CN113460182A - 一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,包括机架和柔性履带,作为磁吸附机构连接骨架的机架与爬壁机器人本体装配连接,柔性履带与设置在机架上的带轮啮合驱动,机架上的带轮关于机架对称安装,相对称的两个带轮之间具有间隔,柔性履带的内侧对应间隔设置有磁吸附区,磁吸附区设置有若干圈间隔布置的磁铁封装链,每圈磁铁封装链均包括多个沿柔性履带的周向分布的磁铁封装,磁铁封装包括与柔性履带固连的封装外壳和设置在封装外壳内的磁铁单元。本发明的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构的可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁机器人技术领域,特别是涉及一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构。
背景技术
磁吸附爬壁机器人属于特种作业机器人,多用于危险、污染、复杂、狭窄等导磁性壁面环境上,完成表面监测、表面焊接、表面涂覆、故障诊断、打磨除锈等特定作业。目前磁吸附爬壁机器人已在核工业、石油化工、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构上得到了广泛的应用。磁吸附机构是该类爬壁机器人的核心组成,其结构形式直接决定了机器人的爬壁环境适应性和攀附可靠性。
专利《磁吸附爬壁机器人的磁吸附与驱动一体化模块》(授权号:CN106364583B)中,将磁吸附与驱动部分一体模块化,利用安装轴可以自由组装,但磁吸附单元布置在转动轴上,皮带上大量空间没有利用,所以机器人的负载能力不高;专利《磁吸附行走装置及磁吸附爬壁机器人》(授权号:CN109533054B)提供了一种磁吸附行走装置及爬壁机器人,采用驱动链、吸附履带组件和导向组件等钢铁结构组成履带,结构复杂,重量大,链接式的履带组件刚度较大不易贴合壁面而影响越障能力。
现有的爬壁机器人的磁吸附机构通常采用链传动的链板和内嵌磁吸附单元的履带板组成,结构复杂,重量大,以往的简单的永磁铁结构使得磁铁的利用率不高,与磁吸附单元连接方案繁琐,因而制造和维修困难且可靠性降低,同时在遇到障碍物时由于履带板结构的刚度较大不易贴合壁面而影响越障能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,以解决上述现有技术存在的问题,提高爬壁机器人的磁吸附机构的可靠性。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供了一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,包括机架和柔性履带,作为磁吸附机构连接骨架的机架与爬壁机器人本体装配连接,所述柔性履带与设置在所述机架上的带轮啮合驱动,所述机架上的带轮关于所述机架对称安装,相对称的两个所述带轮之间具有间隔,所述柔性履带的内侧对应所述间隔设置有磁吸附区,所述磁吸附区设置有若干圈间隔布置的磁铁封装链,每圈所述磁铁封装链均包括多个沿所述柔性履带的周向分布的磁铁封装,所述磁铁封装包括与所述柔性履带固连的封装外壳和设置在所述封装外壳内的磁铁单元。
优选的,所述磁吸附区的宽度与所述间隔的宽度相等。
优选的,相邻的两圈所述磁铁封装链中的所述磁铁封装错位布置。
优选的,所述磁铁单元由多块钕磁铁组成Halbach阵列,所述磁铁单元磁力较强的一侧靠近所述柔性履带,多块所述钕磁铁按照充磁方向每次偏转90°进行拼接。
优选的,所述柔性履带包括作为吸附带的输送带和两个作为传动带的同步带,两个所述同步带粘接在所述输送带的内侧,两个所述同步带对应所述机架两侧的所述带轮,所述同步带与对应的所述带轮啮合,所述磁吸附区位于两个所述同步带之间。
优选的,同一圈所述磁铁封装链中的相邻的两个所述封装外壳转动连接,所述封装外壳的中间具有安装槽,所述磁铁单元设置在所述安装槽内,所述安装槽的底面设置有拆卸孔,所述拆卸孔为通孔。
优选的,所述封装外壳通过3D打印制成。
优选的,所述封装外壳的两侧还分别设置有一个安装孔,所述安装孔通过扁平头螺钉和螺母钉装在所述柔性履带的内侧。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构的可靠性高。本发明的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中的柔性履带采用同步带和输送带粘接而成,使得柔性履带具有较好的柔韧性,便于贴合壁面进行越障,同时极大地减轻了履带的重量;封装外壳与输送带之间采用平头螺钉连接简单易操作,磁铁封装之间链式连接不仅增加了连接的可靠性,也提高了磁吸附履带在铁磁性壁面吸附与脱附时的受力连续性;磁铁单元设置在输送带的内侧非直接接触铁磁性工作壁面,既保护了硬而脆的磁铁,也缓冲了磁吸附履带的周期性振动;三条链式的磁铁封装外壳封装采用错位方式布置在输送带的内侧,进一步提高了磁铁单元在履带上的连续性。
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为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构的结构示意图;
图2为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中磁铁封装的结构示意图;
图3为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中封装外壳的结构示意图;
图4为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中磁铁单元的磁场仿真图;
图5为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中磁铁封装链的部分结构示意图;
图6为本发明用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构中柔性履带的部分结构示意图;
其中:100、用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构;1、输送带;2、扁平头螺钉;3、机架;4、第一转动带轮;5、第二转动带轮;6、同步带;7、磁铁封装;701、磁铁单元;702、封装外壳;703、销轴;704、拆卸孔;8、螺母;9、磁铁封装链。
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付出创造性劳动的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用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,以解决上述现有技术存在的问题,提高爬壁机器人的磁吸附机构的可靠性。
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。
如图1至图6所示:本实施例提供了一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构100,包括机架3和柔性履带,作为磁吸附机构连接骨架的机架3与爬壁机器人本体装配连接,柔性履带与设置在机架3上的带轮啮合驱动,机架3上的带轮关于机架3对称安装,相对称的两个带轮之间具有间隔,柔性履带的内侧对应间隔设置有磁吸附区。在本实施例中,机架3上的带轮包括四个第一转动带轮4和四个第二转动带轮5,第二转动带轮5的直径大于第一转动带轮4的直径,四个第一转动带轮4和四个第二转动带轮5分别两两一组对称分布在机架3的两侧。
在本实施例中,柔性履带包括作为吸附带的输送带1和两个作为传动带的同步带6,两个同步带6粘接在输送带1的内侧,两个同步带6对应机架3两侧的带轮,同步带6与对应的带轮啮合,磁吸附区位于两个同步带6之间。磁吸附区的宽度与间隔的宽度相等。同步带6的类型为市面常见内嵌钢丝芯的聚氨酯同步带,输送带1的类型为市面常见的PVC输送带(由聚酯纤维布和聚氯乙烯胶构成);柔性履带采用同步带6和输送带1粘接而成,使得柔性履带具有较好的柔韧性,便于贴合壁面进行越障,同时极大地减轻了履带的重量。
磁吸附区设置有三圈间隔布置的磁铁封装链9,每圈磁铁封装链9均包括多个沿柔性履带的周向分布的磁铁封装7,磁铁封装7包括与柔性履带固连的封装外壳702和设置在封装外壳702内的磁铁单元701。
具体的,封装外壳702的中间具有长方形的安装槽,磁铁单元701设置在安装槽内,安装槽的底面设置有拆卸孔704,拆卸孔704为通孔,拆卸孔704能够方便检查维修时磁铁的取出更换;封装外壳702的两侧还分别设置有一个安装孔,安装孔通过扁平头螺钉2和螺母8钉装在柔性履带的内侧,封装外壳702与输送带1之间采用平头螺钉连接简单易操作。同一圈磁铁封装链9中的相邻的两个封装外壳702转动连接,封装外壳702一端设置有销轴703、另一端设置有圆孔,一个封装外壳702上的销轴703穿设在另一个封装外壳702上的圆孔中,销轴703与圆孔间隙配合,以实现相邻两个封装外壳702的转动配合;磁铁封装7之间链式连接不仅增加了连接的可靠性,也提高了磁吸附履带在铁磁性壁面吸附与脱附时的受力连续性。
磁铁单元701由多块钕磁铁组成Halbach阵列,磁铁单元701磁力较强的一侧靠近柔性履带,多块钕磁铁按照充磁方向每次偏转90°进行拼接。磁铁单元701设置在输送带1的内侧非直接接触铁磁性工作壁面,既保护了硬而脆的磁铁,也缓冲了磁吸附履带的周期性振动。相邻的两圈磁铁封装链9中的磁铁封装7错位布置,以提高磁铁单元701在磁吸附区的连续性。
封装外壳702通过3D打印制成。磁铁封装链9采用PLA耗材3D打印方式免装配制成,多个封装外壳702一次直接打印而成,减少封装外壳702之间的装配次数。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书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 (8)
1.一种用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:包括机架和柔性履带,作为磁吸附机构连接骨架的机架与爬壁机器人本体装配连接,所述柔性履带与设置在所述机架上的带轮啮合驱动,所述机架上的带轮关于所述机架对称安装,相对称的两个所述带轮之间具有间隔,所述柔性履带的内侧对应所述间隔设置有磁吸附区,所述磁吸附区设置有若干圈间隔布置的磁铁封装链,每圈所述磁铁封装链均包括多个沿所述柔性履带的周向分布的磁铁封装,所述磁铁封装包括与所述柔性履带固连的封装外壳和设置在所述封装外壳内的磁铁单元。
2.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:所述磁吸附区的宽度与所述间隔的宽度相等。
3.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:相邻的两圈所述磁铁封装链中的所述磁铁封装错位布置。
4.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:所述磁铁单元由多块钕磁铁组成Halbach阵列,所述磁铁单元磁力较强的一侧靠近所述柔性履带,多块所述钕磁铁按照充磁方向每次偏转90°进行拼接。
5.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:所述柔性履带包括作为吸附带的输送带和两个作为传动带的同步带,两个所述同步带粘接在所述输送带的内侧,两个所述同步带对应所述机架两侧的所述带轮,所述同步带与对应的所述带轮啮合,所述磁吸附区位于两个所述同步带之间。
6.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:同一圈所述磁铁封装链中的相邻的两个所述封装外壳转动连接,所述封装外壳的中间具有安装槽,所述磁铁单元设置在所述安装槽内,所述安装槽的底面设置有拆卸孔,所述拆卸孔为通孔。
7.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:所述封装外壳通过3D打印制成。
8.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的柔性履带式磁吸附机构,其特征在于:所述封装外壳的两侧还分别设置有一个安装孔,所述安装孔通过扁平头螺钉和螺母钉装在所述柔性履带的内侧。
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