CN113212585B - 一种适应变曲率立面的爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适应变曲率立面的爬壁机器人，包括机架和设置于机架上的检测装置平台、驱动轮组、从动轮组；驱动轮组能够转动地与机架相连，驱动轮组包括安装件和设置于安装件上的驱动轮、驱动元件，从动轮组包括从动轮，驱动轮组的数量为两组，两组驱动轮组与从动轮组的连线围成三角形，驱动轮组和从动轮组均连接有吸附组件，形成三点稳定吸附结构。驱动轮组和从动轮组相配合能够更好地适应大曲率表面，驱动轮组可转动地与机架相连，当爬行表面曲率发生变化时，驱动轮组连接的吸附组件能够使驱动轮组相对于机架顺利发生转动，同时避免驱动轮组滑落，且两组驱动轮组均包括驱动元件，能够实现任意方向前进和差速转向，提高装置灵活适应性。

Description

一种适应变曲率立面的爬壁机器人

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，特别是涉及一种适应变曲率立面的爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人因具备有效的壁面吸附能力与稳定的移动特性，常用来搭载多种维修检测设备，实现机器替代人类的高空立面作业任务。爬壁机器人广泛应用于石化、船舶、风电等领域中，有效地解决了人工作业危险系数大、劳动强度大、时间周期长和效率低下等问题。

爬壁机器人进行检测作业的前提是可以稳定吸附在壁面，由于工作面为变曲率立面，而且还有凹凸不平的焊缝，当经过焊缝或是曲率突变的位置时，起吸附作用的永磁体因与表面距离增大，从而对壁面的吸附力变小，从而机器人可能有坠落的可能。

公开号为CN 111674484 A的中国专利，公开了一种适应大曲率钢板的平移磁吸爬壁机器人及其工作方式，包括机身框架、运动转向系统和磁吸系统，该机器人采用三车轮运动系统，且车轮可绕垂直轴转动，使用此运动结构的爬壁机器人可以方便地转换车轮前进方向，实现万向平移功能。机器人采用车轮及磁铁集成一体的设计使其在大曲率钢质表面仍能正常工作，安装的U型永磁铁能够使其稳定地吸附在钢制物体表面，而无需在运动过程中调整磁铁的高度；车轮式运动载体使机器人运动灵活，方便开展各种活动。但该发明重心较高，所需驱动单元较多，控制较为复杂，且没有自适应结构，对变曲率立面自适应性能较差。

公开号为CN 100346939 C的中国专利，公开了一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人，包括轮式移动机构和多个永磁吸附装置，轮式移动机构包括底盘、驱动机构、驱动轮和辅助支撑轮；永磁吸附装置的一端通过辅助支撑轮支撑在导磁壁面上，另一端通过具有一至三个转动自由度的曲面自适应机构与底盘或是其它的永磁吸附装置相连；驱动轮对称布置，采用差速驱动方式，依靠驱动轮的差速实现在导磁壁面上的转向，具有负载能力强，运动灵活等特点，但该发明越障能力较差，运动灵活性不够。

因此，如何改变现有技术中，爬壁机器人无法适应变曲率立面的现状，成为了本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适应变曲率立面的爬壁机器人，以解决上述现有技术存在的问题，使爬壁机器人能够适应变曲率立面，提高爬壁机器人的灵活适应性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种适应变曲率立面的爬壁机器人，包括：机架和设置于所述机架上的驱动轮组、从动轮组；

所述机架能够搭载检测装置；

所述驱动轮组能够转动地与所述机架相连，所述驱动轮组相对于所述机架的转动轴线平行于所述检测装置平台所在平面；所述驱动轮组包括安装件和设置于所述安装件上的驱动轮、驱动元件，所述安装件能够转动地与所述机架相连，所述驱动轮能够转动地与所述安装件相连，所述驱动轮与所述驱动元件传动相连；

所述从动轮组包括从动轮，所述从动轮与所述机架相连；

所述驱动轮组的数量至少为两组，两个所述驱动轮相对于所述安装件转动的转动轴线的所在平面相平行；两组所述驱动轮组与所述从动轮组的连线围成三角形；

所述驱动轮组和所述从动轮组均连接有吸附组件，所述吸附组件包括永磁体。

优选地，所述吸附组件还包括永磁体盒，所述永磁体设置于所述永磁体盒内，所述永磁体盒与驱动轮组或所述从动轮组可拆卸连接。

优选地，所述驱动轮组还包括吸附固定架，所述吸附固定架与所述安装件相连，所述永磁体盒与所述吸附固定架相连。

优选地，所述从动轮组还包括固定板和支板，所述固定板与所述机架相连，所述从动轮和所述支板均固定于所述固定板上，所述永磁体盒与所述支板相连；所述从动轮组连接有两组所述吸附组件，所述吸附组件设置于所述从动轮的相对的两侧。

优选地，所述从动轮为万向轮。

优选地，所述永磁体盒设置于所述驱动轮组远离所述机架的一侧。

优选地，所述驱动轮组利用第一连接件和第二连接件与所述机架相连，所述第一连接件与所述驱动轮组相连，所述第二连接件与所述机架相连，所述第二连接件具有转轴，所述第一连接件能够转动地与所述转轴相连，所述转轴与所述第一连接件之间设置轴承。

优选地，所述机架为三角形框架结构，所述检测装置平台位于两组所述驱动轮组以及所述从动轮组的连线围成的三角形的内部。

优选地，所述机架上设置有检测装置平台，所述检测装置平台包括上平台、下平台和连接螺柱，所述上平台和所述下平台分别位于所述机架的两侧，所述上平台和所述下平台分别与所述机架可拆卸连接，所述上平台和所述下平台利用所述连接螺柱相连。

优选地，所述上平台和所述下平台上均具有安装孔，所述安装孔能够与所述检测装置相连。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人，包括机架和设置于机架上驱动轮组、从动轮组；机架能够搭载检测装置；驱动轮组能够转动地与机架相连，驱动轮组相对于机架的转动轴线平行于检测装置平台所在平面；驱动轮组包括安装件和设置于安装件上的驱动轮、驱动元件，安装件能够转动地与机架相连，驱动轮能够转动地与安装件相连，驱动轮与驱动元件传动相连；从动轮组包括从动轮，从动轮与机架相连；驱动轮组的数量至少为两组，两个驱动轮相对于安装件的转动轴线的所在平面相平行；两组驱动轮组与从动轮组的连线围成三角形；驱动轮组和从动轮组均连接有吸附组件，吸附组件包括永磁体。

本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人，两组驱动轮组与从动轮组的连线围成三角形，驱动轮组和从动轮组均连接有吸附组件，形成三点稳定吸附结构，驱动轮组可转动地与机架相连，当爬行表面曲率发生变化时，驱动轮组连接的吸附组件能够使驱动轮组相对于机架顺利发生转动，同时避免驱动轮组滑落，从动轮组及其连接的吸附组件能够保持装置重心稳定，并使装置与爬壁面之间的间距保持一致，驱动轮组和从动轮组相配合能够更好地适应大曲率表面，且两组驱动轮组均包括驱动元件，能够实现任意方向前进和差速转向，使爬壁机器人适应各种曲率变化的立面，提高爬壁机器人的灵活适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的结构示意图；

图2为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的驱动轮组的结构示意图；

图3为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的从动轮组的结构示意图；

图4为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的部分结构的放大示意图；

图5为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的检测装置平台的结构示意图；

其中，1为机架，2为检测装置平台，201为上平台，202为下平台，203为连接螺柱，204为安装孔，3为驱动轮组，301为安装件，302为驱动轮，303为吸附固定架，304为第一连接件，305为第二连接件，306为转轴，307为轴承，308为驱动元件，4为从动轮组，401为从动轮，402为固定板，403为支板，5为吸附组件，501为永磁体，502为永磁体盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适应变曲率立面的爬壁机器人，以解决上述现有技术存在的问题，使爬壁机器人能够适应变曲率立面，提高爬壁机器人的灵活适应性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-5，其中，图1为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的结构示意图，图2为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的驱动轮组的结构示意图，图3为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的从动轮组的结构示意图，图4为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的部分结构的放大示意图，图5为本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人的检测装置平台的结构示意图。

本发明提供一种适应变曲率立面的爬壁机器人，包括：机架1和设置于机架1上的驱动轮组3、从动轮组4；

机架1能够搭载检测装置；

驱动轮组3能够转动地与机架1相连，驱动轮组3相对于机架1的转动轴线平行于检测装置平台2所在平面；驱动轮组3包括安装件301和设置于安装件301上的驱动轮302、驱动元件308，安装件301能够转动地与机架1相连，驱动轮302能够转动地与安装件301相连，驱动轮302与驱动元件308传动相连；

从动轮组4包括从动轮401，从动轮401与机架1相连，从动轮401相对于机架1的转动轴线平行于驱动轮302相对于机架1的转动轴线所在平面；

驱动轮组3的数量至少为两组，两个驱动轮302相对于安装件301的转动轴线的所在平面相平行；两组驱动轮组3与从动轮组4的连线围成三角形；

驱动轮组3和从动轮组4均连接有吸附组件5，吸附组件5包括永磁体501。

本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人，驱动轮组3和从动轮组4形成三点稳定吸附结构，能够更好地适应大曲率表面，驱动轮组3可转动地与机架1相连，且两组驱动轮组3均包括驱动元件308，能够实现任意方向前进和差速转向；当爬行表面曲率发生变化时，驱动轮组3连接的吸附组件5能够避免驱动轮组3滑落，同时能使驱动轮组3相对于机架1顺利发生转动，使爬壁机器人适应各种曲率变化的立面，提高爬壁机器人的灵活适应性，同时提到了搭载检测装置的安全性。

其中，吸附组件5还包括永磁体盒502，永磁体501设置于永磁体盒502内，永磁体盒502与驱动轮组3或从动轮组4可拆卸连接，便于拆装维护、更换。此处需要说明的是，永磁体盒502的底面较驱动轮302和从动轮401的底面稍高，减小驱动轮302和从动轮401运动阻力。

具体地，驱动轮组3还包括吸附固定架303，吸附固定架303与安装件301相连，永磁体盒502与吸附固定架303相连，吸附固定架303能够固定永磁体盒502，提高吸附组件5的稳定性。

相应地，从动轮组4还包括固定板402和支板403，固定板402与机架1相连，从动轮401和支板403均固定于固定板402上，永磁体盒502与支板403相连，支板403位于永磁体盒502的两侧，保证永磁体盒502的稳固性；从动轮组4连接有两组吸附组件5，吸附组件5设置于从动轮401的运行方向的相对的两侧，进一步提高从动轮组4的运动稳定性。需要说明的是，永磁体盒502利用销轴与吸附固定架303或支板403相连。

在本具体实施方式中，从动轮401为万向轮，从动轮组4采用万向轮，在机器人转向或适应曲率变化时，能够保证重心稳定和吸附稳定的情况下实现爬壁机器人任意方向运动，进一步提高爬壁机器人的灵活性。

在本发明的其他具体实施方式中，永磁体盒502设置于驱动轮组3远离机架1的一侧，避免永磁体盒502影响驱动轮组3相对机架1发生转动。

更具体地，驱动轮组3利用第一连接件304和第二连接件305与机架1相连，第一连接件304与驱动轮组3相连，第二连接件305与机架1相连，第二连接件305具有转轴306，第一连接件304能够转动地与转轴306相连，转轴306与第一连接件304之间设置轴承307，确保驱动轮组3相对于机架1转动顺畅。

另外，机架1为等腰三角形框架结构，两组驱动轮组3位于机架1的底边的两端，从动轮组4位于机架1的顶点，检测装置平台2位于两组驱动轮组3以及从动轮组4的连线围成的三角形的内部，提高爬壁机器人的受力均匀性，同时提高检测装置的运动稳定性。

进一步地，机架1上设置有检测装置平台2，用于搭载检测装置，检测装置平台2包括上平台201、下平台202和连接螺柱203，上平台201和下平台202分别位于机架1的两侧，上平台201和下平台202分别与机架1可拆卸连接，方便拆装，上平台201和下平台202利用连接螺柱203相连，提高检测装置平台2的结构整体性。

为了便于安装检测装置，上平台201和下平台202上均具有安装孔204，检测装置能够利用其它辅助部件固定于安装孔204处，减轻操作人员劳动负担。

本发明的适应变曲率立面的爬壁机器人，驱动轮组3和从动轮组4形成三点稳定吸附结构，能够更好地适应大曲率表面，驱动轮组3可转动地与机架1相连，且两组驱动轮组3均包括驱动元件308，能够实现任意方向前进和差速转向；当爬行表面曲率发生变化时，驱动轮组3连接的吸附组件5能够避免驱动轮组3滑落，同时能使驱动轮组3相对于机架1顺利发生转动；从动轮组4采用万向轮，在机器人转向或适应曲率变化时，能够保证重心稳定和吸附稳定的情况下实现爬壁机器人任意方向运动。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种适应变曲率立面的爬壁机器人，其特征在于，包括：机架和设置于所述机架上的驱动轮组、从动轮组；

所述机架能够搭载检测装置；

所述驱动轮组能够转动地与所述机架相连，所述驱动轮组相对于所述机架的转动轴线平行于检测装置平台所在平面；所述驱动轮组包括安装件和设置于所述安装件上的驱动轮、驱动元件，所述安装件能够转动地与所述机架相连，所述驱动轮能够转动地与所述安装件相连，所述驱动轮与所述驱动元件传动相连；

所述从动轮组包括从动轮，所述从动轮与所述机架相连；

所述驱动轮组的数量至少为两组，两个所述驱动轮相对于所述安装件转动的转动轴线的所在平面相平行；两组所述驱动轮组与所述从动轮组的连线围成三角形；

所述驱动轮组和所述从动轮组均连接有吸附组件，所述吸附组件包括永磁体；

所述吸附组件还包括永磁体盒，所述永磁体设置于所述永磁体盒内，所述永磁体盒与驱动轮组或所述从动轮组可拆卸连接；所述永磁体盒的底面较所述驱动轮和所述从动轮的底面高；所述永磁体盒设置于所述驱动轮组远离所述机架的一侧；

所述驱动轮组还包括吸附固定架，所述吸附固定架与所述安装件相连，所述永磁体盒与所述吸附固定架相连；

所述从动轮组还包括固定板和支板，所述固定板与所述机架相连，所述从动轮和所述支板均固定于所述固定板上，所述永磁体盒与所述支板相连；所述从动轮组连接有两组所述吸附组件，所述吸附组件设置于所述从动轮的相对的两侧；

所述机架上设置有检测装置平台，所述检测装置平台包括上平台、下平台和连接螺柱，所述上平台和所述下平台分别位于所述机架的两侧，所述上平台和所述下平台分别与所述机架可拆卸连接，所述上平台和所述下平台利用所述连接螺柱相连；

所述机架为三角形框架结构，所述检测装置平台位于两组所述驱动轮组以及所述从动轮组的连线围成的三角形的内部；所述机架为等腰三角形框架结构，两组所述驱动轮组位于所述机架的底边的两端，所述从动轮组位于所述机架的顶点；

所述驱动轮组利用第一连接件和第二连接件与所述机架相连，所述第一连接件与所述驱动轮组相连，所述第二连接件与所述机架相连，所述第二连接件具有转轴，所述第一连接件能够转动地与所述转轴相连，所述转轴与所述第一连接件之间设置轴承。

2.根据权利要求1所述的适应变曲率立面的爬壁机器人，其特征在于：所述从动轮为万向轮。

3.根据权利要求1所述的适应变曲率立面的爬壁机器人，其特征在于：所述上平台和所述下平台上均具有安装孔，所述安装孔能够与所述检测装置相连。

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