CN111776103A - 一种壁面自适应行走模块 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种壁面自适应行走模块，包括左侧车身和右侧车身，左侧车身和右侧车身之间通过两自由度转动机构连接，在左侧车身的一侧设置两个磁轮，在右侧车身的一侧设置两个磁轮。本发明的一种壁面自适应行走模块跨越障碍物过程中，由于两侧车身通过一个两自由度转动机构相连，使得当某一侧车身的磁轮被抬起时，另一侧车身的磁轮依然能可靠的吸附在壁面上；同时，对于不同曲率的曲面型壁面，两侧车身可以发生相互转动来自适应壁面形状，保证可靠的吸附。
Description
技术领域
本发明属于特种机器人领域，具体的说是涉及一种壁面自适应行走模块，尤其是一种可吸附在钢制壁面上并能实现全方面运动的壁面行走模块。
背景技术
目前，针对金属表面无损作业设备的研究大多聚焦于壁上移动机构(广义的爬壁机器人)上，由其携带不同的作业工具，实现对金属表面的打磨、清洗、除锈等。传统的爬壁机器人车身为刚性连接，当在跨越障碍物时，会出现整个车身发生倾斜的状况，这种时候极易引起吸附力的剧变，使得吸附力不稳定，增加了机器人从被吸附对象上掉落的风险。
发明内容
为了解决传统的爬壁机器人在跨越障碍物及曲面罐体上运动时各轮之间无法相互独立的技术缺陷，本申请提出了一种壁面自适应行走模块，该行走模块吸附力强且不易发生掉落危险。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种壁面自适应行走模块，包括左侧车身和右侧车身，左侧车身和右侧车身之间通过两自由度转动机构连接，在左侧车身的一侧设置两个磁轮，在右侧车身的一侧设置两个磁轮。
本发明的进一步改进在于：两自由度转动机构包括通过第一螺栓固定在左侧车身面板右侧上的左圆盘、通过第二螺栓固定在右侧车身面板左侧上的右圆盘以及中间转盘，在左圆盘的两端均设置有吊耳，在吊耳的两侧、与吊耳的孔过盈配合的设置有第一轴套，中间转盘设置在两个吊耳中间，在中间转盘内插入设置第一转动件，两个第一轴套套设在第一转动件的外侧且与第一转动件间隙配合，使得第一转动件在第一轴套中可以转动，中间转盘与第一转动件通过由上至下穿过中间转盘的螺钉及垫片固定连接，第一转动件的两端还分别设置有槽，在第一转动件的两侧的槽中卡入第一开口卡簧，使第一转动件沿轴向固定住，在右圆盘的一侧过盈配合设置第二轴套，在中间转盘上通过第二螺栓固定连接第二转动件，第二转动件插入到第二轴套，第二转动件与第二轴套为间隙配合，使得第二转动件可以在第二轴套中转动，在第二转动件的一端还设置有槽，在第二转动件的槽中卡入第二开口卡簧，使第二转动件沿轴向固定住。
本发明的进一步改进在于：磁轮由轭铁、永磁体、中间轭铁、永磁体、轭铁依次排列而成，磁轮的外侧覆盖设置轮缘橡胶，磁轮的内部开有成型孔，成型孔通过第三螺栓安装在传动轴上带动磁轮的运动。
本发明的进一步改进在于：两个永磁体采用轴向充磁，磁极相对。
本发明的进一步改进在于：第一轴套和第二轴套均为铜轴套。
本发明的有益效果是：本发明的一种壁面自适应行走模块跨越障碍物过程中，由于两侧车身通过一个两自由度转动机构相连，使得当某一侧车身的磁轮被抬起时，另一侧车身的磁轮依然能可靠的吸附在壁面上；同时，对于不同曲率的曲面型壁面，两侧车身可以发生相互转动来自适应壁面形状，保证可靠的吸附。
本发明将作业范围从传统的水平地面延伸到高空、垂直壁面等空间区域，并可携带多种作业设备来代替人类完成危险、复杂的工作，每个车身之间可相互运动，使得在曲面上使用时，各轮始终与被吸附表面充分接触且在跨越障碍物过程中各轮间保持相对独立。
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是本发明整体结构示意图。
图2是本发明磁轮的结构示意图。
图3是本发明两自由度转动机构的结构示意图。
图4是本发明两自由度转动机构的剖面图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
本发明是一种壁面自适应行走模块，包括左侧车身1-1和右侧车身1-3，所述左侧车身1-1和右侧车身1-3之间通过两自由度转动机构1-3连接，在所述左侧车身1-1的一侧设置两个磁轮1-4，在所述右侧车身1-3的一侧设置两个磁轮1-4，如图1所示。
其中：如图3-4所示，所述两自由度转动机构1-3包括通过第一螺栓13固定在所述左侧车身1-1面板右侧上的左圆盘1、通过第二螺栓11固定在所述右侧车身1-3面板左侧上的右圆盘8以及中间转盘4，在所述左圆盘1的两端均设置有吊耳，在所述吊耳的两侧、与所述吊耳的孔过盈配合的设置有第一轴套3，所述中间转盘4设置在两个所述吊耳中间，在所述中间转盘4内插入设置第一转动件6，两个所述第一轴套3套设在所述第一转动件6的外侧且与所述第一转动件6间隙配合，使得第一转动件6在所述第一轴套3中可以转动，所述中间转盘4与所述第一转动件6通过由上至下穿过所述中间转盘4的螺钉及垫片5固定连接，所述第一转动件6的两端还分别设置有槽，在所述第一转动件6的两侧的所述槽中卡入第一开口卡簧2，使所述第一转动件6沿轴向固定住，在所述右圆盘8的一侧过盈配合设置第二轴套9，在所述中间转盘4上通过第二螺栓12固定连接第二转动件7，所述第二转动件7插入到所述第二轴套9，所述第二转动件7与所述第二轴套9为间隙配合，使得第二转动件7可以在第二轴套9中转动，在所述第二转动件7的一端还设置有槽，在所述第二转动件7的所述槽中卡入第二开口卡簧10，使所述第二转动件7沿轴向固定住，装配时，中间转盘4先与左圆盘1两端的吊耳对中，然后第一转动件6插入到中间转盘4中，通过螺钉及垫片5由上至下穿过中间转盘4、第一转动件6固连在一起，第一轴套3本身是起到一个滑动轴承，与左圆盘1吊耳处的孔过盈配合、同时套在第一转动件6上且与第一转动件6是间隙配合，保证第一转动件6可以在第一轴套3中转动；第一轴套3、中间转盘4、螺钉及垫片5、第一转动件6装配好后，通过两侧的第一开口卡簧2卡在第一转动件6的槽中使其沿轴向固定住，第二转动件7与中间转盘4通过第二螺栓12连，且第二转动件7插入到第二轴套9中，通过第二开口卡簧10卡在第二转动件的槽中使其沿轴向固定住，第二轴套9也是起到一个滑动轴承的作用，第二轴套9与右圆盘8过盈配合、同时套在第二转动件7的轴上与第二转动件7是间隙配合，保证第二转动件7可以在第二轴套9中转动，所述第一轴套3和所述第二轴套9均为铜轴套，第一轴套和第二轴套的作用相同，都是起到一个滑动轴承的作用。
其中：如图2所示，所述磁轮1-4由轭铁4-2、永磁体4-3、中间轭铁4-4、永磁体4-3、轭铁4-2依次排列而成，所述磁轮1-4的外侧覆盖设置轮缘橡胶4-5，橡胶用以增加磁轮与罐体表面的摩擦力同时防止运动过程中刮伤被吸附对象，所述磁轮1-4的内部开有成型孔，所述成型孔通过第三螺栓4-6安装在传动轴4-1上带动磁轮1-4的运动，两个所述永磁体4-3采用轴向充磁，磁极相对，磁轮1-4集成了吸附方式与移动方式，保证整个模块在被吸附对象上可靠吸附及全方位运动，其中，每侧车身采用一个电机驱动，同时采用传动机构将力矩传递到前后两磁轮上实现联动，该方式使行走模块可以原地转弯，适用于狭小空间。
工作过程：当在水平壁面上无障碍运动时，四个磁轮在同一水平面上，左右两侧车身不发生转动，两自由度转动机构仅起到固定左右侧车身作用；如在水平壁面上行走某一轮或者多轮遇到障碍时，则四个磁轮出现不在同一水平面情况，此时两侧车身通过两自由度转动机构中的第一转动件6、第二转动件7产生相互转动来自适应外界环境，防止吸附力突变；同时保证了未遇到障碍物的车轮不被抬起，可靠的、稳定的吸附在壁面上。
同理，对于曲面型壁面，一方面两侧车身可以通过两自由度转动机构中的第一转动件6、第二转动件7自适应不同曲率的曲面来实现可靠的吸附，另一方面，在遇到障碍物时，两侧车身亦可通过两自由度转动机构中的第一转动件6、第二转动件7产生相互转动来自适应外界环境，防止吸附力突变；同时保证了未遇到障碍物的车轮不被抬起，可靠的、稳定的吸附在壁面上。
本发明的自适应行走模块的左右车身之间采用两自由度转动机构相连，由此可实现自适应曲面型壁面，且在跨越障碍的过程中每个磁轮相互独立，保证吸附的可靠性。
以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种壁面自适应行走模块，包括左侧车身(1-1)和右侧车身(1-3)，其特征在于：所述左侧车身(1-1)和右侧车身(1-3)之间通过两自由度转动机构(1-3)连接，在所述左侧车身(1-1)的一侧设置两个磁轮(1-4)，在所述右侧车身(1-3)的一侧设置两个磁轮(1-4)。
2.根据权利要求1所述一种壁面自适应行走模块，其特征在于：所述两自由度转动机构(1-3)包括通过第一螺栓(13)固定在所述左侧车身(1-1)面板右侧上的左圆盘(1)、通过第二螺栓(11)固定在所述右侧车身(1-3)面板左侧上的右圆盘(8)以及中间转盘(4)，在所述左圆盘(1)的两端均设置有吊耳，在所述吊耳的两侧、与所述吊耳的孔过盈配合的设置有第一轴套(3)，所述中间转盘(4)设置在两个所述吊耳中间，在所述中间转盘(4)内插入设置第一转动件(6)，两个所述第一轴套(3)套设在所述第一转动件(6)的外侧且与所述第一转动件(6)间隙配合，所述中间转盘(4)与所述第一转动件(6)通过由上至下穿过所述中间转盘(4)的螺钉及垫片(5)固定连接，所述第一转动件(6)的两端还分别设置有槽，在所述第一转动件(6)的两侧的所述槽中卡入第一开口卡簧(2)，使所述第一转动件(6)沿轴向固定住，在所述右圆盘(8)的一侧过盈配合设置第二轴套(9)，在所述中间转盘(4)上通过第二螺栓(12)固定连接第二转动件(7)，所述第二转动件(7)插入到所述第二轴套(9)，所述第二转动件(7)与所述第二轴套(9)为间隙配合，在所述第二转动件(7)的一端还设置有槽，在所述第二转动件(7)的所述槽中卡入第二开口卡簧(10)，使所述第二转动件(7)沿轴向固定住。
3.根据权利要求1所述一种壁面自适应行走模块，其特征在于：所述磁轮(1-4)由轭铁(4-2)、永磁体(4-3)、中间轭铁(4-4)、永磁体(4-3)、轭铁(4-2)依次排列而成，所述磁轮(1-4)的外侧覆盖设置轮缘橡胶(4-5)，所述磁轮(1-4)的内部开有成型孔，所述成型孔通过第三螺栓(4-6)安装在传动轴(4-1)上带动磁轮(1-4)的运动。
4.根据权利要求3所述一种壁面自适应行走模块，其特征在于：两个所述永磁体(4-3)采用轴向充磁，磁极相对。
5.根据权利要求1所述一种壁面自适应行走模块，其特征在于：所述第一轴套(3)和所述第二轴套(9)均为铜轴套。
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