况下换来了抗倾覆力矩的极大提升，且没有增大机器人本体结构体积。
4)不影响机器人运动，不增加额外功率消耗。
5)此套装置可以减小磁吸附爬壁机器人中吸附装置的体积与质量，从而减小驱动装置的功率与造价，会大大降低整个机器人的质量、体积与成本。
6)装置自身生产工艺简单方便，生产成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为吸附头的剖视图；
其中：1－支撑臂；2－调节杆；3－锁紧装置；4－吸附头；5－支撑轮；6－磁铁；7－轭铁；8－保护套；9－隔磁板；10－磁吸附式爬壁机器人；11－壁面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图3。
提供一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，包括支撑臂1、调节杆2、锁紧装置3和吸附头4；
所述的吸附头与调节杆一端固定连接、调节杆另一端与支撑臂滑动配合，且调节杆能够通过锁紧装置紧固在支撑臂上；
所述的支撑臂用于固定在爬壁机器人的前端；
所述的吸附头能够对壁面11产生吸附力；且吸附头与壁面之间留有间隙；所述吸附力相对于爬壁机器人10的倾覆中心产生抗倾覆力矩。
进一步，还包括支撑轮5，所述的支撑轮安装在支撑臂上，所述的支撑轮用于在壁面上给支撑臂提供支撑，能够保证吸附头与壁面之间始终存在间隙。
进一步的，吸附头包括磁铁6、轭铁7和保护套8；磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接，。
进一步的，吸附头包括两块磁铁、隔磁板、轭铁和保护套；两块磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接，两块磁铁通过隔磁板隔离。
进一步的，锁紧装置为螺母，且在调节杆上设置有外螺纹，与螺母螺纹配合。
进一步的，锁紧装置为夹具，将调节杆夹紧在支撑臂上。
进一步的，锁紧装置为锁销，锁销设置在支撑臂上，垂直于调节杆，能够将调节杆顶紧在支撑臂上。
进一步的，所述保护套为橡胶、塑料或碳纤维。

Claims (8)

1.一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，包括支撑臂(1)、调节杆(2)、锁紧装置(3)和吸附头(4)；
所述的吸附头与调节杆一端固定连接、调节杆另一端与支撑臂滑动配合，且调节杆能够通过锁紧装置紧固在支撑臂上；
所述的支撑臂用于固定在爬壁机器人的前端；
所述的吸附头能够对壁面产生吸附力；且吸附头与壁面之间留有间隙；所述吸附力相对于爬壁机器人的倾覆中心产生抗倾覆力矩。
2.如权利要求1所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：还包括支撑轮(5)，所述的支撑轮安装在支撑臂上，所述的支撑轮用于在壁面上给支撑臂提供支撑，能够保证吸附头与壁面之间始终存在间隙。
3.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：吸附头包括磁铁(6)、轭铁(7)和保护套(8)；磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接。
4.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：吸附头包括两块磁铁、隔磁板、轭铁和保护套；两块磁铁、隔磁板和轭铁在保护套内，轭铁与调节杆一端固定连接，两块磁铁通过隔磁板隔离。
5.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：锁紧装置为螺母，且在调节杆上设置有外螺纹，与螺母螺纹配合。
6.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：锁紧装置为夹具，将调节杆夹紧在支撑臂上。
7.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：锁紧装置为锁销，锁销设置在支撑臂上，垂直于调节杆，能够将调节杆顶紧在支撑臂上。
8.如权利要求1或2所述的一种磁吸附式爬壁机器人的防倾覆装置，其特征在于：所述保护套为橡胶、塑料或碳纤维。
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