CN111497961A - 一种电磁吸附式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电磁吸附式爬壁机器人。包括车辆底盘，车辆底盘上的底部两侧均设置有固定桩组，固定桩组包括多个固定桩，各固定桩的底部均固定有驱动电机，各驱动电机的驱动轴均朝向车辆底盘的外侧，各驱动电机的驱动轴均安装有电磁轮；车辆底盘上设置有把手、吊装环、挂钩，车辆底盘的底部还安装有永磁铁，车辆底盘上还安装有吊装机构，吊装臂的一端连接在固定台上、另一端与挂钩连接；车辆底盘上还安装有控制器，各驱动电机均与控制器电性连接，控制器还用于控制电磁轮中线圈的电流大小；电磁轮的外周侧还安装有压力传感器。通过采用本发明的电磁吸附式爬壁机器人，保证了吸附固定效果，还实现了对电磁轮吸附力的调节和监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁吸附式爬壁机器人。
背景技术
目前，爬壁机器人在垂直金属面板上吸附爬行的方式有多种，永磁性吸附法较为常见。永磁性吸附法是指爬壁机器人在携带永磁铁的情况下，利用永磁铁的吸附力吸附在直面或者曲面钢铁制品表面的方法。
现有船舶表面作业的爬壁机器人的重量和体积较大，当它直接吸附在船舶表面进行喷砂除锈和涂装作业时，容易因自身吸附力不足而导致爬壁机器人从钢板表面脱落下来，难以满足不同工况下的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁吸附式爬壁机器人，用于解决现有技术中电磁吸附式爬壁机器人容易从钢板表面脱落的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电磁吸附式爬壁机器人，采用如下的技术方案：
一种电磁吸附式爬壁机器人包括车辆底盘，所述车辆底盘上的底部两侧均设置有固定桩组，所述固定桩组包括沿着车辆底盘的前后方向间隔设置的多个固定桩，各固定桩的底部均固定有驱动电机，各驱动电机的驱动轴均朝向车辆底盘的外侧，各驱动电机的驱动轴均安装有电磁轮，所述电磁轮的内部设置有用于产生吸附力的线圈和铁芯；所述车辆底盘的左右两侧均设置有把手，所述车辆底盘的前侧设置有吊装环，所述车辆底盘的后侧设置有挂钩，所述车辆底盘的底部还安装有永磁铁，所述车辆底盘上还安装有吊装机构，所述吊装机构包括固定台、吊装臂以及吊钩，所述固定台可拆固定在车辆底盘的顶部，所述吊装臂的一端连接在固定台上、另一端与挂钩连接；所述车辆底盘上还安装有控制器，各驱动电机均与控制器电性连接，所述控制器导线连接有控制箱，所述控制器还用于控制电磁轮中线圈的电流大小、以实现对电磁轮吸附力的调节；所述电磁轮的外周侧还安装有压力传感器，所述压力传感器用于监测电磁轮和吸附面之间压力的大小。
进一步地，所述车辆底盘的底部设置有两条并行的条形固定块，两个条形固定块均沿着前后方向延伸设置，两个所述固定桩组分别设置在对应条形固定块的底部位置。
进一步地，车辆底盘两侧的把手分别与对应的条形固定块连接固定。
进一步地，所述把手包括两个并行设置的直杆部以及连接在两个直杆部之间的U型部，所述直杆部沿着车辆底盘左右方向延伸设置，所述U型部与直杆部垂直设置。
进一步地，所述挂钩有两个，两个挂钩分别固定在对应条形固定块的后侧。
进一步地，所述永磁铁固定在两个条形固定块之间，所述永磁铁的底面与各电磁轮的底部间隔设定距离。
进一步地，两个所述固定桩组的各固定桩均导向滑移装配在条形固定块上，各固定桩和条形固定块之间还设置有将固定桩固定在条形固定块设定位置处的定位销。
进一步地，所述固定桩上设置有条形固定块横向插入的引导槽，所述引导槽的内槽底和条形固定块的底面上均设置有相互咬合的锯齿纹。
进一步地，所述吊装环包括两个并行的连接杆以及穿设在两个连接杆上的固定销，所述两个连接杆沿着车辆底盘的前后方向延伸设置。
进一步地，所述车辆底盘的底部还设置有顶推杆，所述顶推杆与车辆底盘垂直设置，所述顶推杆用于将车辆底盘顶离吸附面，所述顶推杆与控制器电性连接。
本发明实施例一种电磁吸附式爬壁机器人与现有技术相比，其有益效果在于：通过采用本发明的电磁吸附式爬壁机器人，使用过程中电磁轮和永磁铁会产生双重吸附作用力，从而保证了吸附固定效果，避免了爬壁机器人容易从吸附面上脱离的问题。另外，本发明中各电磁轮的吸附力可以通过控制器控制线圈中电流的大小进行调节，从而使得爬壁机器人能够针对不同的工况对吸附力的大小进行调节，节约了电能损耗。由于电磁轮上安装有压力传感器，压力传感器能够能够实时的监测电磁轮和吸附面之间的压力，操作人员可以通过监测的数据直观的获知压力大小，从而方便将吸附力调至最优的大小，这样一方面能够保证爬壁机器人的正常工作，另一方面还避免了磁力过大而导致耗能过大的情况。
附图说明
图1是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的车辆底盘主视示意图；
图3是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的车辆底盘右视示意图；
图4是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的车辆底盘仰视示意图；
图5是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的吊装机构主视示意图；
图6是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的吊装机构立体示意图；
图7是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的控制箱结构示意图；
图8是本发明实施例的电磁吸附式爬壁机器人的电磁轮内部结构示意图。
图中，1-控制箱，2-控制器，3-车辆底盘，4-固定台，5-吊装臂，6-吊钩，7-吊装环，8-条形固定块，9-永磁铁，10-把手，11-电磁轮，12-挂钩，13-固定桩，14-驱动电机，15-连接杆，16-固定销，17-压力传感器，18-线圈，19-铁芯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图8所示，本发明实施例优选实施例的一种电磁吸附式爬壁机器人。电磁吸附式爬壁机器人包括车辆底盘3，所述车辆底盘3上的底部两侧均设置有固定桩组，所述固定桩组包括沿着车辆底盘3的前后方向间隔设置的多个固定桩13，各固定桩13的底部均固定有驱动电机14，各驱动电机14的驱动轴均朝向车辆底盘3的外侧，各驱动电机14的驱动轴均安装有电磁轮11，所述电磁轮11的内部设置有用于产生吸附力的线圈18和铁芯19；所述车辆底盘3的左右两侧均设置有把手10，所述车辆底盘3的前侧设置有吊装环7，所述车辆底盘3的后侧设置有挂钩12，所述车辆底盘3的底部还安装有永磁铁9，所述车辆底盘3上还安装有吊装机构，所述吊装机构包括固定台4、吊装臂5以及吊钩6，所述固定台4可拆固定在车辆底盘3的顶部，所述吊装臂的一端连接在固定台4上、另一端与挂钩12连接；所述车辆底盘3上还安装有控制器2，各驱动电机14均与控制器2电性连接，所述控制器2导线连接有控制箱1，所述控制器2还用于控制电磁轮11中线圈18的电流大小、以实现对电磁轮吸附力的调节；所述电磁轮11的外周侧还安装有压力传感器17，所述压力传感器17用于监测电磁轮和吸附面之间压力的大小。
具体而言，本实施例中车辆底盘3为一块矩形平板，车辆底盘3的上方安装有控制器2和吊装机构，控制器2位于车辆底盘3的后侧，吊装机构位于车辆底盘3的前侧。本实施例中控制器2通过导线与控制箱1电性连接，控制箱1的结构如图7所示，控制箱1用于向控制器2发送命令信号，而控制器2则用于驱动各驱动电机14转动。如图5和图6所示，本实施例中吊装机构包括固定台4、吊装臂5以及吊钩6，固定台4也为矩形板状，固定台4通过螺栓固定在车辆底盘3上，吊装臂5则固定在固定台4上，吊装臂5的自由端连接有吊钩6。本实施例中吊装臂5为伸缩式吊装臂5。当需要在船舶表面进行作业时，通过将吊钩6与外界吊装绳索钩挂，吊钩6和绳索之间的牵引力会拉拽车辆底盘3，从而使得车辆底盘3能够安全稳定的吸附在船舶表面上。
为了进一步保证爬壁机器人操作的安全性，本实施例中在车辆底盘3的前侧还安装有吊装环7。如图4所示，本实施例中吊装环7包括两个并行设置的连接杆15，两个连接杆15均沿着车辆底盘3的前后方向延伸设置。两个连接杆15之间还穿设有一根固定销16。爬壁机器人在使用过程中，将吊装绳索的一端与吊装环7连接固定、另一端与船舶栏杆连接固定，这样当爬壁机器人从船舶表面脱落时，吊装绳索能够及时的拉拽住车辆底盘3，从而进一步避免了爬壁机器人坠落的风险。
如图3和图4所示，本实施例中在车辆底盘3的底部固定有两个并行设置的条形固定块8，条形固定块8为长方体状，两个条形固定块8分别沿着车辆底盘3的左右边沿延伸设置。为了方便人工移动车辆底盘3，本实施例中在两个条形固定块8上分别焊接固定有一个把手10，两个把手10分别朝向车辆底盘3左右两侧并镜像对称设置。如图3所示，本实施例中两个把手10均包括并行设置的直杆部以及连接在两个直杆部之间的U型部，本实施例中直杆部沿着车辆底盘3的左右方向延伸设置，两个直杆部的一端均焊接固定在对应条形固定块8的外侧面上，而U型部的前后两侧则分别与对应的直杆部一体成型设置。本实施例中U型部与对应直杆部垂直设置，U型部向车辆底盘3的底部弯折。当操作人员需要将车辆底盘3放置在相应位置处时，通过握住两个把手10即可实现对车辆底盘3的搬运。
本实施例中两个固定桩组分别设置在对应的条形固定块8上，本实施例中各固定桩组均包括两个固定桩13，两个固定桩13沿着条形固定块8的延伸方向间隔设置，为了提高固定桩13的固定效果，本实施例中在各固定桩13的顶部设置有供条形固定块8横向插入的引导槽，本实施例中固定桩13通过螺栓或焊接的方式与条形固定块8固定连接。本实施例中各固定桩13的底部均固定有一个驱动电机14，驱动电机14为防爆电机。各驱动电机14的驱动轴均朝向车辆底盘3的外侧。本实施例中各驱动电机14的驱动轴上均安装有一个电磁轮11，当四个驱动电机14转动时会带动电磁轮11转动，从而实现车辆底盘3的移动。在其他实施例中，为了实现电磁轮11位置的调整，各固定桩13可以导向滑移装配在对应的条形固定块8上，例如固定桩13引导槽的两侧槽壁上均设置有一条凸起，对应条形固定块8的左右两侧均设置有供凸起横向插入的条形槽，凸起可以在条形槽内滑动，凸起和条形槽的设置使得固定桩13仅能够沿着条形固定块8的延伸方向移动，而不能发生横向移动。为了实现对固定桩13的固定，固定桩13上还螺纹装配有定位销，当固定桩13移动至条形固定块8的设定位置处后，通过拧紧定位销，定位销会顶压在条形固定块8上，从而限制了固定块沿着条形固定块8沿着延伸方向的移动。为了进一步避免固定桩13的移动，引导槽的内槽底和条形固定块8的底面上均设置有相互咬合的锯齿纹，通过锯齿纹的相互挡止避免了固定桩13的移动。
本实施例中永磁体安装在两个条形固定块8之间，永磁体为长方体状，永磁体的底面与各电磁轮11的底部间隔设定距离，这样能够避免永磁体与船舶侧壁接触而造成车辆底盘3摩擦阻力较大的情况。
本实施例中在两个条形固定块8的尾端均固定有一个挂钩12，挂钩12用于与绳索固定连接，这样在作业过程中，工作人员可以通过拉动绳索来实现对车辆底盘3位置和方向的调整。
如图8所示，为了实现对电磁轮吸附力的调节，本实施例中的电磁轮包括金属外壳，还包括镶嵌在金属外壳内部的线圈18和铁芯19，本实施例中线圈18与控制器电性连接，控制器能够对线圈18中电流的大小进行调节，从而实现对电磁轮电磁力大小的调节。需要说明的是，由于电磁轮是要随着驱动电机转动的，为了使得电磁轮中的线圈18能够与控制器电路接通，本实施例中在电磁轮上还安装有电滑环，电滑环的设置避免了电磁轮的转动会缠绕导线的情况。为了使得操作人员能够直观的获知电磁轮和吸附面之间的压力，如图3和图4所示，本实施例中在四个电磁轮的外周侧均镶嵌有一圈压力传感器17，在电磁轮沿着吸附面滚动的过程中，压力传感器17会实时获知电磁轮和吸附面之间的压力值，本实施例中压力传感器17监测的压力信号也通过电滑环向外界连通，在其他实施例中压力传感器17也可以配置有专门的电源和发射器，其中电源用于向压力传感器17供电，发射器则用于将监测的压力信号传输至相应设备，例如手机等。操作人员通过接收到的压力信号可以在相应设备上直观的获知压力数值，然后根据压力数值可以优化调整流过线圈18的电流大小，并将电流调至最优的大小，即既能满足电磁轮的吸附要求，也能尽可能的将电流调至最小。
在其他实施例中，为了方便将车辆底盘3从船舶舱壁上拆下，车辆底盘3上还可以安装有顶推杆，顶推杆为电动推杆，顶推杆与控制器2电性连接。顶推杆的顶推方向与车辆底盘3垂直。当需要将车辆底盘3从船舶舱壁上取下时，可以首先通过控制器2槽孔电动推杆伸出，伸出的电动推杆会顶推在船舶舱壁上，从而能够将车辆底盘3推离船舶舱壁。
本发明的工作过程为：当需要作业时，将车辆底盘3放置在船舶舱壁上，由于电磁轮11和永磁铁9的吸附作用，车辆底盘3会被吸附在船舶舱壁上，然后通过控制箱1操作控制器2，而控制器2又会控制各驱动电机14转动，从而实现车辆底盘3在船舶舱壁上的移动。需要说明的，在将车辆底盘放置在相应的吸附面后，可以根据吸附面的具体情况来调节电磁轮吸附力的大小，从而将电磁轮的吸附力调至最优，以实现降低电能损耗的目的。作业过程中，当车辆底盘3突然掉落时，与吊装环7连接的绳索会牵引车辆底盘3，从而避免车辆底盘3直接掉落地面的情况。另外，作业过程中操作人员可以通过拉动与挂钩12连接的绳索来实现车辆底盘3运动方向和角度的调整。另外，本发明中各电磁轮的吸附力可以通过控制器控制线圈18中电流的大小进行调节，从而使得爬壁机器人能够针对不同的工况对吸附力的大小进行调节，节约了电能损耗。由于电磁轮上安装有压力传感器17，压力传感器17能够能够实时的监测电磁轮和吸附面之间的压力，操作人员可以通过监测的数据直观的获知压力大小，从而方便将吸附力调至最优的大小，这样一方面能够保证爬壁机器人的正常工作，另一方面还避免了磁力过大而导致耗能过大的情况。
综上，本发明实施例提供一种电磁吸附式爬壁机器人，其通过采用本发明的电磁吸附式爬壁机器人，使用过程中电磁轮11和永磁铁9会产生双重吸附作用力，从而保证了吸附固定效果，避免了爬壁机器人容易从吸附面上脱离的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：包括车辆底盘(3)，所述车辆底盘(3)上的底部两侧均设置有固定桩组，所述固定桩组包括沿着车辆底盘(3)的前后方向间隔设置的多个固定桩(13)，各固定桩(13)的底部均固定有驱动电机(14)，各驱动电机(14)的驱动轴均朝向车辆底盘(3)的外侧，各驱动电机(14)的驱动轴均安装有电磁轮(11)，所述电磁轮(11)的内部设置有用于产生吸附力的线圈(18)和铁芯(19)；所述车辆底盘(3)的左右两侧均设置有把手(10)，所述车辆底盘(3)的前侧设置有吊装环(7)，所述车辆底盘(3)的后侧设置有挂钩(12)，所述车辆底盘(3)的底部还安装有永磁铁(9)，所述车辆底盘(3)上还安装有吊装机构，所述吊装机构包括固定台(4)、吊装臂(5)以及吊钩(6)，所述固定台(4)可拆固定在车辆底盘(3)的顶部，所述吊装臂的一端连接在固定台(4)上、另一端与挂钩(12)连接；所述车辆底盘(3)上还安装有控制器(2)，各驱动电机(14)均与控制器(2)电性连接，所述控制器(2)导线连接有控制箱(1)，所述控制器(2)还用于控制电磁轮(11)中线圈(18)的电流大小、以实现对电磁轮吸附力的调节；所述电磁轮(11)的外周侧还安装有压力传感器(17)，所述压力传感器(17)用于监测电磁轮和吸附面之间压力的大小。
2.根据权利要求1所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述车辆底盘(3)的底部设置有两条并行的条形固定块(8)，两个条形固定块(8)均沿着前后方向延伸设置，两个所述固定桩组分别设置在对应条形固定块(8)的底部位置。
3.根据权利要求2所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：车辆底盘(3)两侧的把手(10)分别与对应的条形固定块(8)连接固定。
4.根据权利要求3所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述把手(10)包括两个并行设置的直杆部以及连接在两个直杆部之间的U型部，所述直杆部沿着车辆底盘(3)左右方向延伸设置，所述U型部与直杆部垂直设置。
5.根据权利要求2所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述挂钩(12)有两个，两个挂钩(12)分别固定在对应条形固定块(8)的后侧。
6.根据权利要求2所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述永磁铁(9)固定在两个条形固定块(8)之间，所述永磁铁(9)的底面与各电磁轮(11)的底部间隔设定距离。
7.根据权利要求2所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：两个所述固定桩组的各固定桩(13)均导向滑移装配在条形固定块(8)上，各固定桩(13)和条形固定块(8)之间还设置有将固定桩(13)固定在条形固定块(8)设定位置处的定位销。
8.根据权利要求7所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述固定桩(13)上设置有条形固定块(8)横向插入的引导槽，所述引导槽的内槽底和条形固定块(8)的底面上均设置有相互咬合的锯齿纹。
9.根据权利要求1所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述吊装环(7)包括两个并行的连接杆(15)以及穿设在两个连接杆(15)上的固定销(16)，所述两个连接杆(15)沿着车辆底盘(3)的前后方向延伸设置。
10.根据权利要求1所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述车辆底盘(3)的底部还设置有顶推杆，所述顶推杆与车辆底盘(3)垂直设置，所述顶推杆用于将车辆底盘(3)顶离吸附面，所述顶推杆与控制器(2)电性连接。
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Application publication date: 20200807 Assignee: Zhanjiang Nanhai Shipbuilding High tech Service Co.,Ltd. Assignor: CSSC HUANGPU WENCHONG SHIPBUILDING Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980048830 Denomination of invention: An electromagnetic adsorption wall climbing robot Granted publication date: 20220308 License type: Common License Record date: 20231130 |