CN112758272A - 一种爬行机器人及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬行机器人及使用方法，其结构包括驱动电机、驱动装置、机体、活动支架、弹簧刮板架、刮板、绝磁支座、磁吸附装置，本发明具有的效果：通过驱动装置和磁吸附装置相配合，能够使磁吸附爬行机器人在对金属表面进行除锈工作过程中，能够防止金属铁屑被永磁体吸引，避免了永磁体对金属表面的磁吸力逐渐减弱以及后期将铁屑从永磁体上剥离需要浪费大量时间，以此来提高磁吸附爬行机器人在船舶表面爬行的稳定性，从而提高磁吸附爬行机器人的工作时间和作业效率。

Description

一种爬行机器人及使用方法

本申请是申请日为2019年5月24日，申请号为201910441853.1 的发明名称为一种磁吸附的爬行机器人的分案申请。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及到一种爬行机器人及使用方法。

背景技术

目前磁吸附爬行机器人在船舶清洗应用较为广泛,磁吸附爬行机器人在底盘上的驱动提供上增加永磁体或者电磁体以吸附到船舶或者金属表面，利用磁吸附力和摩擦力共同作用下克服机器人自身重力，使机器人可以在倾斜、甚至垂直的金属表面上做爬行运动，以此来对大型船舶外壁进行除锈除污，现有的磁吸附爬行机器人在对金属表面进行除锈工作过程中，金属铁屑因为永磁体的磁吸作用会被吸引，造成磁吸附爬行机器人在金属表面爬行过程中永磁体表面铁屑越积越多，使得永磁体对金属表面的磁吸力逐渐减弱，从而降低磁吸附爬行机器人的工作时间和作业效率，并且在磁吸附爬行机器人作业完毕后，永磁体表面吸附的金属铁屑需要浪费大量时间剥离，因此需要研制一种新型的磁吸附的爬行机器人，以此来解决：现有的磁吸附爬行机器人在对金属表面进行除锈工作过程中，金属铁屑因为永磁体的磁吸作用会被吸引，使得永磁体对金属表面的磁吸力逐渐减弱，从而降低磁吸附爬行机器人的工作时间和作业效率，在磁吸附爬行机器人作业完毕后，永磁体表面吸附的金属铁屑需要浪费大量时间剥离的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种爬行机器人及使用方法，其结构包括驱动电机、驱动装置、机体、活动支架、弹簧刮板架、刮板、绝磁支座、磁吸附装置，所述的机体顶部中心位置设有驱动装置，所述的驱动装置嵌合固定在机体中心位置的槽口上，所述的驱动装置顶部的中心位置设有驱动电机，所述的机体前后两端设有活动支架并且呈轴对称结构，所述的活动支架底端设有弹簧刮板架，所述的弹簧刮板架底部安装有刮板，所述的机体两侧均匀等距设有绝磁支座，所述的绝磁支座和机体采用过盈配合，所述的绝磁支座外侧的中心位置设有磁吸附装置。

作为本技术方案的进一步优化，所述的驱动装置由对流铁屑收集机构、主动轮、主动轮定位架、轴杆、从动锥形齿轮组成，所述的轴杆设于对流铁屑收集机构下方，所述的轴杆两端设有主动轮并且二者采用活动连接，所述的轴杆中心位置设有两个从动锥形齿轮并且呈轴对称结构，所述的主动轮外侧设有主动轮定位架，所述的主动轮定位架和轴杆活动连接，所述的主动轮定位架前后两端固定在绝磁支座上。

作为本技术方案的进一步优化，所述的对流铁屑收集机构由转轴、集流罩、叶轮、分流吸屑底罩、主动锥形齿轮组成，所述的集流罩底部设有分流吸屑底罩，所述的集流罩中心位置设有转轴，所述的集流罩内部的中心位置设有叶轮，所述的叶轮和转轴连接，所述的分流吸屑底罩下方的中心位置设有主动锥形齿轮，所述的主动锥形齿轮和转轴底端连接，所述的主动锥形齿轮和从动锥形齿轮相啮合。

作为本技术方案的进一步优化，所述的分流吸屑底罩由侧边吸嘴、罩体、底部吸嘴、轴承套组成，所述的罩体底部的中心位置设有轴承套，所述的轴承套和转轴活动连接，所述的罩体底部设有底部吸嘴，所述的罩体外圈上均匀等距设有侧边吸嘴。

作为本技术方案的进一步优化，所述的磁吸附装置由磁力轮、橡胶履带、侧边支架组成，所述的橡胶履带内部均匀等距设有磁力轮，所述的橡胶履带两侧设有侧边支架，，所述的侧边支架和磁力轮活动连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述的磁力轮由永磁体、轮齿、定位环、轮体组成，所述的轮体外圈外壁上设有两个以上的轮齿，所述的轮齿和轮体为一体化结构，所述的轮体两侧设有定位环，所述的定位环和轮齿相扣合，所述的轮齿顶端设有永磁体，所述的永磁体和轮齿活动连接，所述的永磁体和定位环采用过盈配合。

作为本技术方案的进一步优化，所述的橡胶履带内壁上均匀等距设有横向凹槽，所述的橡胶履带外壁表面光滑平正，所述的横向凹槽和轮齿相啮合。

作为本技术方案的进一步优化，各所述永磁体沿定位环围成环墙结构。

有益效果

本发明一种爬行机器人及使用方法，设计合理，功能性强，具有以下有益效果：

本发明各所述的永磁体沿定位环围成环墙结构且分别安装在每个轮齿顶端，所以轮体在滚动过程中能够使永磁体逐个与船舶金属表面产生磁吸作用力，从而能够实现机器人在船舶金属表面爬行；

本发明橡胶履带内部均匀等距设有三个磁力轮，橡胶履带内壁上均匀等距设有横向凹槽，横向凹槽和轮齿相啮合，所以永磁体通过橡胶履带与船舶金属表面接触，能够防止船舶金属表面上刮除的铁屑直接被永磁体吸引，导致铁屑在永磁体表面越积越多，造成永磁体对金属表面的磁吸力逐渐减弱的情况；

本发明主动轮在转动中与船舶金属表面形成的摩擦力，带动磁力轮转动，使得磁吸附的爬行机器人能够在船舶表面前进或后退，利用机体前后两端设有刮板，机体前后两端设有的刮板朝向保持一致，利用主动轮提供的向前作用力，能够高效铲除船舶金属表面的锈层；

因为叶轮顺时针转动过程中形成的气流由下而上运动，利用分流吸屑底罩侧边和底部围成环墙结构设有的侧边吸嘴和底部吸嘴，使吸屑的范围扩大，对铲除的铁屑进行负压回收，利用分流过程中产生的多方位对流吸力，增加磁吸附的爬行机器人在船舶表面爬行的稳定性；

本发明通过驱动装置和磁吸附装置相配合，能够使磁吸附爬行机器人在对金属表面进行除锈工作过程中，能够防止金属铁屑被永磁体吸引，避免了永磁体对金属表面的磁吸力逐渐减弱以及后期将铁屑从永磁体上剥离需要浪费大量时间，以此来提高磁吸附爬行机器人在船舶表面爬行的稳定性，从而提高磁吸附爬行机器人的工作时间和作业效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种爬行机器人及使用方法的结构示意图；

图2为本发明驱动装置的正视结构示意图；

图3为本发明对流铁屑收集机构的剖面结构示意图；

图4为本发明分流吸屑底罩的底部俯视结构示意图；

图5为本发明磁吸附装置的侧视结构示意图；

图6为本发明磁力轮的侧视结构示意图。

图中：驱动电机-1、驱动装置-2、对流铁屑收集机构-2a、转轴-2a1、集流罩-2a2、叶轮-2a3、分流吸屑底罩-2a4、侧边吸嘴-2a41、罩体-2a41、底部吸嘴-2a43、轴承套-2a44、主动锥形齿轮-2a5、主动轮-2b、主动轮定位架-2c、轴杆-2d、从动锥形齿轮-2e、机体-3、活动支架-4、弹簧刮板架 -5、刮板-6、绝磁支座-7、磁吸附装置-8、磁力轮-8a、永磁体-8a1、轮齿-8a2、定位环-8a3、轮体-8a4、橡胶履带-8b、侧边支架-8c。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例

请参阅图1-6，本发明提供一种爬行机器人及使用方法的具体实施方式；

请参阅图1，一种爬行机器人及使用方法，其结构包括驱动电机1、驱动装置2、机体3、活动支架4、弹簧刮板架5、刮板6、绝磁支座7、磁吸附装置8，所述的机体3为矩形结构并且顶部中心位置设有驱动装置2，所述的驱动装置2嵌合固定在机体3中心位置的槽口上，所述的驱动装置2顶部的中心位置设有驱动电机1，所述的机体3前后两端设有活动支架4并且呈轴对称结构，所述的活动支架4底端设有弹簧刮板架5，所述的弹簧刮板架5底部安装有刮板6，所述的机体3前后两端设有的刮板6朝向保持一致，通过弹簧刮板架5能够提高刮板6的灵活性，增加金属表面的除锈除污效率，所述的机体3两侧均匀等距设有四个绝磁支座7，所述的绝磁支座7和机体3采用过盈配合，所述的绝磁支座7外侧的中心位置设有磁吸附装置8。

请参阅图2，所述的驱动装置2由对流铁屑收集机构2a、主动轮2b、主动轮定位架2c、轴杆2d、从动锥形齿轮2e组成，所述的轴杆2d设于对流铁屑收集机构2a下方，所述的轴杆2d两端设有主动轮2b并且二者采用活动连接，所述的轴杆2d中心位置设有两个从动锥形齿轮2e并且呈轴对称结构，所述的主动轮2b外侧设有主动轮定位架2c，所述的主动轮定位架2c 和轴杆2d活动连接，所述的主动轮定位架2c前后两端固定在绝磁支座7上。

请参阅图3，所述的对流铁屑收集机构2a由转轴2a1、集流罩2a2、叶轮2a3、分流吸屑底罩2a4、主动锥形齿轮2a5组成，所述的集流罩2a2为中空圆柱形结构并且上下两面分别设有出风口和进气口，所述的集流罩2a2 底部设有分流吸屑底罩2a4，所述的集流罩2a2中心位置设有转轴2a1，所述的集流罩2a2内部的中心位置设有叶轮2a3，所述的叶轮2a3和转轴2a1 连接，所述的转轴2a1顶端与驱动电机1连接，转轴2a1通过驱动电机1产生驱动转矩，所述的分流吸屑底罩2a4下方的中心位置设有主动锥形齿轮 2a5，所述的主动锥形齿轮2a5和转轴2a1底端连接，所述的主动锥形齿轮 2a5和从动锥形齿轮2e相啮合。

请参阅图4，所述的分流吸屑底罩2a4由侧边吸嘴2a41、罩体2a41、底部吸嘴2a43、轴承套2a44组成，所述的罩体2a41为中空圆形结构并且底部的中心位置设有轴承套2a44，所述的轴承套2a44和转轴2a1活动连接，所述的罩体2a41底部设有四个底部吸嘴2a43，各所述底部吸嘴2a43沿轴承套 2a44围成环墙状，所述的罩体2a41外圈上均匀等距设有四个侧边吸嘴2a41，各所述的侧边吸嘴2a41沿罩体2a41围成环墙状结构，所述的侧边吸嘴2a41 底部设有进气口，所述进气口内部设有由下而上倾斜的导风板，能够在叶轮 2a3转动过程中引导气流向罩体2a41外分散。

请参阅图5，所述的磁吸附装置8由磁力轮8a、橡胶履带8b、侧边支架 8c组成，所述的橡胶履带8b内部均匀等距设有三个磁力轮8a，所述的橡胶履带8b两侧设有侧边支架8c，所述的侧边支架8c优选的材料为非铁磁体，所述的侧边支架8c通过圆轴插销和磁力轮8a活动连接，所述的橡胶履带8b 内壁上均匀等距设有横向凹槽，所述的横向凹槽和轮齿8a2相啮合。

请参阅图6，所述的磁力轮8a由永磁体8a1、轮齿8a2、定位环8a3、轮体8a4组成，所述的轮体8a4为圆柱形结构并且外圈外壁上设有十六个的轮齿8a2，所述的轮体8a4优选的材料为非铁磁体，所述的轮齿8a2为横向凸型结构并且和轮体8a4为一体化结构，所述的轮体8a4两侧设有定位环 8a3，所述的定位环8a3和轮齿8a2相扣合，所述的轮齿8a2顶端设有永磁体8a1，所述的永磁体8a1和轮齿8a2活动连接，所述的永磁体8a1和定位环8a3采用过盈配合，各所述永磁体8a1沿定位环8a3围成环墙结构。

其具体实现原理如下：

首先将磁吸附的爬行机器人放置在船舶金属表面上，磁吸附的爬行机器人两侧均匀等距设有四个磁吸附装置8，因为橡胶履带8b内部均匀等距设有三个磁力轮8a，磁力轮8a外圈上均匀等距设有十六个轮齿8a2，且每个轮齿8a2顶端均套合有永磁体8a1，利用永磁体8a1对铁磁性金属物质具有磁吸力作用，使得机器人能够固定在船舶金属表面上，因为各所述的永磁体8a1 沿定位环8a3围成环墙结构，所以轮体8a4在滚动过程中能够使永磁体8a1逐个与船舶金属表面产生磁吸作用力，从而能够实现机器人在船舶金属表面爬行，因为橡胶履带8b内壁上均匀等距设有横向凹槽，横向凹槽和轮齿8a2 相啮合，所以永磁体8a1通过橡胶履带8b与船舶金属表面接触，能够防止船舶金属表面上刮除的铁屑直接被永磁体8a1吸引，导致铁屑在永磁体8a1 表面越积越多，造成永磁体8a1对金属表面的磁吸力逐渐减弱，因此降低了磁吸附的爬行机器人在船舶金属表面上爬行的稳定性和速度，因为橡胶履带8b非铁磁体，且橡胶履带8b外壁表面光滑平正，所以橡胶履带8b表面上因为磁吸作用黏附的铁屑，在橡胶履带8b转动过程中容易掉落；驱动装置2的集流罩2a2中心位置设有转轴2a1，且转轴2a1通过驱动电机1产生驱动转矩，因为转轴2a1底端与主动锥形齿轮2a5连接，主动锥形齿轮2a5 和从动锥形齿轮2e相啮合，所以在转轴2a1转动过程中从动锥形齿轮2e通过轴杆2d带动两端设有的主动轮2b滚动，通过主动轮2b在转动中与船舶金属表面形成的摩擦力，带动磁吸附的爬行机器人在船舶表面前进或后退，因为机体3前后两端设有刮板6，且机体3前后两端设有的刮板6朝向保持一致，在机器人前进时两块刮板6相互配合，利用主动轮2b提供的向前作用力，铲除船舶金属表面的锈层，因为集流罩2a2内部中心位置设有叶轮 2a3，轴杆2d顺时针转动过程中主动轮2b向前滚动，此时叶轮2a3转动过程中形成的气流由下而上运动，利用分流吸屑底罩2a4侧边和底部设有的侧边吸嘴2a41和底部吸嘴2a43，使吸屑的范围扩大，从而对铲除的铁屑进行负压回收，利用分流过程中产生的多方位对流吸力，增加磁吸附的爬行机器人在船舶表面爬行的稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种磁吸附的爬行机器人，其结构包括驱动电机(1)、驱动装置(2)、机体(3)、活动支架(4)、弹簧刮板架(5)、刮板(6)、绝磁支座(7)、磁吸附装置(8)，其特征在于：

所述的机体(3)顶部设有驱动装置(2)，所述的驱动装置(2)顶部设有驱动电机(1)，所述的机体(3)前后两端设有活动支架(4)，所述的活动支架(4)底端设有弹簧刮板架(5)，所述的弹簧刮板架(5)底部安装有刮板(6)，所述的机体(3)两侧设有绝磁支座(7)，所述的绝磁支座(7)外侧设有磁吸附装置(8)；

所述的驱动装置(2)由对流铁屑收集机构(2a)、主动轮(2b)、主动轮定位架(2c)、轴杆(2d)、从动锥形齿轮(2e)组成，所述的轴杆(2d)设于对流铁屑收集机构(2a)下方，所述的轴杆(2d)两端设有主动轮(2b)，所述的轴杆(2d)中心位置设有从动锥形齿轮(2e)，所述的主动轮(2b)外侧设有主动轮定位架(2c)，所述的对流铁屑收集机构(2a)由转轴(2a1)、集流罩(2a2)、叶轮(2a3)、分流吸屑底罩(2a4)、主动锥形齿轮(2a5)组成，所述的集流罩(2a2)底部设有分流吸屑底罩(2a4)，所述的集流罩(2a2)中心位置设有转轴(2a1)，所述的集流罩(2a2)内部设有叶轮(2a3)，所述的叶轮(2a3)和转轴(2a1)连接，所述的主动锥形齿轮(2a5)和转轴(2a1)底端连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁吸附的爬行机器人，其特征在于：所述的分流吸屑底罩(2a4)由侧边吸嘴(2a41)、罩体(2a41)、底部吸嘴(2a43)、轴承套(2a44)组成，所述的罩体(2a41)底部设有轴承套(2a44)，所述的罩体(2a41)底部设有底部吸嘴(2a43)，所述的罩体(2a41)外圈上设有侧边吸嘴(2a41)。

3.根据权利要求1-2项中任一项所述的一种爬行机器人及使用方法，其特征在于：

首先将磁吸附的爬行机器人放置在船舶金属表面上，磁吸附的爬行机器人两侧均匀等距设有四个磁吸附装置(8)，因为橡胶履带(8b)内部均匀等距设有三个磁力轮(8a)，磁力轮(8a)外圈上均匀等距设有十六个轮齿(8a2)，且每个轮齿(8a2)顶端均套合有永磁体(8a1)，利用永磁体(8a1)对铁磁性金属物质具有磁吸力作用，使得机器人能够固定在船舶金属表面上，因为各所述的永磁体(8a1)沿定位环(8a3)围成环墙结构，所以轮体(8a4)在滚动过程中能够使永磁体(8a1)逐个与船舶金属表面产生磁吸作用力，从而能够实现机器人在船舶金属表面爬；

因为橡胶履带(8b)内壁上均匀等距设有横向凹槽，横向凹槽和轮齿(8a2)相啮合，所以永磁体(8a1)通过橡胶履带(8b)与船舶金属表面接触，能够防止船舶金属表面上刮除的铁屑直接被永磁体(8a1)吸引，导致铁屑在永磁体(8a1)表面越积越多，造成永磁体(8a1)对金属表面的磁吸力逐渐减弱，因此降低了磁吸附的爬行机器人在船舶金属表面上爬行的稳定性和速度；

因为橡胶履带(8b)非铁磁体，且橡胶履带(8b)外壁表面光滑平正，所以橡胶履带(8b)表面上因为磁吸作用黏附的铁屑，在橡胶履带(8b)转动过程中容易掉落；驱动装置(2)的集流罩(2a2)中心位置设有转轴(2a1)，且转轴(2a1)通过驱动电机(1)产生驱动转矩，因为转轴(2a1)底端与主动锥形齿轮((2a5))连接，主动锥形齿轮((2a5))和从动锥形齿轮(2e)相啮合，所以在转轴(2a1)转动过程中从动锥形齿轮(2e)通过轴杆(2d)带动两端设有的主动轮(2b)滚动；

通过主动轮(2b)在转动中与船舶金属表面形成的摩擦力，带动磁吸附的爬行机器人在船舶表面前进或后退，因为机体(3)前后两端设有刮板(6)，且机体(3)前后两端设有的刮板(6)朝向保持一致，在机器人前进时两块刮板(6)相互配合，利用主动轮(2b)提供的向前作用力，铲除船舶金属表面的锈层，因为集流罩(2a2)内部中心位置设有叶轮(2a3)，轴杆(2d)顺时针转动过程中主动轮(2b)向前滚动，此时叶轮(2a3)转动过程中形成的气流由下而上运动，利用分流吸屑底罩(2a4)侧边和底部设有的侧边吸嘴((2a41)和底部吸嘴(2a43)，使吸屑的范围扩大，从而对铲除的铁屑进行负压回收，利用分流过程中产生的多方位对流吸力，增加磁吸附的爬行机器人在船舶表面爬行的稳定性。

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