CN110155202A - 一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置 - Google Patents
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Abstract
一种涉及爬壁机器人技术领域的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：包含车体、驱动装置和磁吸附装置；所述车体为中空的箱体，所述驱动装置包含两组对称设置在车体内腔两侧的驱动电机和减速机，以及两组对称设置在车体外两侧的驱动轮，所述车体同侧的驱动电机、减速机和驱动轮对应传动连接，所述驱动轮轮缘面中间位置设有环绕轮缘面一周的凸起，驱动轮的轮缘面对应该凸起两侧均设有一充气胶轮，且充气胶轮的外缘面高于凸起的外缘面；所述车体一端端面中间位置设有安装架，所述安装架的底部面设有用于保持车体平衡的万向轮；本发明有效解决了传统爬壁机器人无法应对复杂工况的问题。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁机器人技术领域，尤其是涉及一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置。
背景技术
公知的，爬壁机器人作为移动机器人的一类，具有可在导磁性壁面上灵活爬行，携带工具完成一定任务的特点，爬壁机器人以其高效率、低成本、质量稳定，以及能够代替人工执行简单重复、危险性高、劳动强度大的任务等特点正在加速工业化进程，其能够进行大面积钢质表面预处理，如桥梁刚箱体除锈、船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等的需求推动了专用爬壁机器人的设计，尤其在船舶、石化等领域的日常维护作业中，爬壁机器人发挥了极大作用；然而现有技术中的爬壁机器人的行走底盘装置体积比较大、而且工况适用单一型，一机紧适用于单一工况，爬壁机器人普遍存在稳定性欠佳、运动灵活性较差等缺点，要想提高爬壁机器人爬壁的稳定性，就需要增大爬壁机器人磁吸附装置的吸附力，传统增大磁吸附力的方法普遍单纯增加永磁体数量，从而造成磁吸附单元整体重量较重，影响了爬壁机器人爬行的灵活性，现有技术中的爬壁机器人内部结构难以拆卸，维护过程操作复杂，耗时耗力，而且现有爬壁机器人无法满足在立面变斜面，斜面变立面、斜面变负面、负面变斜面等工况下的导磁性壁面上顺利爬行；因此亟需一种用于搭载不同功能模块进行作业，还能在不同工况过渡面下行走作业的爬壁机器人行走底盘装置；
中国专利（公告号：CN206704338U）公开了一种爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，该专利整车虽采用三轮结构布局具备一定的稳定性，但该专利的结够复杂，组装困难，后期难以拆卸维修，且该专利的只设置在驱动轮一侧，整车只适合在单一平面的工况环境下作业，而无法在有多平面组合成过渡面的工况环境下作业；
中国专利（公告号：CN206579730U）公开了一种具有随动万向轮的爬壁机器人底盘，该专利在万向轮内设有磁吸附单元，虽然一定程度上提高了整车应对复杂工况的能力，但万向轮内的磁吸附单元容易将磁性杂质吸附在万向轮轮缘面上，万向轮会被磁性杂质垫高或卡死，从而增加了整车意外跌落的风险。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，包含车体、驱动装置和磁吸附装置；所述车体为中空的箱体，所述驱动装置包含两组对称设置在车体内腔两侧的驱动电机和减速机，以及两组对称设置在车体外两侧的驱动轮，所述车体同侧的驱动电机、减速机和驱动轮对应传动连接，所述驱动轮轮缘面中间位置设有环绕轮缘面一周的凸起，驱动轮的轮缘面对应该凸起两侧均设有一充气胶轮，且充气胶轮的外缘面高于凸起的外缘面；所述车体一端端面中间位置设有安装架，所述安装架的底部面设有用于保持车体平衡的万向轮；
所述磁吸附装置包含两个对称设置在万向轮两侧的磁吸附单元Ⅰ，以及两个对称设置在车体内腔两侧底部的磁吸附单元Ⅱ，所述磁吸附单元Ⅰ与磁吸附单元Ⅱ均为120±10°圆心角的扇环，磁吸附单元Ⅰ的圆心与万向轮的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅰ最外端圆弧半径与万向轮的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅰ圆心角角平分线与车体轴线轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向驱动轮；磁吸附单元Ⅱ的圆心与驱动轮的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅱ最外端圆弧半径与驱动轮的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅱ圆心角角平分线与车体轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向万向轮。
优选的，所述车体及安装架通过连接件安装有用于保护万向轮及两驱动轮的保险杠。
优选的，所述减速机与相应的驱动轮通过安装法兰对应传动连接。
优选的，所述磁吸附单元Ⅰ通过连接板Ⅰ与万向轮的轮架对应紧固连接。
优选的，所述磁吸附单元Ⅱ通过连接板Ⅱ与车体内腔侧壁对应紧固连接。
优选的，所述车体顶部面设有用于安装其他组件的预留孔。
优选的，所述驱动电机的轴线与驱动轮的轴线呈直角分布。
优选的，所述车体两侧壁设有用于散热及减重的开口。
优选的，所述磁吸附单元Ⅰ与磁吸附单元Ⅱ均为120°圆心角的扇环。
优选的，所述磁吸附单元Ⅰ圆心角角平分线与车体轴线呈60°夹角，磁吸附单元Ⅱ圆心角角平分线与车体轴线呈60°夹角。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，结构简单紧凑，易于装配，生产成本较低，工作空间大，负载大，其整车结构基于模块化设计思想，组装以及拆卸维护简单高效，整车采用三轮结构布局稳定可靠，所述磁吸附装置包含两个对称设置在万向轮两侧的磁吸附单元Ⅰ，以及两个对称设置在车体1内腔两侧底部的磁吸附单元Ⅱ，完全改变传统磁吸附排布方式，防止因磁性杂质垫高万向轮或驱动轮而导致整车意外跌落，磁吸附单元Ⅰ与磁吸附单元Ⅱ均为120°圆心角的扇环，有效增大磁吸附角度，从而达到整车能够在立面变斜面，斜面变立面、斜面变负面、负面变斜面等更宽领域过渡面的特殊工况下进行作业，其车体顶部面设有用于安装其他组件的预留孔，能够搭载机械臂和其他工作所需要的机构，有效增加了整车的适应广度；此外，所述车体两侧壁设有用于散热及减重的开口，既能使驱动电机保持良好的散热能力，同时减轻车体自身的重量，进而有效提高整车的负载能力，所述磁吸附单元Ⅰ与磁吸附单元Ⅱ均为120°圆心角的扇环，在保证具备良好吸附力的同时降低了磁吸附装置自身的重量，从而进一步提高了整车的负载能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明在水平工作面作业示意图；
图4为本发明在竖直工作面作业示意图；
图5为本发明在竖直与内倾斜过渡工作面作业示意图；
图6为本发明在负水平工作面作业示意图；
图7为本发明在负水平与内倾斜过渡工作面作业示意图。
图中：1、车体；2、驱动电机；3、减速机；4、驱动轮；5、安装架；6、万向轮；7、磁吸附单元Ⅰ；8、磁吸附单元Ⅱ；9、充气胶轮；10、连接件；11、保险杠；12、安装法兰；13、连接板Ⅰ；14、连接板Ⅱ；15、开口。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1～2，一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，包含车体1、驱动装置和磁吸附装置；所述车体1为中空的箱体，所述驱动装置包含两组对称设置在车体1内腔两侧的驱动电机2和减速机3，以及两组对称设置在车体1外两侧的驱动轮4，所述车体1同侧的驱动电机2、减速机3和驱动轮4对应传动连接，所述驱动电机2能够为伺服电机，且两组驱动电机2既能分别单独控制，又能被同时控制进行驱动作业，即能通过分别单独控制两组驱动电机2，实现两驱动轮4的差速，进而控制整车的转弯，通过同时控制两组驱动电机2，实现两驱动轮4的同步运行，进而实现整车的前进或后退；根据需要，所述驱动电机2的轴线与驱动轮4的轴线呈直角分布，有效减小了分布空间，进而缩减了车体1的体积，所述减速机3与相应的驱动轮4通过安装法兰12对应传动连接，能够使驱动轮4与车体1之间的距离更加紧凑，有利于缩小整车的体积；此外，所述车体1两侧壁设有用于散热及减重的开口15，既能使驱动电机2保持良好的散热能力，同时减轻车体1自身的重量，进而有效提高整车的负载能力；所述驱动轮4轮缘面中间位置设有环绕轮缘面一周的凸起，驱动轮4的轮缘面对应该凸起两侧均设有一充气胶轮9，且充气胶轮9的外缘面高于凸起的外缘面，充气胶轮9能够有效增大运动摩擦力，避免驱动轮4出现打滑的现象；所述车体1一端端面中间位置设有安装架5，所述安装架5的底部面设有用于保持车体1平衡的万向轮6；根据需要，所述车体1及安装架5通过连接件10安装有用于保护万向轮6及两驱动轮4的保险杠11，能够有效保证整车安全性能，在实际作业过程中能够在保险杠11上栓接安全绳，防止整车在复杂工况作业时意外跌落，所述车体1顶部面设有用于安装其他组件的预留孔，能够方便安装其他组件；
所述磁吸附装置包含两个对称设置在万向轮6两侧的磁吸附单元Ⅰ7，以及两个对称设置在车体1内腔两侧底部的磁吸附单元Ⅱ8；根据需要，所述磁吸附单元Ⅰ7通过连接板Ⅰ13与万向轮6的轮架对应紧固连接，所述磁吸附单元Ⅱ8通过连接板Ⅱ14与车体1内腔侧壁对应紧固连接，有效提高了磁吸附装置的安装强度，同时磁吸附装置意外吸附的磁性杂质不会干扰万向轮6以及驱动轮4的正常运行，防止因磁性杂质垫高万向轮6或驱动轮4而导致整车意外跌落，与传统在车轮组内部设置磁吸附装置的方式相比，有效提高了安全性能；所述磁吸附单元Ⅰ7与磁吸附单元Ⅱ8均为120±10°圆心角的扇环；根据需要，所述磁吸附单元Ⅰ7与磁吸附单元Ⅱ8均为120°圆心角的扇环，在保证具备良好吸附力的同时降低了磁吸附装置自身的重量，从而进一步提高了整车的负载能力；所述磁吸附单元Ⅰ7的圆心与万向轮6的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅰ7最外端圆弧半径与万向轮6的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅰ7圆心角角平分线与车体1轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向驱动轮4；磁吸附单元Ⅱ8的圆心与驱动轮4的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅱ8最外端圆弧半径与驱动轮4的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅱ8圆心角角平分线与车体1轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向万向轮6；根据需要，所述磁吸附单元Ⅰ7圆心角角平分线与车体1轴线呈60°夹角，磁吸附单元Ⅱ8圆心角角平分线与车体1轴线呈60°夹角，能够保证磁吸附装置在各种工况中保持良好的吸附力；
实施例一、结合附图3，所述磁吸附装置在整车在水平工作面进行作业的过程中始终保持良好的吸附力；
实施例二、结合附图4～5，所述磁吸附装置能在在整车从竖直工作面A行进至倾斜内过渡工作面B，工作面A与倾斜内过渡工作面B为135～180°夹角，或从倾斜内过渡工作面B行进至竖直工作面A的过程中始终保持良好的吸附力；
实施例三、结合附图6～7，所述磁吸附装置能在整车从负水平工作面A行进至倾斜内过渡工作面B，负水平工作面A与倾斜内过渡工作面B为135～180°夹角，或从倾斜内过渡工作面B行进至负水平工作面A的过程中始终保持良好的吸附力。
实施本发明所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，使用时将整车各个模块按照相应结构进行组装，所述磁吸附装置能给整车提供足够的吸附力，使整车能够在立面变斜面，斜面变立面、斜面变负面、负面变斜面等更宽领域过渡面的特殊工况下进行作业，两组驱动电机2既能分别单独控制，又能被同时控制进行驱动作业，即能通过分别单独控制两组驱动电机2，实现两驱动轮4的差速，进而控制整车的转弯，通过同时控制两组驱动电机2，实现两驱动轮4的同步运行，进而实现整车的前进或后退；所述磁吸附装置包含两个对称设置在万向轮6两侧的磁吸附单元Ⅰ7，以及两个对称设置在车体1内腔两侧底部的磁吸附单元Ⅱ8，即磁吸附装置意外吸附的磁性杂质不会干扰万向轮6以及驱动轮4的正常运行，防止因磁性杂质垫高万向轮6或驱动轮4而导致整车意外跌落，与传统在车轮组内部设置磁吸附装置的方式相比，有效提高了安全性能。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (10)
1.一种过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：包含车体（1）、驱动装置和磁吸附装置；所述车体（1）为中空的箱体，所述驱动装置包含两组对称设置在车体（1）内腔两侧的驱动电机（2）和减速机（3），以及两组对称设置在车体（1）外两侧的驱动轮（4），所述车体（1）同侧的驱动电机（2）、减速机（3）和驱动轮（4）对应传动连接，所述驱动轮（4）轮缘面中间位置设有环绕轮缘面一周的凸起，驱动轮（4）的轮缘面对应该凸起两侧均设有一充气胶轮（9），且充气胶轮（9）的外缘面高于凸起的外缘面；所述车体（1）一端端面中间位置设有安装架（5），所述安装架（5）的底部面设有用于保持车体（1）平衡的万向轮（6）；
所述磁吸附装置包含两个对称设置在万向轮（6）两侧的磁吸附单元Ⅰ（7），以及两个对称设置在车体（1）内腔两侧底部的磁吸附单元Ⅱ（8），所述磁吸附单元Ⅰ（7）与磁吸附单元Ⅱ（8）均为120±10°圆心角的扇环，磁吸附单元Ⅰ（7）的圆心与万向轮（6）的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅰ（7）最外端圆弧半径与万向轮（6）的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅰ（7）圆心角角平分线与车体（1）轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向驱动轮（4）；磁吸附单元Ⅱ（8）的圆心与驱动轮（4）的圆心对应位于同一轴线，磁吸附单元Ⅱ（8）最外端圆弧半径与驱动轮（4）的轮半径比值为1:1.1～1.2，磁吸附单元Ⅱ（8）圆心角角平分线与车体（1）轴线呈60～75°夹角，且夹角尖端朝向万向轮（6）。
2.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述车体（1）及安装架（5）通过连接件（10）安装有用于保护万向轮（6）及两驱动轮（4）的保险杠（11）。
3.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述减速机（3）与相应的驱动轮（4）通过安装法兰（12）对应传动连接。
4.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述磁吸附单元Ⅰ（7）通过连接板Ⅰ（13）与万向轮（6）的轮架对应紧固连接。
5.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述磁吸附单元Ⅱ（8）通过连接板Ⅱ（14）与车体（1）内腔侧壁对应紧固连接。
6.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述车体（1）顶部面设有用于安装其他组件的预留孔。
7.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述驱动电机（2）的轴线与驱动轮（4）的轴线呈直角分布。
8.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述车体（1）两侧壁设有用于散热及减重的开口（15）。
9.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述磁吸附单元Ⅰ（7）与磁吸附单元Ⅱ（8）均为120°圆心角的扇环。
10.如权利要求1所述的过渡面爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置，其特征是：所述磁吸附单元Ⅰ（7）圆心角角平分线与车体（1）轴线60°夹角，磁吸附单元Ⅱ（8）圆心角角平分线与车体（1）轴线呈60°夹角。
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