CN111824283A - 自适应曲率装置、基于永磁吸附的立面作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明为自适应曲率装置、基于永磁吸附的立面作业机器人，该装置包括：框架结构、减震弹簧、丝杠一、滑块、上连杆、下连杆、两个运动控制盒，所述框架结构沿高度方向延伸，框架结构的下部框架内固定安装伺服电机二，伺服电机二的输出端与丝杠一固定连接，丝杠一的上部固定在框架结构上；所述丝杠一上螺纹连接有滑块；所述运动控制盒为半包围结构；运动控制盒的敞开侧的上下分别铰接上连杆和下连杆，上连杆和下连杆的另一端铰接在框架结构不同高度的位置处；所述减震弹簧铰接于滑块和运动控制盒的封闭侧的上端。同等条件下该机器人吸附力强、能够适应大小曲率的曲面以及平面，能够完全贴合曲面，能高效完成除锈作业。

Description

自适应曲率装置、基于永磁吸附的立面作业机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其是自适应曲率装置及应用该装置的永磁吸附立面作业机器人。

背景技术

随着自动化水平的提高，发明立面作业机器人应用于桥梁探测、船舶除锈、石化储油罐除锈和清洁、压力容器检修等领域的工程构想成为可能。目前国内在该领域内的立面作业大多采用人工方式，作业之前需先花费大量的人力物力搭建脚手架，存在作业效率低下、人员工作风险等级高及环境污染等不足。为了解决这一问题，亟需发明一款代替人工的立面作业机器人，由于轮式结构机器人工作速度快、效率高，结构灵活易调整，适用于平面及不同曲率的立面环境，因此本发明为基于轮式结构的立面作业机器人。

现有立面作业机器人通常包括车体及两侧轮组，机体内大多无柔性变形装置，不能自适应作业面曲率，只能适应平面和小曲率的曲面，不适用于较大曲率的曲面。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出基于自适应曲率装置及应用该机构的永磁吸附立面作业机器人。

本发明提供的第一方面的技术方案是：自适应曲率装置，其特征在于，该装置包括：框架结构、减震弹簧、丝杠一、滑块、上连杆、下连杆、两个运动控制盒，

所述框架结构沿高度方向延伸，框架结构的下部框架内固定安装伺服电机二，伺服电机二的输出端与丝杠一固定连接，丝杠一的上部固定在框架结构上；所述丝杠一上螺纹连接有滑块；两个运动控制盒对称设置在框架结构的两侧；

所述运动控制盒为半包围结构，运动控制盒内固定安装有用于驱动操作对象移动的伺服电机一；运动控制盒的敞开侧的上下分别铰接上连杆和下连杆，上连杆和下连杆的另一端铰接在框架结构不同高度的位置处；

所述减震弹簧铰接于滑块和运动控制盒的封闭侧的上端。

自适应曲率装置还包括有控制系统，控制系统用于接收超声波传感器的距离变化信息，并根据该信息控制伺服电机二的工作状态，使自适应曲率装置能够适应曲面变化。

本发明第二方面的技术方案是：一种基于永磁吸附的立面作业机器人，包括车体、车轮，其特征在于，该机器人还包括上述的自适应曲率装置；在车体前后两侧对称固定两个自适应曲率装置，自适应曲率装置的框架结构与车体固定在一起，每个自适应曲率装置中的伺服电机一伸出运动控制盒的封闭端固定连接车轮。

所述车轮为永磁车轮，两个永磁车轮对称安装在一个自适应曲率装置上，运动控制盒设在永磁车轮的内侧；所述永磁车轮包括：第一轮毂、环形磁铁、第二轮毂；所述环形磁铁设在所述第一轮毂上，所述第一轮毂与所述环形磁铁两侧限定出一定距离；所述第二轮毂设在所述环形磁铁与所述第一轮毂两侧。

所述车体包括支撑平台，支撑平台的前后端下部通过L型连接架与两个自适应曲率装置固连，支撑平台上安装有丝杠升降平台，在丝杠升降平台上安装作业需求装置，丝杠升降平台能够使作业需求装置上下移动；优选作业需求装置为高压水射流装置。

所述高压水射流装置包括：超高压旋转喷头、高压钢丝防爆水管、十字夹钢圆管固定架连接件一、十字夹钢圆管固定架连接件二、转换轴；

所述超高压旋转喷头固定在十字夹钢圆管固定架连接件二，十字夹钢圆管固定架连接件二通过转换轴连接在十字夹钢圆管固定架连接件一上；所述高压钢丝防爆水管通过螺纹连接在所述超高压旋转喷头。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1)本发明自适应曲率装置通过上下连杆铰接框架结构和运动控制盒，能使控制盒在伺服电机二的作用下发生位置变化，进而能够适应不通过曲率的表面，实现自适应调整。尤其是，由框架结构、上连杆、下连杆和运动控制盒组成并铰链连接的四边形机构，上连杆长于下连杆，增加了装置所适应的曲率变化范围，提高其适应性。当机器人攀爬平面时，四边形机构处于原始状态，此时四边形机构呈直角梯形；当机器人攀爬曲面时，四边形机构将会变形，以适应不同曲率的曲面。

2)本发明立面作业机器人包括自适应曲率装置以及连接于车体两侧的永磁车轮(二者通过安装在运动控制盒上伺服电机的输出轴与安装在永磁车轮上的法兰盘是通过螺栓固定连接)，当机器人爬行立面为曲面时，伺服电机二驱动丝杠一上滑块的位置改变四边形的形状进而调节永磁车轮至所需的倾斜角度；当机器人爬行的立面为平面时，则滑块位置不需调节，处于原始状态。该立面作业机器人实现了永磁车轮与车体之间的倾斜角度可调，能够适应不同曲率的爬壁面。

3)本发明提出的立面作业机器人的自适应曲率装置包括“四边形”机构和减震弹簧，在遇到障碍物时，与运动控制盒铰接的减震弹簧会收缩一定的距离，同时，“四边形”机构会发生微小变形以适应减震弹簧的收缩距离；当越过障碍之后，由于减震弹簧预紧力作用使机器人恢复原形，可在越障的过程中实现自适应调节功能。

4)本发明提出的立面作业机器人吸附装置采用永磁磁铁块和永磁车轮，两个材料属性、形状大小相同的永磁磁铁块设于运动控制盒下端，进而与导磁材料的运动控制盒形成类似“U”型磁铁回路，保证了立面作业机器人的越障能力及吸附能力，提高了立面作业的安全性。

5)本发明提出的立面作业机器人设置高压水射流装置，包括丝杠升降平台和超高压旋转喷头，不同立面的曲率发生变化时，设于车体前后两端的四边形机构以变形适应，此时自适应曲率装置和支撑平台同时提升高度，为了保持恒定的高压水射流，丝杠升降平台调节丝杠二上下移动以适应不同立面曲率的环境。

6)本发明设计通过自适应曲率装置实现车体变形，能够逾越曲率范围[0,5/12](单位：m^-1)的曲面作业，能适应较大曲率范围的立面，强调机器人适应变曲率工作表面的能力，一定程度上降低了机器人在较大曲率立面工作中脱离立面发生掉落的风险。本申请对于大曲率曲面也有很好地效果，所谓大曲率是指圆柱罐体直径≤6m。本发明实施例中最小适应的半径2400mm，在实际工作中，可以根据需要，调整永磁磁铁块的规格尺寸或类型、伺服电机二的功率、减震弹簧的形变等多种因素，设计满足需要的结构，使其更能够适应更大曲率变化的情况，本发明机器人与其他机器人相比，同等条件下吸附力强、能够适应大小曲率的曲面以及平面，能够完全贴合曲面，能高效完成除锈作业，同时丝杠升降平台可以实时升降超高压旋转喷头，保持恒定的水压。

7)本发明机器人还可以根据应用场合的需要在支撑平台上安装其他需要作业的设备，桥梁探测、船舶除锈、石化储油罐除锈和清洁、压力容器检修等领域，作业面为金属作业面即可，该机器人具有柔顺性能好、吸附力强、维护方便、承受负载大的优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人的爆炸图；

图3是根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人自适应曲率装置和永磁车轮的主视图；

图4是根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人自适应曲率装置和永磁车轮的剖视图；

图5是图4中的A区域的放大图；

图6是根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人的剖视图；

图7为本发明曲率自适应装置在作业面为曲面的工作状态示意图。

图中：10、车体，20、自适应曲率装置，30、永磁车轮，40、高压水射流装置，101、支撑平台，102、伺服电机三，103、上端盖，104、丝杠升降平台，105、输出轴二，106、椭圆形孔，107、圆形孔，201、永磁磁铁，202、隔磁挡板，203、运动控制盒，204、伺服电机一，205、减震弹簧，206、滑块，207、框架结构，208、丝杠一，209、上连杆，210、超声波传感器，211、四边形机构，212、下连杆，213、伺服电机二，214、平键，215、螺钉五，216、弹簧，301、环形磁铁，302、螺栓，303、第二轮毂，304、第一轮毂，305、深沟球轴承，306、输出轴一，307、联轴器一，308、法兰盘，309、螺钉一，401、联轴器二，402、传动轴，403、高压钢丝防爆水管，404、丝杠二，405、螺纹连接件，406、十字夹钢圆管固定架连接件二，407、超高压旋转喷头，408、转换轴，409、十字夹钢圆管固定架连接件一，410、螺钉三，411、进水螺母，412、喷头机芯，413、陶瓷座，414、螺钉二，415、螺钉四，416、超高压旋转喷头壳体，417、键槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的自适应曲率装置20及应用该装置的永磁吸附立面作业机器人。

本发明自适应曲率装置20(参见图3)包括：框架结构207、减震弹簧205、丝杠一208、滑块206、上连杆209、下连杆212、两个运动控制盒203，

所述框架结构207沿高度方向延伸，框架结构207的下部框架内固定安装伺服电机二213，伺服电机二213的输出端与丝杠一208固定连接，丝杠一208的上部固定在框架结构207上；所述丝杠一208上螺纹连接有滑块；两个运动控制盒203对称设置在框架结构207的两侧；

所述运动控制盒203为半包围结构，运动控制盒203内固定安装有用于驱动操作对象移动的伺服电机一204；运动控制盒203的敞开侧的上下分别铰接上连杆209和下连杆212，上连杆209和下连杆212的另一端铰接在框架结构207不同高度的位置处；

所述减震弹簧205铰接于滑块206和运动控制盒203的封闭侧的上端。

自适应曲率装置20应用于机器人中时，将自适应曲率装置20安装于车体10前后端，所述车体包括支撑平台101，支撑平台101的前后端下部通过L型连接架与两个自适应曲率装置20固连，支撑平台101上安装有丝杠升降平台104，在丝杠升降平台104上安装作业需求装置。支撑平台101与L形连接架一体成型，L型连接架的末端通过螺钉固连自适应曲率装置20的框架结构207的底端，上连杆209、下连杆212、框架结构207与运动控制盒203形成不规则的“四边形”机构211(不规则的含义是四个边的长度不相同，同时随着壁面曲率的变化，四边形也会发生相应的变化以适应曲率变化。运动控制盒203与上下连杆铰接的两个铰接点的连线是四边形的一个边。原始状态下是一个直角梯形的形状。)，运动控制盒203和上连杆209铰接，上连杆209再与框架结构207铰接，原始状态下上连杆209和运动控制盒203的上边缘在一个平面内，下连杆212两端铰接与运动控制盒203的下边缘和框架结构207，下连杆212与运动控制盒203的下边缘在一个平面内。壁面曲率变化时，固定在框架结构207上的伺服电机二213和丝杠一208通过平键214连接，通过调节丝杠一208的螺纹旋转改变滑块206的相对位置，此时，滑块206会带动减震弹簧205做类似摇摆运动，与减震弹簧205铰接的运动控制盒203会同时运动，通过“四边形”机构211不规则的变形使永磁车轮30绕上连杆209和下连杆212的转动，从而改变永磁车轮30来适应不同壁面的曲率。

上连杆长116mm，下连杆长80mm。上连杆209与框架结构207铰接点与下连杆212与框架结构207铰接点之间沿高度方向的距离为90mm。最小适应的半径2400mm。

根据本发明的一个实施例，所述运动控制盒203靠近永磁车轮30的一侧为封闭面，运动控制盒203的底面也为封闭面，靠近永磁车轮30一侧的封闭面上设有轴承孔座，用于安装深沟球轴承305，支撑传动部件，减少摩擦，方便传递动力；所述运动控制盒203和所述永磁磁铁201通过螺钉五215连接。永磁磁铁201为块状，沿车体10长度方向的尺寸与运动控制盒203在该方向的尺寸相同，永磁磁铁201在垂直于车体10长度方向的尺寸小于运动控制盒203在该方向的尺寸的一半，使两个运动控制盒203下固定的四个永磁磁铁201之间能够安装隔磁挡板202。永磁磁铁201距离作业面具有一定间隙。隔磁挡板202采用塑性变形材料，借用其小范围变形压缩至两块永磁磁铁201中间，永磁磁铁201用螺钉五215固定在运动控制盒203上，相邻两个永磁磁铁201之间夹设有隔磁挡板202，可以降低相邻两个永磁磁铁201之间的磁吸附力，从而有效地提高了磁力的吸附性。

根据本发明的一个实施例，在框架结构207上通过夹具固定安装有超声波传感器210，用于检测自适应曲率装置20相对于壁面的距离变化。该自适应曲率装置20还包括有控制系统，控制系统用于接收超声波传感器210的距离变化信息，并根据该信息控制伺服电机二213的工作状态，使自适应曲率装置20能够适应曲面变化。控制系统可以为单片机，单片机接收超声波传感器210的信息，同时通过电机驱动器控制伺服电机二213进行相应工作。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的基于永磁吸附的立面作业机器人包括车体10、永磁车轮30、自适应曲率装置20、高压水射流装置40，在车体10前后两侧对称固定两个自适应曲率装置20，自适应曲率装置20的框架结构207与车体10固定在一起，每个自适应曲率装置20中的伺服电机一204伸出运动控制盒203的封闭端固定连接永磁车轮30。立面作业机器人工作时永磁吸附力可更好的使机器人贴紧立面壁面。

上述立面作业机器人，通过多个永磁磁铁201和永磁车轮30对壁面的吸附(本申请实施例中设置八个永磁磁铁和四个永磁车轮)，即使立面作业机器人呈垂直或负角度时，永磁磁铁201和永磁车轮30产生的吸附力可与重力以及与壁面产生的摩擦力相平衡。运动控制盒203下方通过螺钉五215连接有两块材料属性、形状大小相同的永磁磁铁201，运动控制盒203选用导磁材料，相邻两个永磁磁铁201相对的两个端面具有相反的磁极，永磁磁铁201与运动控制盒203之间形成类似“U”型磁铁回路，减少了不必要的漏磁现象，永磁磁铁长80mm，宽50mm，高15mm，为了更好的吸附在壁面上，距离接触壁面1-2mm。

另外，永磁车轮30的第一轮毂304采用隔磁材料，第一轮毂304两侧的环形磁铁301与金属壁面直接接触，形成一个完整的磁回路，环形磁铁301两侧设定第二轮毂303，一定程度上增大了对壁面的吸附力。立面作业机器人通过永磁吸附可以实现在金属平面、斜面、立面连续爬行及越障功能，采用轮式移动方式，提高了设备运行安全性以及移动效率，降低了工人的劳动强度及运营成本，具有更自由的步态。再结合本实施例中环形磁铁的设置，能够保证其承载力和吸附力。

所述伺服电机一204输出轴与运动控制盒203靠近永磁车轮30的一侧安装的深沟球轴承305过盈连接，所述伺服电机一204输出轴一306通过联轴器一307和法兰盘308连接，所述法兰盘308通过螺栓302连接所述永磁车轮30。

根据本发明实施例基于永磁吸附的立面作业机器人，包括对称安装在车体10两侧的四个永磁车轮30，四个永磁车轮30均为主动轮，四个永磁车轮30采用差速控制法使机器人实现前进、后退、左右转弯、原地旋转。多个永磁磁铁201与壁面保持一定距离，使机器人可以在壁面实现连续爬行，为机器人提供最大吸附力。

本实施例中，有两个自适应曲率装置20，每个自适应曲率装置20中包含两个减震弹簧205，总共有四个减震弹簧205，两个减震弹簧205对称斜向下安装在滑块206上，在安装时会设置一定的预紧力，预紧力应满足大于等于车体10的重量，防止因预紧力不足造成车体10下降。当遇到障碍物时，永磁车轮30会上升一定的高度来通过其障碍，减震弹簧205通过弹簧216的伸缩来满足永磁车轮30的抬升与下降；永磁车轮30越过障碍后，减震弹簧205由于自身的预紧力能使其恢复到此前位置。

根据本发明实施例的伺服电机一204的输出轴一306与固定在运动控制盒203的深沟球轴承305过盈配合，输出轴一306通过联轴器一307与法兰盘308固定连接，联轴器一307通过螺钉一309固定输出轴一306和法兰盘308，防止二者(输出轴一306和法兰盘308)相对转动，法兰盘308通过四个螺栓302固定在永磁车轮30上，维护方便，提高了运动过程中的稳定性。

伺服电机三102的输出轴二105通过联轴器二401与丝杠升降平台104的传动轴402固定连接，联轴器二401通过螺钉二414固定传动轴402和输出轴二105，防止二者相对转动。自适应曲率装置20发生变化时，伺服电机三102同时会做出正转或反转动作。自适应曲率装置20上升时，丝杠升降平台104上的丝杆二404和与之间接连接的超高压旋转喷头407做下降运动；反之，丝杠升降平台104上的丝杆二404和与之间接连接的超高压旋转喷头407做上升运动。通过调节丝杠二404上下移动，使超高压旋转喷头407距离金属壁面的距离保持恒定，喷射水压保持一定的稳定性，提高了立面作业机器人的工作效率。

根据本发明实施例的高压水射流装置40，超高压旋转喷头407采用不同角度的喷射方式，分别有0度、15度、25度、40度，四种角度出水量一样，出水角度越小，出水压力越集中，超高压旋转喷头407的旋转有效地提升了喷射面积。高压钢丝防爆水管403通过螺纹连接件405连接于超高压旋转喷头407，高压钢丝防爆水管403与支撑平台101配合存在一定间隙，当自适应曲率装置20遇到不同曲率的壁面而变化时，此时为了恒定的喷射水压，高压水射流装置40会做出上升或下降的动作，保证了喷射面积的最大有效性。

本实施例中，超高压旋转喷头407通过前端的陶瓷座413的旋转进而改变不同角度的喷射，喷头机芯412采用橡胶材料，有效地提高了超高压旋转喷头407的抗压性和耐用性。进水螺母411通过螺纹连接在超高压旋转喷头壳体416上，提高了高压水射流装置40的实用性。

优选地，超高压旋转喷头407间接连接到丝杠二404上，通过十字夹钢圆管固定架连接件二406与转换轴408之间通过螺钉三410相互紧固配合以及转换轴408以及十字夹钢圆管固定架连接件一409之间通过螺钉四415相互紧固配合的两部分连接到丝杠升降平台104上，特别地，丝杠二404是防旋转丝杠，丝杠二404上沿螺纹的垂直方向带有键槽417能够卡住其在升降过程中的旋转，一定程度上提高了高压水射流装置40的喷射效率。

根据本发明实施例的支撑平台101上方为上端盖103，该上端盖103作为一个平台，可用于安装检测装置或驱动装置。上端盖103和支撑平台101固定连接，减轻了车体10的整体重量。另外，上端盖103的上方预留出圆形孔107和椭圆形孔106，圆形孔107用于穿出丝杠二404，椭圆形孔106用于高压钢丝防爆水管403伸出上端盖，由于高压钢丝防爆水管403工作时由于水压大会存在左右摇晃现象，故设置椭圆形孔106，为其晃动留出一定余量，方便丝杠二404和高压钢丝防爆水管403由于壁面曲率半径的变化而上下移动。

丝杠升降平台104中的丝杠二404的下端穿过支撑平台101与十字夹钢圆管固定架连接件一409固定，伺服电机三102的输出轴二105经联轴器二401与丝杠升降平台104的传动轴402固连，传动轴402(丝杠升降平台104的传动轴402与伺服电机三102的输出轴二105通过联轴器二401连接的，通过输出轴二105传递扭矩来驱动传动轴402转动，特别地，由于联轴器二401通过螺钉紧固，故传动轴402上无键槽。传动轴402与丝杠二404通过蜗轮蜗杆进行传动)与丝杠升降平台104的丝杠二404传动，上端盖103将伺服电机三102、联轴器二401、传动轴402包裹在支撑平台101内。伺服电机三102传动进而带动丝杠升降平台104的丝杠二404和超高压旋转喷头407上下移动，使超高压旋转喷头407距离金属壁面的距离保持恒定。

本发明实施例中机器人还包括控制系统，该控制系统能够获得两个自适应曲率装置20上超声波传感器210的信号，进而能分别控制两个自适应曲率装置20上的伺服电机二213的工作，实现两个永磁车轮30的自适应调整；同时控制系统还会控制支撑平台101上的伺服电机三102同步动作，使超高压旋转喷头407也能根据曲面曲率的变化跟随调整其到作业面的距离。

此外，本申请中还可以设置两个自适应曲率装置20中两个伺服电机二213同步变化，也可以设置单独变化，根据具体的曲面场景进行设置，如曲面如果为规则的圆柱里面，可以设置两个伺服电机二213同步变化，能提高效率。

根据本发明实施例的立面作业机器人，该爬壁机器人实现了两侧永磁车轮30与车体10之间的倾斜角度可调，可适应不同曲率的立面环境，能够在立面行走的状态下实现越障功能，大大提高了机器人对设备表面上移动的灵活性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上升”、“下降”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固接”、“紧固”、“过盈”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上端”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下端”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自适应曲率装置，其特征在于，该装置包括：框架结构、减震弹簧、丝杠一、滑块、上连杆、下连杆、两个运动控制盒，

所述框架结构沿高度方向延伸，框架结构的下部框架内固定安装伺服电机二，伺服电机二的输出端与丝杠一固定连接，丝杠一的上部固定在框架结构上；所述丝杠一上螺纹连接有滑块；两个运动控制盒对称设置在框架结构的两侧；

所述运动控制盒为半包围结构，运动控制盒内固定安装有用于驱动操作对象移动的伺服电机一；运动控制盒的敞开侧的上下分别铰接上连杆和下连杆，上连杆和下连杆的另一端铰接在框架结构不同高度的位置处；

所述减震弹簧铰接于滑块和运动控制盒的封闭侧的上端。

2.根据权利要求1所述的自适应曲率装置，其特征在于，所述运动控制盒的下表面固定安装有永磁磁铁，用于吸附作业面；对称的两个运动控制盒下方的相邻永磁磁铁之间设置有隔磁挡板；所述永磁磁铁与被实施对象间均设有间隙。

3.根据权利要求1所述的自适应曲率装置，其特征在于，原始状态时，运动控制盒、上连杆、下连杆及框架结构的一边形成四边形机构，优选形成直角梯形机构；减震弹簧在安装时设置不小于操作对象重量的预紧力。

4.根据权利要求3所述的自适应曲率装置，其特征在于，所述上连杆的长度不小于下连杆的长度。

5.根据权利要求1所述的自适应曲率装置，其特征在于，在框架结构上通过夹具固定安装有超声波传感器，用于检测自适应曲率装置相对于壁面的距离变化。

6.根据权利要求5所述的自适应曲率装置，其特征在于，该装置还包括有控制系统，控制系统用于接收超声波传感器的距离变化信息，并根据该信息控制伺服电机二的工作状态，使自适应曲率装置能够适应曲面变化。

7.一种基于永磁吸附的立面作业机器人，包括车体、车轮，其特征在于，该机器人还包括权利要求1-6任一所述的自适应曲率装置；在车体前后两侧对称固定两个自适应曲率装置，自适应曲率装置的框架结构与车体固定在一起，每个自适应曲率装置中的伺服电机一伸出运动控制盒的封闭端固定连接车轮。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述车轮为永磁车轮，两个永磁车轮对称安装在一个自适应曲率装置上，运动控制盒设在永磁车轮的内侧；所述永磁车轮包括：第一轮毂、环形磁铁、第二轮毂；所述环形磁铁设在所述第一轮毂上，所述第一轮毂与所述环形磁铁两侧限定出一定距离；所述第二轮毂设在所述环形磁铁与所述第一轮毂两侧。

9.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述车体包括支撑平台，支撑平台的前后端下部通过L型连接架与两个自适应曲率装置固连，支撑平台上安装有丝杠升降平台，在丝杠升降平台上安装作业需求装置；优选作业需求装置为高压水射流装置。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述高压水射流装置包括：超高压旋转喷头、高压钢丝防爆水管、十字夹钢圆管固定架连接件一、十字夹钢圆管固定架连接件二、转换轴；

所述超高压旋转喷头固定在十字夹钢圆管固定架连接件二，十字夹钢圆管固定架连接件二通过转换轴连接在十字夹钢圆管固定架连接件一上；所述高压钢丝防爆水管通过螺纹连接在所述超高压旋转喷头。

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