CN109823423B - 一种无障碍磁吸式行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于设备行走机构技术领域，具体为一种无障碍磁吸式行走机构，包括固定架、行走装置、驱动装置和磁吸装置，其中行走装置安装在固定架上，驱动装置连接行走装置，所述磁吸装置至少包括两个首尾并排设置的磁吸单元；该行走机构设置有浮动安装件，磁吸单元活动连接浮动安装件；浮动安装件上方设置升降机构，使得磁吸单元连同悬架整体可以上下浮动，所述设备安装架固定连接悬架。在遇见障碍物时磁吸装置可以以波浪式顺次局部浮动，从而顺利度过障碍物。同时，当工作设备在下压行走基面的情况下行走时，设置的升降机构可以分解工作设备的重力，避免浮动安装件过度挤压磁吸装置，保证磁吸单元的灵活浮动性能。

Description

一种无障碍磁吸式行走机构

技术领域

本发明属于设备行走机构技术领域，具体为一种无障碍磁吸式行走机构。

背景技术

磁吸行走机构是一种可吸附在磁性金属表面并且进行行走的机构，通常是作为作业设备的运动行走机构，类似于现有的坦克，但磁吸式行走机构可吸附在磁性金属表面且可竖向且沿着金属表面进行任意方向运动，一般用于驱动除锈设备、抛丸设备、喷漆设备等，可以代替人工对人们不便接触的位置进行施工，例如，对轮船壁面的抛丸除锈等工作。由于相关设备及工作环境的特殊性，相关技术整体还处于待开发状态，但根据现有工作环境的特征，以及带有磁吸行走机构的行走状况，理想的磁吸行走机构应该满足一下使用特征：1.行走机构遇见金属表面凸起的焊缝等凸起时，磁吸行走机构可以顺利通过。2.综合考虑行走机构与金属壁面之间的磁力，既不会使磁力过大，导致行走机构与金属壁面摩擦力太大不易行走，又要保证行走机构跨越障碍时，磁力的满足吸附需求(这里指行走机构在非正平面行走时，行走机构与金属壁面之间的磁力满足吸附行走需求，尤其是在顶面行走的情况)。3.磁吸行走机构在非磁性基面移动过程中(指的是在非工作状态下的移动)，作业设备部分可以自动上升离开基面，从而可使设备整体顺利移动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无障碍磁吸式行走机构，该行走机构具有可上下浮动的磁吸装置，在遇见障碍物时磁吸装置可以以波浪式顺次局部浮动，从而顺利度过障碍物，且磁吸机构在磁力的作用下会自动恢复原位，保证磁力大小只在较小的范围内变化，同时，该行走机构与作业设备连接的设备安装架会随着磁力的变小或消失而上升，使作业设备离开基面，从而满足非工作状态下设备可以顺利移动。

为实现上述目的，本发明采用的方案为：一种无障碍磁吸式行走机构，包括固定架、行走装置、驱动装置和磁吸装置，其中行走装置安装在固定架上，驱动装置连接行走装置，行走装置中间形成安装空间，所述磁吸装置安装在行走装置中间的安装空间内。所述磁吸装置至少包括两个首尾并排设置的磁吸单元；该行走机构设置有浮动安装件，磁吸单元活动连接浮动安装件，当磁吸单元遇到障碍物时，磁吸单元向着障碍物凸起的方向浮动。

上述技术方案中，行走装置安装在固定架上，驱动装置可以使机构运动，磁吸装置通过与磁性金属基面相互作用，使机构可以吸附在基面上，达到机构在磁性金属基面上运动的目的，应用浮动安装件设置的磁吸单元的自由度，在遇到障碍物时，磁吸单元在浮动安装件的约束下可以沿着障碍物凸起的方向浮动，使得顺利通过障碍物。

优选地，相邻的磁吸单元首尾相接形成磁吸单元链，在磁吸单元链的首尾端两侧分别安装一组惰轮，且在磁吸单元链的铰接处两侧至少设置一组惰轮；且机构平置时，磁吸单元的最低点高于惰轮的最低点，惰轮的最低点不低于行走装置的最低点。

惰轮的增加一方面可以避免磁吸单元直接接触磁性运动基面，从而防止磁力过大而影响机构整体的移动；另一方面，设置惰轮，在机构经过障碍物时，惰轮先碾压障碍物，同时通过惰轮的浮动来间接带动磁吸单元的浮动，这样可以避免磁吸单元直接接触障碍物，既避免磁吸单元受到摩擦，同时也可以减少机构运动的阻力，提高机构跨越障碍物的性能。

优选地，所述行走装置为履带行走机构，包括前后两个正时轮以及绕过正时轮安装的同步带，正时轮的外周面以及同步带的内壁面上设置相啮合的卡齿；所述驱动装置驱动其中一个正时轮，该正时轮作为主动轮，另一个正时轮为从动轮。采用履带机构作为行走装置，在同步带的作用下，两个正时轮可以同步转动，在主动轮架空情况下，同步带及后面的从动轮可以正常转动，由此可增加该运动机构对工作基面的适应性能。

优选地，该履带行走机构设置张紧装置，张紧装置连接从动正时轮的轮轴，并给该正时轮提供背向主动正时轮的推力，这样可以克服同步带因温度、自身磨损等原因造成的卡齿不能正常啮合的问题，保证履带行走机构的正常运转。

优选地，浮动安装件包括悬架和对称设置在悬架两侧的铰接臂，其中铰接臂上端活动铰接悬架，下端铰接磁吸单元；每个磁吸单元的每一侧均设置两个对称的铰接臂，四个铰接点构成四边形的四个顶点，当磁吸单元经过障碍物时，四个交接点同时转动，从而使磁吸单元向着障碍物凸起的方向浮动，这样可以避免磁吸单元抵触障碍物，保证该机构可以无障碍通行。

优选地，所述磁吸单元包括安装壳和磁体单元，其中安装壳底部开口，磁体单元安装在安装壳内；在磁吸单元的首尾端延伸设置延伸臂，所述惰轮安装在延伸臂上。通过安装壳来固定磁吸单元，同时将惰轮安装在安装壳首尾端的延伸臂上，无论行走机构是正向行走还是逆向行走，在遇到障碍物时，惰轮都会首先碾压障碍物，从而将磁吸单元抬起，使行走机构可以顺利通过障碍物。

优选地，所述惰轮通过轮轴安装在延伸臂上，同组的两个延伸臂之间有辊轮安装在轮轴上，且机构平置时，磁吸单元最底部高于辊轮最低部；在辊轮外周绕装滑动带。

优选地，所述同步带的内圈壁面中部开设平槽，同步带内壁的卡齿位于平槽两侧；所述辊轮下部、滑动带下部均位于同步带中部的平槽中。开设平槽，可以降低磁吸单元的安装位置，在保证磁吸单元不接触同步带的情况下减小磁吸单元与基面之间的距离。

优选地，所述悬架上方设置升降机构，使得磁吸单元连同悬架整体可以上下浮动，所述设备安装架固定连接悬架，设备安装架用于连接作业设备，将两个行走机构安装在作业设备的两侧。当行走机构在非工作基面(非磁性基面)行走时，磁吸单元与基面之间的磁力消失，此时升降机构推动悬架上移，设备安装架跟着上移，致使作业设备的下部也会离开基面，由此可避免作业设备的底部剐蹭基面，从而可使设备整体顺利移动。

优选地，所述升降机构包括上连架、四组伸缩轴和弹簧，其中伸缩轴活动穿过固定架，其上端固定连接上连架，下端固定连接悬架，弹簧套在伸缩轴上，且位于固定架和上连架之间。弹簧给升降机构提供向上的弹力，当磁力消失时，弹簧推动升降机构上升，这样的升降机构结构稳定，运动顺畅，而且便于维修。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例在固定架半剖状态的透视图。

图2为本发明实施例在固定架半剖状态的平面结构示意图。

图3为本发明实施例中运动部件的连接关系的平面结构示意图。

图4为本发明实施例中磁吸机构以及升降机构与同步带的位置关系示意图。

图5为本发明实施例中磁吸机构的浮动安装结构示意图。

图6为本发明实施例中磁吸机构的具体结构示意图。

图7为本发明实施例中的张紧装置的安装结构示意图。

图中：固定架1、正时轮2、同步带3、驱动装置4、磁吸单元5、浮动安装件6、升降机构7、惰轮8、设备安装架9、辊轴10、滑动带11、张紧装置12、辊轮13、平槽31、安装壳51、磁体单元52、延伸臂53、悬架61、铰接臂62、上连架71、伸缩轴72、弹簧73、限位轴架121、导向轴122、压缩弹簧123、卡口124。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

参阅图1-3，为本发明提供的一种无障碍磁吸式行走机构的实施，包括固定架1、行走装置、驱动装置4和磁吸装置。

其中行走装置为履带行走机构，包括前后两个正时轮2以及绕过正时轮2安装的同步带3，两个正时轮2分别安装在固定架1的前部和后部，正时轮2的外周面以及同步带3的内壁面上设置相啮合的卡齿；所述驱动装置4包括驱动电机以及变速箱机构，变速箱连接前部的正时轮2的的轮轴，驱动电机连接变速箱，该正时轮2作为主动轮，后部的正时轮为从动轮，且在从动正时轮2上安装张紧装置12。另外，所用同步带3的内圈壁面中部开设平槽31，同步带3内壁的卡齿位于平槽31两侧。

如图7所示，该实施例中，张紧装置包括固定安装在固定架1两侧的限位轴架121，限位轴架121内安装导向轴122，在从动正时轮2的轮轴两端开设卡口124，并卡在导向轴122上，在导向轴122上套装压缩弹簧123，该弹簧的自由端顶着正时轮2的轮轴，并向后推动该轮轴。这样结构的张紧装置具有持续的推力，不需要人工调整就可以对同步带进行实时张紧。

实施例中所用磁吸装置包括三组相连设置的磁吸单元5，并安装在同步带之间形成的空间内，同时在同步带之间设置浮动安装件6，该安装件包括位于磁吸单元5上方的悬架61，磁吸单元5两侧均通过两个呈“V”型对称设置的铰接臂62铰接悬架61，四个铰接点构成四边形的四个顶点，当磁吸单元经过障碍物时，铰接臂62转动，从而使磁吸单元向着障碍物凸起的方向浮动，这样可以避免磁吸单元抵触障碍物，保证该机构可以无障碍通行。

在上述技术方案中，行走装置安装在固定架1上，在驱动装置4的作用下，可以使机构运动，磁吸装置通过与金属基面相互作用，从而使机构可以吸附在基面上，满足机构在磁性金属基面上运动的目的，应用浮动安装件6设置的磁吸单元5的自由度，在遇到障碍物时，磁吸单元5在浮动安装件6的约束下可以沿着障碍物凸起的方向浮动，从而顺利通过障碍物。

参阅图6，实施例中，磁吸单元5的具体结构包括安装壳51和磁体单元52，其中安装壳51底部开口，磁体单元52安装在安装壳51内；在磁吸单元5的首尾端延伸设置延伸臂53，延伸臂53之间通过轮轴安装惰轮8，惰轮8分别位于同步带3的两侧；且同组的两个延伸臂53之间有辊轮13安装在轮轴上，且机构平置时，磁吸单元5最低部高于辊轮13最低部，辊轮13最低部高于惰轮8最底部，惰轮8的最低点等于行走装置的最低点，即惰轮8直接接触行走基面；在辊轮13外周绕装滑动带11，且辊轮13下部、滑动带11下部均位于同步带3中部的平槽31中。通过安装壳51来固定磁吸单元，同时将惰轮8安装在安装壳51首尾端的延伸臂上，无论行走机构是正向行走还是逆向行走，在遇到障碍物时，惰轮8都会首先碾压障碍物，从而将磁吸单元抬起，使行走机构可以顺利通过障碍物。

惰轮的增加一方面可以避免磁吸单元5直接接触磁性运动基面，从而防止磁力过大而影响机构整体的移动；另一方面，设置惰轮，在机构经过障碍物时，惰轮直接碾压障碍物并浮动，从而带动磁吸单元5的浮动，这样可以避免磁吸单元直接接触障碍物，既避免磁吸单元受到摩擦，同时也可以减少机构运动的阻力，增加机构跨越障碍物的性能。

参阅图3和4，所述悬架61上方设置升降机构7，使得磁吸单元5连同悬架61整体可以上下浮动，而设备安装架9固定连接悬架61。该升降机构7包括上连架71、四组伸缩轴72和弹簧73，其中伸缩轴72活动穿过固定架1，其上端固定连接上连架71，下端固定连接悬架61，弹簧73套在伸缩轴72上，且位于固定架1和上连架71之间。

设备安装架9用于连接作业设备，将两个行走机构安装在作业设备的两侧，当行走机构所载工作设备在下压行走基面的情况下行走时(这里主要指磁性工作表面)，在升降机构的作用下，弹簧会间接给作业设备提供垂直于作业面的反向推力，即相当于固定架1会负载一部分部分工作设备对工作基面产生的压力，从而避免磁吸单元5因承受过大的压力而不能灵活浮动。同时，在非工作基面(非磁性基面)行走时，磁吸单元5与基面之间的磁力消失，此时升降机构推动悬架61上移，设备安装架9跟着上移，这时作业设备的下部也会离开基面，这样可以避免作业设备的底部剐蹭基面，从而可以使设备整体顺利移动。同时，需要说明的是，对于安装架9的连接位置，也可以直接连接升降机构的上连接架71，同样可以实现升降架的上述功能；对于该行走机构，同样可以将履带行走机构更换为四轮行走机构。

本发明结构合理，通过活动设置磁吸单元，可以使行走机构经过类似焊缝的障碍物时灵活上浮，从而避免磁吸单元抵触障碍物，保证机构的正常行走，另外，机构设置了与磁吸单元关联的升降机构，当设备在地面行走时，磁吸单元的吸附力消失，与安装架9连接的作业设备也会抬升一段距离，使其底部离开地面，从而便于设备移动，该行走机构可以解决磁吸式作业设备在工作中常遇见的问题，实现很多人工难以完成的工作；同时，设置的升降机构也可以缓解工作设备对磁吸单元产生的压力，避免影响磁吸单元5的灵活性，从而保证该行走机构的无障碍行走性能。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无障碍磁吸式行走机构，包括固定架、行走装置、驱动装置和磁吸装置，其中行走装置安装在固定架上，驱动装置连接行走装置，行走装置中间形成安装空间，所述磁吸装置安装在行走装置中间的安装空间内，其特征在于：所述磁吸装置至少包括两个首尾并排设置的磁吸单元；该行走机构设置有浮动安装件，磁吸单元活动连接浮动安装件，当磁吸单元遇到障碍物时，磁吸单元向着障碍物凸起的方向浮动；所述浮动安装件上设置设备安装架；

该行走机构设置升降机构，浮动安装件包括悬架，升降机构连接在在悬架上方，使得磁吸单元、浮动安装件和设备安装架整体可以上下浮动。

2.如权利要求1所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：相邻的磁吸单元首尾相接形成磁吸单元链，在磁吸单元链的首尾端两侧分别安装一组惰轮，且在磁吸单元链的相接处两侧至少设置一组惰轮；且机构平置时，磁吸单元的最低点高于惰轮的最低点，惰轮的最低点不低于行走装置的最低点。

3.如权利要求2所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：所述行走装置为履带行走机构，包括前后两个正时轮以及绕过正时轮安装的同步带，正时轮的外周面以及同步带的内壁面上设置相啮合的卡齿；所述驱动装置驱动其中一个正时轮，该正时轮作为主动轮，另一个正时轮作为从动轮；同一组惰轮之间的距离大于同步带的宽度。

4.如权利要求3所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：该行走机构设置张紧装置，张紧装置连接从动正时轮的轮轴，并给该从动正时轮提供背向主动正时轮的推力。

5.如权利要求1所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：浮动安装件还对称设置在悬架两侧的铰接臂，其中铰接臂上端活动铰接悬架，下端铰接磁吸单元；每个磁吸单元的每一侧均对称设置两个铰接臂。

6.如权利要求3所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：所述磁吸单元包括安装壳和磁体单元，其中安装壳底部开口，磁体单元安装在安装壳内；在磁吸单元的首尾端延伸设置延伸臂，所述惰轮安装在延伸臂上。

7.如权利要求6所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：所述惰轮通过轮轴安装在延伸臂上，同组的两个延伸臂之间有辊轮安装在轮轴上，且机构平置时，磁吸单元最底部高于辊轮最低部；在辊轮外周绕装滑动带。

8.如权利要求7所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：所述同步带的内圈壁面中部开设平槽，同步带内壁的卡齿位于平槽两侧；所述辊轮下部、滑动带下部均位于同步带中部的平槽中。

9.如权利要求1所述的一种无障碍磁吸式行走机构，其特征在于：所述升降机构包括上连架、四组伸缩轴和弹簧，其中伸缩轴活动穿过固定架，其上端固定连接上连架，下端固定连接浮动安装件，弹簧套在伸缩轴上，且位于固定架和上连架之间。