CN108556947A - 一种多功能磁力爬壁车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能磁力爬壁车，采用四轮的轮式结构，爬壁车具备快速轮式的爬行运动，在平坦的路段采用轮式越障模式，爬壁车爬坡的速度较快且稳定。在复杂的路段，爬壁车通过摄像头的图像返回实现灵活的自主避障；摄像头与上位机控制板连接，摄像头对数据读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，下位机控制板与上位机控制板连接，下位机控制板控制相应的电机的运行，实现对电机转速与方向的控制、并且采集和处理各分系统返回的信息与数据。爬壁车具有环境适应性强，能用于在磁性材料制成的地面和墙面上的运动，实现爬壁车直线运动、曲线运动和停车进行作业功能。

Description

一种多功能磁力爬壁车

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体的说，涉及一种可以在磁性材料表面进行爬壁的多功能爬壁车。

背景技术

近年，大量大型船舶与钻井平台的出现使我国航海工业发展速度显著提高。同时也伴随着航海工业对海面作业需求、成本、技术等越来越高的要求。船舶除锈、水下清刷作为航海工业中的重要保障业务，船舶等海面作业设备由于长时间接触海水的影响，随着使用时间的增长其外壁破损、锈蚀，累积到一定程度后就会严重影响设备的寿命与安全。目前该领域主要采用的有履带式爬壁机器人进行除锈涂漆；该类型机器人环境适应能力强，但存在重量大、履带容易打滑和难以越障的问题。

中国发明专利103332232B公开了一种“钢板爬壁机器人”，包括下底板和安装在下底板上的行走装置，行走装置由通过链轮安装在下底板上的履带构成，所述履带所围成的范围内设有绕组和铁芯，绕组平行于履带行走面绕在铁芯中，所述铁芯安装在下底板上，所述履带由整体导电不导磁的金属材料制备。但是履带车质量较大，且履带容易打滑，履带形式的机器人难以在环境中实现越障行为，造成其行动中效率较差。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服履带机器人作业中容易打滑、行动效率差的缺陷，本发明提出一种多功能磁力爬壁车；该磁力爬壁车采用轮式结构，使其在运动中有敏捷的运动速度和良好的环境适应性，能用于在磁性材料制成的壁面上运动，实现测量和清洁功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括上底盖、下底板、车轮和车体部件，上底盖和下底板为结构相同的矩形板件,倒角,上底盖和下底板通过第二铜柱连接，车轮分别位于下底板两侧；

所述车体部件包括电池、万向球、直流减速电机、第一铜柱、第二铜柱铜柱、永磁体、滑台、滑台连接件、摄像头连接件、直流减速电机、电机连接件、电机驱动板、上位机控制板和下位机控制板，永磁体位于下底板中间部位，永磁体与下底板通过永磁体连接件连接；两块电机驱动板分别位于上位机控制板与万向球连接件之间，电机驱动板固定在下底板上；四台直流减速电机分别位于两块电机驱动板的两侧，并通过电机连接件与下底板固连，直流减速电机分别与电机驱动板和车轮连接；两个电池连接件与下底板固连，电池位于两个电池连接件之间；万向球与万向球连接件相连接，万向球连接件与下底板上表面连接；

所述滑台与上底盖相连接，滑台连接件和滑台的滑块连接，摄像头连接件和上底盖连接，用于摄像头与摄像头连接件相连接；

所述上位机控制板上分布有多个定位孔，上位机控制板通过第一铜柱与定位孔配合，上位机控制板与上底盖通过第一铜柱固定连接；下位机控制板与第一铜柱连接，第一铜柱与下底板相连接，下位机控制板位于电池的上方；电机驱动板分别与下位机控制板连接，下位机控制板与上位机控制板相连接，摄像头与摄像头连接件配合位于上底盖的前部，摄像头与上位机控制板连接，摄像头进行对数据的读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，使下位机控制板控制相应的直流减速电机的运行。

所述永磁体采用钕铁硼材料。

有益效果

本发明提出的一种多功能磁力爬壁车，采用四轮的轮式结构，磁力爬壁车具备快速轮式的爬行运动，在平坦的路段采用轮式越障模式，爬壁车爬坡的速度较快且稳定。在复杂的路段，爬壁车通过摄像头的图像返回实现灵活的自主避障；摄像头与上位机控制板连接，摄像头对数据读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，下位机控制板与上位机控制板连接，下位机控制板控制相应的电机的运行，实现对电机转速与方向的控制、并且采集和处理各分系统返回的信息与数据。磁力爬壁车具有环境适应性强，能用于在磁性材料制成的地面和墙面上的运动，实现爬壁车直线运动、爬壁车曲线运动和爬壁车停车进行作业功能。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种多功能磁力爬壁车作进一步的详细说明。

图1为本发明磁力爬壁车的俯视图。

图2为本发明磁力爬壁车的仰视图。

图3为本发明磁力爬壁车的上底盖的下表面示意图。

图4为本发明磁力爬壁车的主视图。

图5为本发明磁力爬壁车的下位机控制板示意图。

图6为本发明磁力爬壁车立体图。

图中:

1.下底板 2.万向球连接件 3.万向球 4.电机连接件 5.直流减速电机 6.车轮7.上位机控制板 8.电池 9.电池连接件 10.第一铜柱 11.第二铜柱 12.上底盖 13.摄像头连接件 14.滑台连接件 15.滑台 16.永磁体 17.电机驱动板 18.下位机控制板

具体实施方式

本实施例是一种多功能磁力爬壁车。

参阅图1～图6，本实施例磁力爬壁车由上底盖12、下底板1、车轮6和车体部件组成，其中，上底盖和下底板为结构相同的矩形板件,倒角,上底盖和下底板通过第二铜柱11连接，车轮6分别位于下底板1两侧。上底盖12和下底板1的厚度为3mm，两者的距离为73mm。

车体部件包括电池8、万向球3、直流减速电机5、第一铜柱10、第二铜柱铜柱11、永磁体16、滑台15、滑台连接件14、摄像头连接件13、直流减速电机5、电机连接件4、电机驱动板17、上位机控制板7和下位机控制板18，永磁体16位于下底板中间部位，永磁体16与下底板1通过永磁体连接件连接。两块电机驱动板17分别固定在上位机控制板7与万向球连接件2之间，四台直流减速电机5分别位于两块电机驱动板17的两侧，并通过电机连接件4与下底板1固连。直流减速电机5与电机驱动板17连接，直流减速电机5与车轮6连接，两块电机驱动板与下底板相连接；两个电池连接件9与下底板相连接，电池8位于两个电池连接件9之间。在下底板1上切割出了一个圆形槽，直径大于万向球3的外径，万向球3放置在圆形槽中；万向球3与万向球连接件相连接，万向球连接件与下底板上表面相连接。本实施例中连接方式为万向球连接件2与万向球3的螺杆通过两个螺母进行双向连接，通过螺母调整螺杆与万向球连接件2水平面的相对位置，从而调整永磁体和爬壁车运行面之间的间隙距离，使得爬壁车在获得足够的吸力的情况下正常运行。

滑台15和上底盖12相连接，滑台连接件14和滑台15的滑块相连接，摄像头连接件13和上底盖12相连接。选择使用的摄像头与摄像头连接件13相连接。摄像头连接件13位于上底盖12前端，滑台15位于摄像头连接件13正后方。可使用清洁刷与滑台15上的滑块相连接，滑块的直线运动使清洁刷直线运动，进行清洁工作。

本实施例中,上位机控制板7上分布有四个定位孔，上位机控制板7通过第一铜柱10与定位孔配合，上位机控制板7与上底盖12通过第一铜柱10固定连接；下位机控制板18与第一铜柱10连接，第一铜柱10与下底板相连接，下位机控制板位于电池的上方；下位机控制板18上分布有四个定位孔，定位孔和第一铜柱10配合使下位机控制板18与下底板1固定连接，距离底盘高度为30mm。

电机驱动板17分别与下位机控制板18相连接，下位机控制板18与上位机控制板7连接，摄像头与摄像头连接件13配合位于上底盖12的前部，摄像头与上位机控制板7连接，摄像头进行对数据的读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，使下位机控制板控制相应的电机的运行。

本实施例中磁力爬壁车采用闭环控制系统，实现对电机转速与方向的控制，并且采集和处理各分系统所返回的信息与数据。控制系统控制整个系统按照预定的工作流程运行，并在发生紧急情况时进行应急处理。四个直流减速电机分别与两个电机驱动板17相连接，电机驱动板17分别与下位机控制板18相连接，下位机控制板18与上位机控制板7相连接，摄像头与上位机控制板7相连接。上位机控制板7进行对摄像头数据的读取。上位机控制板7对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板18发出信号，使下位机控制板18控制相应的直流减速电机5的运行。

磁力爬壁车，使用外接电源供电和内部供电结合。内部供电使用4s锂电池。爬壁车大部分时间处于接入电源状态。

磁力爬壁车的运动包括爬壁车直线运动、爬壁车曲线运动和爬壁车停车进行作业功能。

磁力爬壁车直线运动:

滑台处于靠上一端。永磁体提供吸附力，摄像头进行对污渍的扫描搜寻，搜寻到污渍的位置和范围后，测得污渍对于爬壁车的当前距离，进行距离测量，搜寻到一出污渍后停止扫描，爬壁车沿直线驶向目标位置。

磁力爬壁车曲线运动:

调整车轮速度，使得爬壁车沿曲线进行移动。

磁力爬壁车停车进行作业功能:

爬壁车停止，滑台处于靠上一端，滑台的滑块进行移动。

Claims (2)

1.一种多功能磁力爬壁车，其特征在于:包括上底盖、下底板、车轮和车体部件，上底盖和下底板为结构相同的矩形板件,倒角,上底盖和下底板通过第二铜柱连接，车轮分别位于下底板两侧；

所述车体部件包括电池、万向球、直流减速电机、第一铜柱、第二铜柱铜柱、永磁体、滑台、滑台连接件、摄像头连接件、直流减速电机、电机连接件、电机驱动板、上位机控制板和下位机控制板，永磁体位于下底板中间部位，永磁体与下底板通过永磁体连接件连接；两块电机驱动板分别位于上位机控制板与万向球连接件之间，电机驱动板固定在下底板上；四台直流减速电机分别位于两块电机驱动板的两侧，并通过电机连接件与下底板固连，直流减速电机分别与电机驱动板和车轮连接；两个电池连接件与下底板固连，电池位于两个电池连接件之间；万向球与万向球连接件相连接，万向球连接件与下底板上表面连接；

所述滑台与上底盖相连接，滑台连接件和滑台的滑块连接，摄像头连接件和上底盖连接，用于摄像头与摄像头连接件相连接；

所述上位机控制板上分布有多个定位孔，上位机控制板通过第一铜柱与定位孔配合，上位机控制板与上底盖通过第一铜柱固定连接；下位机控制板与第一铜柱连接，第一铜柱与下底板相连接，下位机控制板位于电池的上方；电机驱动板分别与下位机控制板连接，下位机控制板与上位机控制板相连接，摄像头与摄像头连接件配合位于上底盖的前部，摄像头与上位机控制板连接，摄像头进行对数据的读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，使下位机控制板控制相应的直流减速电机的运行。

2.根据权利要求1所述的多功能磁力爬壁车，其特征在于:所述永磁体采用钕铁硼材料。