CN110435352A - 一种越障磁轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种越障磁轮，包括磁铁模块、设在磁铁模块外侧的越障机构、轮轴，越障机构包括设在磁铁模块外侧的第一轮块，磁铁模块与第一轮块相切，磁铁模块与轮轴连接。本发明针对接触时轮式爬壁机器人越障性能差，解决爬壁机器人在垂直壁面遇到焊缝，铆钉等障碍工作困难的问题，该磁轮结构紧凑，体积小，驱动方式简单，能够轻松越过障碍物或壁面。
Description
技术领域
本发明涉及磁吸附爬壁机器人或机械车用行走轮，尤其是涉及一种越障磁轮。
背景技术
爬壁机器人典型应用包括核设施的维护，大型飞机蒙皮外部的检查以及高层建筑，船体的清洁。在这些工作中，常常会遇到一些障碍，如铆钉，相交的平面和焊缝等。因此，良好的越障能力是爬壁机器人需要具备的基本功能之一。采用传统的轮式机器人能够在平面中灵活运动，但无法较好的完成越障运动。
专利号为CN201220114159.2，名称为一种改进的组合磁轮，该专利公开了磁轮的结构，主要增强了边导磁轮和中间的导磁轮轮面和壁面的摩擦力，但是该磁轮结构复杂，越障效率不高，在垂直壁面遇到焊缝、铆钉等障碍时容易产生工作困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种越障磁轮，针对接触时轮式爬壁机器人越障性能差，解决爬壁机器人在垂直壁面遇到焊缝、铆钉等障碍工作困难的问题，该磁轮结构紧凑，体积小，驱动方式简单，能够轻松越过障碍物或壁面。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种越障磁轮，包括磁铁模块、设在磁铁模块外侧的越障机构、轮轴，越障机构包括设在磁铁模块外侧的第一轮块，磁铁模块与第一轮块相切，磁铁模块与轮轴连接。磁轮通过磁铁模块吸附在壁面上，磁轮运动时，磁轮遇到壁面或障碍物，磁铁模块相对第一轮块做内切运动使磁轮完成壁面过渡或翻越障碍物。磁铁模块能相对所述第一轮块做内切运动过程为第一轮块由于接触壁面或障碍物，保持静止，此时磁铁模块仍要做旋转运动，磁铁模块与第一轮块相切面产生较大的摩擦力，使第一轮块沿相切面向上运动，同时，磁铁模块受到壁面的吸引力作用给第一轮块向上运动提供动力，使磁轮完成壁面过渡或翻越障碍物。通过上述技术方案，针对接触时轮式爬壁机器人越障性能差，解决爬壁机器人在垂直壁面遇到焊缝，铆钉等障碍工作困难的问题，该磁轮结构紧凑，体积小，驱动方式简单。
作为优选，磁铁模块包括与第一轮块相切的第二轮块，第二轮块设在第一轮块内，第二轮块与轮轴连接。磁轮通过磁铁模块吸附在壁面上，磁轮运动时，磁轮遇到其他壁面或障碍物，第二轮块相对第一轮块做内切运动使磁轮完成壁面过渡或翻越障碍物。第二轮块能相对所述第一轮块做内切运动过程为第一轮块由于接触壁面或障碍物，保持静止，此时第二轮块仍要做旋转运动，第二轮块与第一轮块相切面产生较大的摩擦力，使第一轮块沿相切面向上运动，使磁轮完成壁面过渡或翻越障碍物。轮轴外侧会连接有动力装置，如电机，动力装置给第二轮块做旋转运动提供动力。
作为优选，还包括设在第一轮块外侧的限位块，限位块与轮轴连接。通过限位块的设置，防止第一轮块向外偏移或倒地。
作为优选，磁铁模块还包括磁铁、设在磁铁外侧的衔铁，磁铁、衔铁均与轮轴连接。磁铁为圆环形，衔铁为圆形，导磁材料；衔铁分布于磁铁两侧，通过磁力吸附连接。
作为优选，磁铁、衔铁、第二轮块、限位块上均设有中心孔，轮轴穿过中心孔分别与磁铁、衔铁、第二轮块、限位块连接。
作为优选，第一轮块为圆环滚动件，第二轮块为圆滚动件。
作为优选，第一轮块内侧设有内凹的第一齿部，第二轮块外侧设有凸起的第二齿部，第一齿部与第二齿部相啮合。
作为优选，第一轮块外侧设有滚花直纹。通过滚花直纹的设置，增加第一轮块与壁面、障碍物的摩擦力，便于磁轮翻越障碍物。
本发明具有的有益效果是：
本发明针对接触时轮式爬壁机器人越障性能差，解决爬壁机器人在垂直壁面遇到焊缝、铆钉等障碍工作困难的问题，该磁轮结构紧凑，体积小，驱动方式简单，能够轻松越过障碍物或壁面。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的磁铁和衔铁的结构示意图。
图3是图1中第一轮块和第二轮块的一种结构示意图。
图4是图1中第一轮块和第二轮块越障时的剖视图。
图5是本发明另一种结构爆炸图。
图6是图5的整体结构示意图。
图7是图5的越障示意图。
图中：1、磁铁模块，10、磁铁，11、衔铁，12、第二轮块，121、第二齿部，2、第一轮块，21、滚花直纹，22、第一齿部，3、限位块，4、中心孔，5、轮轴，6、挡圈
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1-4所示，本发明一种越障磁轮，包括磁铁模块1、设在磁铁模块1外侧的越障机构、轮轴5，越障机构包括设在磁铁模块1外侧的第一轮块2，磁铁模块1与第一轮块2相切，磁铁模块1与轮轴5连接。
磁铁模块1包括与第一轮块2相切的第二轮块12，第二轮块12设在第一轮块2内，第二轮块12与轮轴5连接。
还包括设在第一轮块2外侧的限位块3，限位块3与轮轴5连接。
磁铁模块1还包括磁铁10、设在磁铁10外侧的衔铁11，磁铁10、衔铁11均与轮轴5连接。
磁铁10、衔铁11、第二轮块12、限位块3上均设有中心孔4，轮轴5穿过中心孔4分别与磁铁10、衔铁11、第二轮块12、限位块3连接。
第一轮块2内侧设有内凹的第一齿部22，第二轮块12外侧设有凸起的第二齿部121，第一齿部22与第二齿部121相啮合。第一齿部22与第二齿部121啮合是相切的一种方式。
第一轮块2外侧设有滚花直纹21。
限位块3外侧还设有挡圈6，挡圈6与轮轴5连接。
磁轮通过磁铁10吸附在地面上，磁轮运动时，磁轮遇到障碍物时，第二轮块12上的第二齿部121与第一轮块2上的第一齿部22不断啮合，第二轮块12带动第一轮块2转动，使磁轮翻越障碍物。第二轮块12上的第二齿部121与第一轮块2上的第一齿部22不断啮合的过程为第一轮块12由于接触障碍物，保持静止，此时第二轮块12由于轮轴5带动仍要做旋转运动，第二轮块12上的第二齿部121啮合带动第一齿部22转动，从而带动第一轮块2转动，使第一轮块2翻越障碍物。轮轴5外侧会连接有动力装置，如电机，动力装置给第二轮块12做旋转运动提供动力。
实施例2
如图5-7所示，本实施例与实施例1的区别在于，第一轮块2为圆环滚动件，第二轮块12为圆滚动件。磁轮通过磁铁10吸附在壁面上，磁轮运动时，磁轮遇到壁面，第二轮块12相对第一轮块2做内切运动使磁轮完成壁面过渡。第二轮块12能相对所述第一轮块2做内切运动过程为第一轮块12由于接触壁面，保持静止，此时第二轮块12仍要做旋转运动，第二轮块12与第一轮块2相切面产生较大的摩擦力，使第一轮块2沿相切面向上运动，同时，磁铁10受到壁面的吸引力作用给第一轮块12向上运动提供动力，使磁轮完成壁面过渡。轮轴5外侧会连接有动力装置，如电机，动力装置给第二轮块12做旋转运动提供动力。
如图7所示，单个磁轮在壁面运动时包括如下步骤：
步骤一，磁轮在位置A，水平面运动时，磁轮通过磁铁模块1吸附在壁面上，轮轴5开始转动时，与轮轴5连接的第二轮块12随之转动，第一轮块2在第二轮块12的作用力下向前运动。
步骤二，磁轮在位置B碰到相交壁面，第一轮块2首先接触另一壁面，保持静止，此时第二轮块12仍要做旋转运动，所以在第二轮块12与第一轮块2相切面产生较大的摩擦力，使第一轮块2沿相切面向上运动，同时，磁铁模块1受到另一壁面的吸引力作用，该作用力也给第二轮块12向上运动提供动力，使磁轮能够较轻松的完成壁面过渡。
步骤三，磁轮完成壁面过渡后在竖直平面运动，此时磁铁模块1提供足够的吸附力使磁轮与壁面之间产生较大的摩擦力，防止磁轮掉落。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种越障磁轮，其特征在于：包括磁铁模块(1)、设在磁铁模块(1)外侧的越障机构、轮轴(5)，越障机构包括设在磁铁模块(1)外侧的第一轮块(2)，磁铁模块(1)与第一轮块(2)相切，磁铁模块(1)与轮轴(5)连接。
2.根据权利要求1所述的越障磁轮，其特征在于：磁铁模块(1)包括与第一轮块(2)相切的第二轮块(12)，第二轮块(12)设在第一轮块(2)内，第二轮块(12)与轮轴(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的越障磁轮，其特征在于：还包括设在第一轮块(2)外侧的限位块(3)，限位块(3)与轮轴(5)连接。
4.根据权利要求3所述的越障磁轮，其特征在于：磁铁模块(1)还包括磁铁(10)、设在磁铁(10)外侧的衔铁(11)，磁铁(10)、衔铁(11)均与轮轴(5)连接。
5.根据权利要求4所述的越障磁轮，其特征在于：磁铁(10)、衔铁(11)、第二轮块(12)、限位块(3)上均设有中心孔(4)，轮轴(5)穿过中心孔(4)分别与磁铁(10)、衔铁(11)、第二轮块(12)、限位块(3)连接。
6.根据权利要求2或4或5所述的越障磁轮，其特征在于：第一轮块(2)为圆环滚动件，第二轮块(12)为圆滚动件。
7.根据权利要求6所述的越障磁轮，其特征在于：第一轮块(2)内侧设有内凹的第一齿部(22)，第二轮块(12)外侧设有凸起的第二齿部(121)，第一齿部(22)与第二齿部(121)相啮合。
8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的越障磁轮，其特征在于：第一轮块(2)外侧设有滚花直纹(21)。
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