CN108454722B - 永磁轮式爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的一种永磁轮式爬壁机器人，包括机架；吸附行走机构，包括分别安装于机架前端的两侧第一主动磁轮和第二主动磁轮及安装于机架后端的中部从动磁轮；行走驱动机构，包括第一气动马达、第一小同步轮、第一大同步轮、第一同步带、第二气动马达、第二小同步轮、第二大同步轮和第二同步带，第一气动马达和第二气动马达均安装于机架上，第一小同步轮和第二小同步轮分别与第一气动马达和第二气动马达连接，第一大同步轮和第二大同步轮分别与第一主动磁轮和第二主动磁轮连接，第一同步带绕设于第一小同步轮与第一大同步轮之间，第二同步带绕设于第二小同步轮与第二大同步轮之间。本发明具有结构简单，行走灵活，壁面适应力强的优点。

Description

永磁轮式爬壁机器人

技术领域

本发明属于爬壁机器人技术领域，尤其涉及一种永磁轮式爬壁机器人。

背景技术

船舶的清洗、除锈是船舶维护中的关键问题，现今较为成熟的方式是由工作人员手持相应的装置来完成。但这种人工作业的方式效率低下、周期时间长、作业强度高，对工人的身心健康带来严重伤害，并且大都不符合绿色环保理念。采用爬壁机器人搭载清洗装置执行作业，将高压水射流系统、实时监控系统和爬壁机器人三者有机结合，不仅提高了工作效率，同时，其操作方便的特点还节省了劳动力。常见的爬壁机器人吸附方式有真空吸附、推力吸附、磁力吸附和静电吸附等，其中磁力吸附又分为永磁吸附和电磁吸附两种，电磁吸附式爬壁机器人结构复杂，安全性较差，因此应用较少。

中国专利（申请号：201510104097.5）公开了一种分段永磁履带式爬壁机器人，相对于普通的双链条履带爬壁机器人，其运动较灵活，清洁范围广，但是整体结构复杂，且其永磁铁整体的有效吸附面积小，负载能力较差；同时，履带结构限制了机器人的曲面适应力，其越障能力也比较差。中国专利（申请号：201610870706.2）提出了一种轮式爬壁机器人方案，采用了推力吸附和粘附吸附相结合的方式，保证了吸附力，同样，该种结构的机器人结构复杂，并且其吸附方式也决定了其负载能力小、吸附不可靠的缺点，一旦动力端出现故障，机器人就会发生倾覆危险，无法用在较大载荷下的工业生产上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁轮式爬壁机器人，旨在解决现有技术中的爬壁机器人结构复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁轮式爬壁机器人，包括机架、吸附行走机构和行走驱动机构；所述吸附行走机构包括第一主动磁轮、第二主动磁轮和从动磁轮，所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮分别安装于所述机架前端的两侧，所述从动磁轮安装于所述机架后端的中部；所述行走驱动机构包括第一气动马达、第一小同步轮、第一大同步轮、第一同步带、第二气动马达、第二小同步轮、第二大同步轮和第二同步带，所述第一气动马达和所述第二气动马达均安装于所述机架上并分别对应所述第一主动磁轮和第二主动磁轮设置，所述第一小同步轮和所述第二小同步轮分别与所述第一气动马达和所述第二气动马达的输出轴连接，所述第一大同步轮和所述第二大同步轮分别与所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮连接，所述第一同步带绕设于所述第一小同步轮与所述第一大同步轮之间，所述第二同步带绕设于所述第二小同步轮与所述第二大同步轮之间。

优选地，所述机架包括第一前侧架体、第二前侧架体和后侧架体，所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮分别可转动地安装于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体上，所述第一气动马达和所述第二气动马达分别固定安装于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体上，所述从动磁轮可转动地安装于所述后侧架体的底部；所述后侧架体通过浮动铰接机构连接于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体，所述浮动铰接机构包括第一铰接座、第二铰接座、第一旋转轴和第二旋转轴，所述第一铰接座和所述第二铰接座分别设于所述第一前侧架体和第二前侧架体上且位置对应，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴设于所述后侧架体前端的相对两侧，且所述第一旋转轴和所述第二旋转轴分别与所述第一铰接座和所述第二铰接座铰接。

优选地，所述第一前侧架体包括第一前外侧板、第一前内侧板和连接于所述第一前外侧板和第一前内侧板之间的第一连接杆机构，所述第一主动磁轮可转动地安装于所述第一前外侧板与所述第一前内侧板之间，所述第一气动马达固定安装于所述第一前外侧板上，所述第一铰接座固定于所述第一连接杆机构上，且所述第一前内侧板上开设有与所述第一铰接座位置对应的第一过孔，所述第一旋转轴穿过所述第一过孔与所述第一铰接座铰接；

所述第二前侧架体包括第二前外侧板、第二前内侧板和连接于所述第二前外侧板和第二前内侧板之间的第二连接杆机构，所述第二主动磁轮可转动地安装于所述第二前外侧板与所述第二前内侧板之间，所述第二气动马达固定安装于所述第二前外侧板上，所述第二铰接座固定于所述第二连接杆机构上，且所述第二前内侧板上开设有与所述第二铰接座位置对应的第二过孔，所述第二旋转轴穿过所述第二过孔与所述第二铰接座铰接。

优选地，所述第一连接杆机构包括第一安装板和若干第一连杆，各所述第一连杆均固定于所述第一前外侧板与所述第一前内侧板之间且间隔布置，所述第一安装板固定于各所述第一连杆之间且正对所述第一过孔设置，所述第一铰接座安装于所述第一安装板正对所述第一过孔的侧面上；

所述第二连接杆机构包括第二安装板和若干第二连杆，各所述第二连杆均固定于所述第二前外侧板与所述第二前内侧板之间且间隔布置，所述第二安装板固定于各所述第二连杆之间且正对所述第二过孔设置，所述第二铰接座安装于所述第二安装板正对所述第二过孔的侧面上。

优选地，所述后侧架体包括中部连接件、后端支撑件和支撑板，所述支撑板固定于所述后端支撑件的顶部，所述中部连接件垂直连接于所述后端支撑件的中部，所述从动磁轮可转动地安装于所述支撑板的底部，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴分别垂直安装于所述中部连接件前端的相对两侧。

优选地，所述第一前侧架体上设有第一防坠吊环和/或所述第二前侧架体上设有第二防坠吊环和/或所述后侧架体上设有防坠拉环。

优选地，所述第一前侧架体上设有第一压紧机构，所述第一压紧机构包括固定于所述第一前侧架体上的第一悬臂板、活动连接于所述第一悬臂板底部的第一轮座和可转动地安装于所述第一轮座上的第一压紧轮，所述第一压紧轮抵压于所述第一同步带上，且所述第一悬臂板上穿设连接有用于调节所述第一轮座的高度位置的第一调节螺栓；

所述第二前侧架体上设有第二压紧机构，所述第二压紧机构包括固定于所述第二前侧架体上的第二悬臂板、活动连接于所述第二悬臂板底部的第二轮座和可转动地安装于所述第二轮座上的第二压紧轮，所述第二压紧轮抵压于所述第二同步带上，且所述第二悬臂板上穿设连接有用于调节所述第二轮座的高度位置的第二调节螺栓。

优选地，所述第一主动磁轮包括第一轮毂，第一轭铁、第一隔磁板、第一环形永磁体、第一橡胶胎和第一轮轴，所述第一环形永磁体固定于所述第一轮毂的中部，所述第一轭铁固定于所述第一轮毂位于所述第一环形永磁体的两侧，所述第一隔磁板设于所述第一轭铁与所述第一环形永磁体之间，所述第一橡胶胎设于所述第一轮毂的相对两侧，所述第一轮轴穿设固定于所述第一轮毂且可转动地安装于所述第一前侧架体上，所述第一大同步轮安装于所述第一轮轴上；

所述第二主动磁轮包括第二轮毂，第二轭铁、第二隔磁板、第二环形永磁体、第二橡胶胎和第二轮轴，所述第二环形永磁体固定于所述第二轮毂的中部，所述第二轭铁固定于所述第二轮毂位于所述第二环形永磁体的两侧，所述第二隔磁板设于所述第二轭铁与所述第二环形永磁体之间，所述第二橡胶胎设于所述第二轮毂的相对两侧，所述第二轮轴穿设固定于所述第二轮毂且可转动地安装于所述第二前侧架体上，所述第二大同步轮安装于所述第二轮轴上。

优选地，所述永磁轮式爬壁机器人还包括清洗机构，所述清洗机构包括清洗盘、连接臂、第三气动马达和蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器固定安装于所述后侧架体的顶部，所述第三气动马达的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速器的输入端连接，所述连接臂的一端连接于所述蜗轮蜗杆减速器的输出端，所述清洗盘安装于所述连接臂的另一端。

优选地，所述清洗盘包括环形盘体、环形皮囊、喷嘴和浮动连接机构，所述环形盘体固定于所述连接臂的另一端，所述环形皮囊设置于所述环形盘体的周缘，所述浮动连接机构固定于所述环形盘体的外侧并与所述环形皮囊弹性连接。

本发明的有益效果：本发明的永磁轮式爬壁机器人，通过第一气动马达和第二气动马达分别驱动第一小同步轮和第二小同步轮转动，并且转动的第一小同步轮和第二小同步轮通过第一同步带和第二同步带带动第一大同步轮和第二大同步轮转动，如此，与第一大同步轮和第二大同步轮连接的第一主动磁轮和第二主动磁轮就实现转动，那么即可通过机架同时带动从动磁轮实现转动，以此实现整个永磁轮式爬壁机器人的爬行，行走驱动无需使用链条履带，行走驱动通过第一气动马达和第二气动马达结合第一主动磁轮和第二主动磁轮的磁力吸附实现，相对于履带式和仿生足式，具有结构简单，行走灵活，壁面适应力强的优点，搭载上执行机构可以代替人工附着在船体等的曲面壁面上，实现高效率的作业工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的结构示意图一。

图2为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的结构示意图二。

图3为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的结构分解示意图。

图4为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的机架的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第一前侧架体的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第二前侧架体的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的浮动铰接机构的结构示意图。

图8为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的后侧架体的结构示意图。

图9为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第一压紧机构的结构示意图。

图10为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第二压紧机构的结构示意图。

图11为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第一主动磁轮的结构示意图。

图12为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的第二主动磁轮的结构示意图。

图13为本发明实施例提供的永磁轮式爬壁机器人的清洗机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机架11—第一前侧架体 12—第二前侧架体

13—后侧架体20—吸附行走机构21—第一主动磁轮

22—第二主动磁轮 23—从动磁轮 30—行走驱动机构

31—第一气动马达 32—第一小同步轮33—第一大同步轮

34—第一同步带35—第二气动马达36—第二小同步轮

37—第二大同步轮38—第二同步带40—浮动铰接机构

41—第一铰接座42—第二铰接座43—第一旋转轴

44—第二旋转轴 50—第一压紧机构51—第一悬臂板

52—第一轮座53—第一压紧轮 54—第一调节螺栓

60—第二压紧机构61—第二悬臂板 62—第二轮座

63—第二压紧轮 64—第二调节螺栓 70—清洗机构

71—清洗盘72—连接臂73—第三气动马达

74—蜗轮蜗杆减速器75—角度调节机构 111—第一前外侧板

112—第一前内侧板 113—第一连接杆机构 114—第一防坠吊环

121—第二前外侧板122—第二前内侧板123—第二连接杆机构

124—第二防坠吊环 131—中部连接件 132—后端支撑件

133—支撑板134—防坠拉环 211—第一轮毂

212—第一环形永磁体 213—第一隔磁板214—第一轭铁

215—第一橡胶胎 216—第一轮轴221—第二轮毂

222—第二环形永磁体223—第二隔磁板224—第二轭铁

225—第二橡胶胎 226—第二轮轴 711—环形盘体

712—环形皮囊713—喷嘴714—浮动连接机构

721—横杆 722—斜杆 1121—第一过孔

1131—第一安装板1132—第一连杆 1221—第二过孔

1231—第二安装板1232—第二连杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1~13描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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装置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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

如图1~3所示，本发明实施例的一种永磁轮式爬壁机器人，包括机架10、吸附行走机构20和行走驱动机构30；所述吸附行走机构20包括第一主动磁轮21、第二主动磁轮22和从动磁轮23，所述第一主动磁轮21和所述第二主动磁轮22分别安装于所述机架10前端的两侧，所述从动磁轮23安装于所述机架10后端的中部；所述行走驱动机构30包括第一气动马达31、第一小同步轮32、第一大同步轮33、第一同步带34、第二气动马达35、第二小同步轮36、第二大同步轮37和第二同步带38，所述第一气动马达31和所述第二气动马达35均安装于所述机架10上并分别对应所述第一主动磁轮21和第二主动磁轮22设置，所述第一小同步轮32和所述第二小同步轮36分别与所述第一气动马达31和所述第二气动马达35的输出轴连接，所述第一大同步轮33和所述第二大同步轮37分别与所述第一主动磁轮21和所述第二主动磁轮22连接，所述第一同步带34绕设于所述第一小同步轮32与所述第一大同步轮33之间，所述第二同步带38绕设于所述第二小同步轮36与所述第二大同步轮37之间。

具体地，本发明实施例的永磁轮式爬壁机器人，通过第一气动马达31和第二气动马达35分别驱动第一小同步轮32和第二小同步轮36转动，并且转动的第一小同步轮32和第二小同步轮36通过第一同步带34和第二同步带38带动第一大同步轮33和第二大同步轮37转动，如此，与第一大同步轮33和第二大同步轮37连接的第一主动磁轮21和第二主动磁轮22就实现转动，那么即可通过机架10同时带动从动磁轮23实现转动，以此实现整个永磁轮式爬壁机器人的爬行，行走驱动无需使用链条履带，行走驱动通过第一气动马达31和第二气动马达35结合第一主动磁轮21和第二主动磁轮22的磁力吸附实现，相对于履带式和仿生足式，具有结构简单，行走灵活，壁面适应力强的优点，搭载上执行机构可以代替人工附着在船体等的曲面壁面上，实现高效率的作业工作。

其中，第一气动马达31、第一小同步轮32、第一大同步轮33以及第一同步带34的安装连接方式与第二气动马达35、第二小同步轮36、第二大同步轮37以及第二同步带38的安装连接方式相同，且结构也相同，并分别对称安装在机架10上大致靠近其前端的相对两侧。如此设计可以确保永磁轮式爬壁机器人整体结构更加均衡，协调性更佳，行走更加稳定。

进一步地，第一气动马达31、第一小同步轮32、第一大同步轮33以及第一同步带34与第二气动马达35、第二小同步轮36、第二大同步轮37以及第二同步带38对应的结构性相同还可以在组装时混合安装，无需区别，便于生产制造，降低生产成本。

本实施例中，第一主动磁轮21和第二主动磁轮22对称布置于整机前边位置，从动磁轮23位于后方中间与第一主动磁轮21和第二主动磁轮22结合呈三角形布置，那么使得整机的稳定性更好。从动磁轮23通过万向轮框架进行固定，如此可随行进方向而旋转。

本实施例中，永磁轮式爬壁机器人整体设计为拱形结构，使机身不容易与壁面障碍物接触，提高了永磁轮式爬壁机器人的越障能力。并且，整机运用模块化设计，不同机构间互不干涉又互相配合，安装和维修时可分块拆卸更换组装，使永磁轮式爬壁机器人的维护更方便。

更进一步地说明，第一小同步轮32的外径尺寸小于第一大同步轮33的外径尺寸，同理，第二小同步轮36的外径尺寸小于第二大同步轮37的外径尺寸，这样设计可以实现传动比的变化，方便对永磁轮式爬壁机器人行走的控制。

本实施例中，如图4~8所示，所述机架10包括第一前侧架体11、第二前侧架体12和后侧架体13，所述第一主动磁轮21和所述第二主动磁轮22分别可转动地安装于所述第一前侧架体11和所述第二前侧架体12上，所述第一气动马达31和所述第二气动马达35分别固定安装于所述第一前侧架体11和所述第二前侧架体12上，所述从动磁轮23可转动地安装于所述后侧架体13的底部；所述后侧架体13通过浮动铰接机构40连接于所述第一前侧架体11和所述第二前侧架体12，所述浮动铰接机构40包括第一铰接座41、第二铰接座42、第一旋转轴43和第二旋转轴44，所述第一铰接座41和所述第二铰接座42分别设于所述第一前侧架体11和第二前侧架体12上且位置对应，所述第一旋转轴43和所述第二旋转轴44设于所述后侧架体13前端的相对两侧，且所述第一旋转轴43和所述第二旋转轴44分别与所述第一铰接座41和所述第二铰接座42铰接。具体地，通过第一铰接座41和第二铰接座42分别与第一旋转轴43和第二旋转轴44实现的铰接连接，那么又由于第一铰接座41和第二铰接座42分别安装在第一前侧架体11和第二前侧架体12上以及与第一旋转轴43和第二旋转轴44所安装在后侧架体13上，这样后侧架体13通过浮动铰接机构40同时实现与第一前侧架体11和第二前侧架体12铰接连接，如此整个机架10就实现柔性状态，而非硬性状态，那么当永磁轮式爬壁机器人在越障过程中，局部位置可以根据障碍物浮动和下降，曲面自适应能力以及越障能力进一步加强。进一步说明，即当第一主动磁轮21遇到障碍物时，第一主动磁轮21滚动至障碍物上，那么对应的第一前侧架体11也会位于障碍物的上方，此时，由于第一前侧架体11与后侧架体13铰接连接，那么后侧架体13会因为自重以及从动磁轮23的磁性吸附力依旧吸附在壁面上，如此实现越障；同理，第二主动磁轮22遇到障碍物时，也可以实现有效的越障。

即，本实施例中，当永磁轮式爬壁机器人行走至不同曲率的曲面上时，两侧第一主动磁轮21和第二主动磁轮22会随壁面起伏而绕着浮动铰接机构40中的第一旋转轴43和第二旋转轴44上下摆动，使第一主动磁轮21和第二主动磁轮22与壁面接触保持良好，保证永磁轮式爬壁机器人稳定吸附行走，不会发生倾覆危险。

本实施例中，如图4~5所示，所述第一前侧架体11包括第一前外侧板111、第一前内侧板112和连接于所述第一前外侧板111和第一前内侧板112之间的第一连接杆机构113，所述第一主动磁轮21可转动地安装于所述第一前外侧板111与所述第一前内侧板112之间，所述第一气动马达31固定安装于所述第一前外侧板111上，所述第一铰接座41固定于所述第一连接杆机构113上，且所述第一前内侧板112上开设有与所述第一铰接座41位置对应的第一过孔1121，所述第一旋转轴43穿过所述第一过孔1121与所述第一铰接座41铰接。具体地，第一前外侧板111和第一前内侧板112之间通过第一连接杆机构113连接，一方面实现了使得第一前侧架体11形成一个整体，另外也在第一前外侧板111与第一前内侧板112之间形成一个安装空间供第一主动磁轮21和第一气动马达31安装放置，并且第一铰接座41可以固定在第一连接杆机构113上，通过在第一前内侧板112上设置的第一过孔1121供第一旋转轴43穿设以实现与第一铰接座41铰接，这样可以对第一铰接座41以及第一铰接座41与第一旋转轴43的铰接处起到保护的作用，确保铰接连接的稳定有效。

同理，如图4和图6所示，所述第二前侧架体12包括第二前外侧板121、第二前内侧板122和连接于所述第二前外侧板121和第二前内侧板122之间的第二连接杆机构123，所述第二主动磁轮22可转动地安装于所述第二前外侧板121与所述第二前内侧板122之间，所述第二气动马达35固定安装于所述第二前外侧板121上，所述第二铰接座42固定于所述第二连接杆机构123上，且所述第二前内侧板122上开设有与所述第二铰接座42位置对应的第二过孔1221，所述第二旋转轴44穿过所述第二过孔1221与所述第二铰接座42铰接。具体地，第二前外侧板121和第二前内侧板122之间通过第二连接杆机构123连接，一方面实现了使得第二前侧架体12形成一个整体，另外也在第二前外侧板121与第二前内侧板122之间形成一个安装空间供第二主动磁轮22和第二气动马达35安装放置，并且第二铰接座42可以固定在第二连接杆机构123上，通过在第二前内侧板122上设置的第二过孔1221供第二旋转轴44穿设以实现与第二铰接座42铰接，这样可以对第二铰接座42以及第二铰接座42与第二旋转轴44的铰接处起到保护的作用，确保铰接连接的稳定有效。

本实施例中，如图5所示，所述第一连接杆机构113包括第一安装板1131和若干第一连杆1132，各所述第一连杆1132均固定于所述第一前外侧板111与所述第一前内侧板112之间且间隔布置，所述第一安装板1131固定于各所述第一连杆1132之间且正对所述第一过孔1121设置，所述第一铰接座41安装于所述第一安装板1131正对所述第一过孔1121的侧面上。具体地，通过若干第一连杆1132连接第一前外侧板111和第一前内侧板112可以确保第一前外侧板111和第一前内侧板112之间连接的稳定性，并且，连杆结构简单有效，可以使得整个第一前侧架体11结构更加简单轻便，并且还可以将第一安装板1131固定在各个第一连杆1132之间，同样也可以确保第一安装板1131的安装稳定性，如此固定在第一安装板1131上的第一铰接座41的安装稳定性也可以得到保证。其中，第一安装板1131和若干第一连杆1132之间的连接可以采用紧固件、螺母等配合实现可拆卸连接，同样，若干第一连杆1132与第一前外侧板111和第一前内侧板112之间的连接也可以采用紧固件、螺母等配合实现可拆卸连接。

同理，如图6所示，所述第二连接杆机构123包括第二安装板1231和若干第二连杆1232，各所述第二连杆1232均固定于所述第二前外侧板121与所述第二前内侧板122之间且间隔布置，所述第二安装板1231固定于各所述第二连杆1232之间且正对所述第二过孔1221设置，所述第二铰接座42安装于所述第二安装板1231正对所述第二过孔1221的侧面上。具体地，通过若干第二连杆1232连接第二前外侧板121和第二前内侧板122可以确保第二前外侧板121和第二前内侧板122之间连接的稳定性，并且，连杆结构简单有效，可以使得整个第二前侧架体12结构更加简单轻便，并且还可以将第二安装板1231固定在各个第二连杆1232之间，同样也可以确保第二安装板1231的安装稳定性，如此固定在第二安装板1231上的第二铰接座42的安装稳定性也可以得到保证。其中，第二安装板1231和若干第二连杆1232之间的连接可以采用紧固件、螺母等配合实现可拆卸连接，同样，若干第二连杆1232与第二前外侧板121和第二前内侧板122之间的连接也可以采用紧固件、螺母等配合实现可拆卸连接。

本实施例中，如图8所示，所述后侧架体13包括中部连接件131、后端支撑件132和支撑板133，所述支撑板133固定于所述后端支撑件132的顶部，所述中部连接件131垂直连接于所述后端支撑件132的中部，所述从动磁轮23可转动地安装于所述支撑板133的底部，所述第一旋转轴43和所述第二旋转轴44分别垂直安装于所述中部连接件131前端的相对两侧。具体地，支撑板133的设置供执行机构、作业设备安装，也就是说，可以在支撑板133的顶部搭载例如是清洗机构70、喷漆机构、焊接机构、实时监测仪器等，以此完成相应的作业工作。而后端支撑件132主要用于支撑所述支撑板133以及供支撑板133安装固定，并且还连接中部连接件131，而中部连接件131主要实现供第一旋转轴43和第二旋转轴44安装固定，间接实现连接第一前侧架体11和第二前侧架体12，这样实现整个机架10的连接安装，整体骨架结构，简单有效，轻便灵活，实用性强。

本实施例中，如图1~2和图4所示，所述第一前侧架体11上设有第一防坠吊环114和/或所述第二前侧架体12上设有第二防坠吊环124和/或所述后侧架体13上设有防坠拉环134。具体地，第一防坠吊环114、第二防坠吊环124和防坠拉环134的作用均相同，通过吊绳与其他吊挂设备连接可以实现吊挂起整个永磁轮式爬壁机器人。其中，第一防坠吊环114优选呈竖直状固定于第一前外侧板111上，第二防坠吊环124优选呈竖直状固定于第二前外侧板121上，防坠拉环134呈水平状固定于后端支撑件132上。如此实现竖直方向和水平方向均可以吊挂永磁轮式爬壁机器人，又或者可以从竖直方向和水平方向结合吊挂永磁轮式爬壁机器人，结构设计较为巧妙，安全性更佳，实用性强。

本实施例中，如图1和图9所示，所述第一前侧架体11上设有第一压紧机构50，所述第一压紧机构50包括固定于所述第一前侧架体11上的第一悬臂板51、活动连接于所述第一悬臂板51底部的第一轮座52和可转动地安装于所述第一轮座52上的第一压紧轮53，所述第一压紧轮53抵压于所述第一同步带34上，且所述第一悬臂板51上穿设连接有用于调节所述第一轮座52的高度位置的第一调节螺栓54。具体地，第一压紧机构50的作用是用于压紧第一同步带34，即通过第一调节螺栓54调节第一轮座52的高度位置，如此通过第一轮座52的高度位置的改变相应地改变第一压紧轮53的高度位置，那么当第一压紧轮53的位置较高时，第一压紧轮53对于第一同步带34的压紧力减小，当第一压紧轮53的位置较低时，第一压紧轮53对于第一同步带34的压紧力增大，这样根据第一同步带34的松紧程度实现调节其张紧力，使传动系统稳定、安全、可靠。并且，调节过程手动调节即可，方便实用。

同理，如图1和图10所示，所述第二前侧架体12上设有第二压紧机构60，所述第二压紧机构60包括固定于所述第二前侧架体12上的第二悬臂板61、活动连接于所述第二悬臂板61底部的第二轮座62和可转动地安装于所述第二轮座62上的第二压紧轮63，所述第二压紧轮63抵压于所述第二同步带38上，且所述第二悬臂板61上穿设连接有用于调节所述第二轮座62的高度位置的第二调节螺栓64。具体地，第二压紧机构60的作用是用于压紧第二同步带38，即通过第二调节螺栓64调节第二轮座62的高度位置，如此通过第二轮座62的高度位置的改变相应地改变第二压紧轮63的高度位置，那么当第二压紧轮63的位置较高时，第二压紧轮63对于第二同步带38的压紧力减小，当第二压紧轮63的位置较低时，第二压紧轮63对于第二同步带38的压紧力增大，这样根据第二同步带38的松紧程度实现调节其张紧力，使传动系统稳定、安全、可靠。并且，调节过程手动调节即可，方便实用。

本实施例中，如图1~2和图11所示，所述第一主动磁轮21包括第一轮毂211，第一轭铁214、第一隔磁板213、第一环形永磁体212、第一橡胶胎215和第一轮轴216，所述第一环形永磁体212固定于所述第一轮毂211的中部，所述第一轭铁214固定于所述第一轮毂211位于所述第一环形永磁体212的两侧，所述第一隔磁板213设于所述第一轭铁214与所述第一环形永磁体212之间，所述第一橡胶胎215设于所述第一轮毂211的相对两侧，所述第一轮轴216穿设固定于所述第一轮毂211且可转动地安装于所述第一前侧架体11上，所述第一大同步轮33安装于所述第一轮轴216上。具体地，第一环形永磁体212优选采用汝铁硼环形永磁体，其可以有效吸附在避免上，第一隔磁板213优选采用不锈钢隔磁板，第一橡胶胎215为软质材料，那么其可以更加容易适应硬性的壁面，而第一轮轴216则起到连接安装整个第一主动磁轮21的作用，以及供第一大同步轮33安装，如此形成的第一主动磁轮21其吸附能力强，保证永磁轮式机器热不会轻易倾覆，行走稳定性好。

同理，如图1~2和图12所示，所述第二主动磁轮22包括第二轮毂221，第二轭铁224、第二隔磁板223、第二环形永磁体222、第二橡胶胎225和第二轮轴226，所述第二环形永磁体222固定于所述第二轮毂221的中部，所述第二轭铁224固定于所述第二轮毂221位于所述第二环形永磁体222的两侧，所述第二隔磁板223设于所述第二轭铁224与所述第二环形永磁体222之间，所述第二橡胶胎225设于所述第二轮毂221的相对两侧，所述第二轮轴226穿设固定于所述第二轮毂221且可转动地安装于所述第二前侧架体12上，所述第二大同步轮37安装于所述第二轮轴226上。具体地，第二环形永磁体222优选采用汝铁硼环形永磁体，其可以有效吸附在避免上，第二隔磁板223优选采用不锈钢隔磁板，第二橡胶胎225为软质材料，那么其可以更加容易适应硬性的壁面，而第二轮轴226则起到连接安装整个第二主动磁轮22的作用，以及供第二大同步轮37安装，如此形成的第二主动磁轮22其吸附能力强，保证永磁轮式机器热不会轻易倾覆，行走稳定性好。

本实施例中，如图1~2和图13所示，所述永磁轮式爬壁机器人还包括清洗机构70，清洗机构70安装在机架10靠近其后端的中间位置上，可绕整机中心进行圆周旋转运动。其中，所述清洗机构70包括清洗盘71、连接臂72、第三气动马达73和蜗轮蜗杆减速器74，所述蜗轮蜗杆减速器74固定安装于所述后侧架体13的顶部，所述第三气动马达73的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速器74的输入端连接，所述连接臂72的一端连接于所述蜗轮蜗杆减速器74的输出端，所述清洗盘71安装于所述连接臂72的另一端。具体地，第三气动马达73通过蜗轮蜗杆减速器74将动力输出至连接臂72实现控制连接臂72周向转动，那么安装在连接臂72上的清洗盘71也实现相应的周向转动，这样可以控制清洗盘71到需要的位置进行壁面清洗工作。

本实施例中，如图13所示，所述清洗盘71包括环形盘体711、环形皮囊712、喷嘴713和浮动连接机构714，所述环形盘体711固定于所述连接臂72的另一端，所述环形皮囊712设置于所述环形盘体711的周缘，所述浮动连接机构714固定于所述环形盘体711的外侧并与所述环形皮囊712弹性连接。具体地，清洗盘71还可以与第一主动磁轮21和第二主动磁轮22结合实现越障，即该永磁轮式爬壁机器人遇到障碍物时，环形皮囊712受到壁面向外的法向力，清洗盘71的浮动连接机构714带动环形皮囊712向上滑动变形，既能越障，又保证了清洗盘71的密封性。在第一主动磁轮21和第二主动磁轮22遇到障碍物被顶起时，第一主动磁轮21和第二主动磁轮22与壁面接触性下降，磁吸附力大幅减小，清洗盘71的真空吸附力弥补了相当磁力缺失，保证机器人在壁面上的稳定吸附。其中，喷嘴713优选为十字架形状的喷嘴713，喷嘴713与外界的水源连接，实现喷洒高压水柱。当然，环形盘体711上还连接有回收水管（图未示），回收水管用于回收环形盘体711内经过清洗后的浑浊水。回收水管的设置可以通过开设在连接臂72的一部分结构上实现。

进一步地，如图13所示，连接臂72包括横杆721和斜杆722，横杆721的一端与蜗轮蜗杆减速器74的输出端连接并大致呈水平方向延伸设置，斜杆722与横杆721的另一端连接并形成一定的角度向斜下方延伸设置。优选地，斜杆722与横杆721的另一端的连接处设有角度调节机构75，这样可以通过该角度调节机构75调节横杆721与斜杆722之间的角度。同样，通过该角度调节机构75可以实现清洗盘71的高度位置调节。

优选地，环形盘体711为铝质材料制造形成，这样的环形盘体711质量较轻，并且硬度高，不易生锈，使用寿命长。

其中，浮动连接机构714包括柔性连接在环形盘体711外周壁上的套筒（图未示）以及连接在套筒底端与环形皮囊712顶部之间的若干弹簧（图未示），例如套筒通过软布或者软胶连接于环形盘体711的外周壁上。这样环形皮囊712可以实现向上滑动变形，如此实现浮动。

综上所饰，本发明实施例的永磁轮式爬壁机器人的优点在于行走转向灵活、负载大、曲面适应能力强。

本发明实施例的永磁轮式爬壁机器人的曲面自适应的浮动铰接机构40，可使在不同曲面上机器人磁轮与壁面的接触良好，保证吸附稳定可靠。

本发明实施例的永磁轮式爬壁机器人的清洗机构70，具有角度、高度调节功能，能完美适应曲面变化。同时清洗盘71的浮动连接机构714和环形皮囊712相配合，保证了密封性和机器人的越障能力。

本发明实施例的永磁轮式爬壁机器人的行走吸附方式，靠第一主动磁轮21和第二主动磁轮22为主要吸附力，从动磁轮23和清洗盘71的抽真空辅助吸附，从而在保证爬壁机器人行走灵活的前提下，提高负载能力。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：包括机架、吸附行走机构和行走驱动机构；所述吸附行走机构包括第一主动磁轮、第二主动磁轮和从动磁轮，所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮分别安装于所述机架前端的两侧，所述从动磁轮安装于所述机架后端的中部；所述行走驱动机构包括第一气动马达、第一小同步轮、第一大同步轮、第一同步带、第二气动马达、第二小同步轮、第二大同步轮和第二同步带，所述第一气动马达和所述第二气动马达均安装于所述机架上并分别对应所述第一主动磁轮和第二主动磁轮设置，所述第一小同步轮和所述第二小同步轮分别与所述第一气动马达和所述第二气动马达的输出轴连接，所述第一大同步轮和所述第二大同步轮分别与所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮连接，所述第一同步带绕设于所述第一小同步轮与所述第一大同步轮之间，所述第二同步带绕设于所述第二小同步轮与所述第二大同步轮之间；

所述机架包括第一前侧架体、第二前侧架体和后侧架体，所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮分别可转动地安装于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体上，所述第一气动马达和所述第二气动马达分别固定安装于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体上，所述从动磁轮可转动地安装于所述后侧架体的底部；所述后侧架体通过浮动铰接机构连接于所述第一前侧架体和所述第二前侧架体，所述浮动铰接机构包括第一铰接座、第二铰接座、第一旋转轴和第二旋转轴，所述第一铰接座和所述第二铰接座分别设于所述第一前侧架体和第二前侧架体上且位置对应，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴设于所述后侧架体前端的相对两侧，且所述第一旋转轴和所述第二旋转轴分别与所述第一铰接座和所述第二铰接座铰接；

所述第一前侧架体包括第一前外侧板、第一前内侧板和连接于所述第一前外侧板和第一前内侧板之间的第一连接杆机构，所述第一主动磁轮可转动地安装于所述第一前外侧板与所述第一前内侧板之间，所述第一气动马达固定安装于所述第一前外侧板上，所述第一铰接座固定于所述第一连接杆机构上，且所述第一前内侧板上开设有与所述第一铰接座位置对应的第一过孔，所述第一旋转轴穿过所述第一过孔与所述第一铰接座铰接；

所述第二前侧架体包括第二前外侧板、第二前内侧板和连接于所述第二前外侧板和第二前内侧板之间的第二连接杆机构，所述第二主动磁轮可转动地安装于所述第二前外侧板与所述第二前内侧板之间，所述第二气动马达固定安装于所述第二前外侧板上，所述第二铰接座固定于所述第二连接杆机构上，且所述第二前内侧板上开设有与所述第二铰接座位置对应的第二过孔，所述第二旋转轴穿过所述第二过孔与所述第二铰接座铰接；

所述第一连接杆机构包括第一安装板和若干第一连杆，各所述第一连杆均固定于所述第一前外侧板与所述第一前内侧板之间且间隔布置，所述第一安装板固定于各所述第一连杆之间且正对所述第一过孔设置，所述第一铰接座安装于所述第一安装板正对所述第一过孔的侧面上；

所述第二连接杆机构包括第二安装板和若干第二连杆，各所述第二连杆均固定于所述第二前外侧板与所述第二前内侧板之间且间隔布置，所述第二安装板固定于各所述第二连杆之间且正对所述第二过孔设置，所述第二铰接座安装于所述第二安装板正对所述第二过孔的侧面上；

所述后侧架体包括中部连接件、后端支撑件和支撑板，所述支撑板固定于所述后端支撑件的顶部，所述中部连接件垂直连接于所述后端支撑件的中部，所述从动磁轮可转动地安装于所述支撑板的底部，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴分别垂直安装于所述中部连接件前端的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：所述第一前侧架体上设有第一防坠吊环和/或所述第二前侧架体上设有第二防坠吊环和/或所述后侧架体上设有防坠拉环。

3.根据权利要求1所述的永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：所述第一前侧架体上设有第一压紧机构，所述第一压紧机构包括固定于所述第一前侧架体上的第一悬臂板、活动连接于所述第一悬臂板底部的第一轮座和可转动地安装于所述第一轮座上的第一压紧轮，所述第一压紧轮抵压于所述第一同步带上，且所述第一悬臂板上穿设连接有用于调节所述第一轮座的高度位置的第一调节螺栓；

所述第二前侧架体上设有第二压紧机构，所述第二压紧机构包括固定于所述第二前侧架体上的第二悬臂板、活动连接于所述第二悬臂板底部的第二轮座和可转动地安装于所述第二轮座上的第二压紧轮，所述第二压紧轮抵压于所述第二同步带上，且所述第二悬臂板上穿设连接有用于调节所述第二轮座的高度位置的第二调节螺栓。

4.根据权利要求1所述的永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：所述第一主动磁轮包括第一轮毂，第一轭铁、第一隔磁板、第一环形永磁体、第一橡胶胎和第一轮轴，所述第一环形永磁体固定于所述第一轮毂的中部，所述第一轭铁固定于所述第一轮毂位于所述第一环形永磁体的两侧，所述第一隔磁板设于所述第一轭铁与所述第一环形永磁体之间，所述第一橡胶胎设于所述第一轮毂的相对两侧，所述第一轮轴穿设固定于所述第一轮毂且可转动地安装于所述第一前侧架体上，所述第一大同步轮安装于所述第一轮轴上；

所述第二主动磁轮包括第二轮毂，第二轭铁、第二隔磁板、第二环形永磁体、第二橡胶胎和第二轮轴，所述第二环形永磁体固定于所述第二轮毂的中部，所述第二轭铁固定于所述第二轮毂位于所述第二环形永磁体的两侧，所述第二隔磁板设于所述第二轭铁与所述第二环形永磁体之间，所述第二橡胶胎设于所述第二轮毂的相对两侧，所述第二轮轴穿设固定于所述第二轮毂且可转动地安装于所述第二前侧架体上，所述第二大同步轮安装于所述第二轮轴上。

5.根据权利要求1所述的永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：所述永磁轮式爬壁机器人还包括清洗机构，所述清洗机构包括清洗盘、连接臂、第三气动马达和蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器固定安装于所述后侧架体的顶部，所述第三气动马达的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速器的输入端连接，所述连接臂的一端连接于所述蜗轮蜗杆减速器的输出端，所述清洗盘安装于所述连接臂的另一端。

6.根据权利要求5所述的永磁轮式爬壁机器人，其特征在于：所述清洗盘包括环形盘体、环形皮囊、喷嘴和浮动连接机构，所述环形盘体固定于所述连接臂的另一端，所述环形皮囊设置于所述环形盘体的周缘，所述浮动连接机构固定于所述环形盘体的外侧并与所述环形皮囊弹性连接。