CN114771681A - 一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人，包括后磁吸机体和前磁吸机体，所述后磁吸机体的一端与前磁吸机体的一端活动安装，所述前磁吸机体包括连接杆、除锈清洗盘、控制器、固定底座、顶梁和支撑杆。本发明通过增加清除组件，下压弹簧使磁吸盘二和壁面磁吸固定得更加牢固且可以帮助机器人跨越障碍物，避免机器人掉落损坏，转动筒和叶片可以将壁面上的灰尘和颗粒向外侧清除，使磁吸盘一、磁吸盘二和磁吸轮能够更好地磁吸固定在壁面，避免磁吸机器人从储罐上掉落损坏，后磁吸机体通过活动连杆一、活动连杆二和转轴可以发生弯折，后磁吸机体和前磁吸机体可以转向偏角，该机器人可以磁吸附爬壁行走，可在储罐的侧壁垂直面以及顶面进行除锈和喷涂工作。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体为一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人指可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁机器人又称为壁面移动机器人，爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中负压方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；磁吸附方式则有永磁体和电磁铁两种方式，只适用于吸附导磁性壁面。爬壁机器人主要用于石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理，或进行建筑物的清洁和喷涂。在核工业中用来检查测厚等，还可以用于消防和造船等行业。
现有技术中，如中国专利号为：CN106428281B的“一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人”，包括底架，所述底架上固定有前轴，所述前轴两端各安装一组可独立调速的驱动轮组件，所述驱动轮组件内设一号磁吸附单元，所述底架后部中间安装有导向轮组件，所述导向轮组件内设二号磁吸附单元；所述驱动轮组件设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部。该安全可靠的磁吸附爬壁机器人具有较好的综合性能，通过左右驱动轮组件的速度差来实现转向，操作性强；驱动轮组件与导向轮组件内分别设有一号磁吸附单元与二号磁吸附单元，二者结合可保证良好的吸附性能；另外驱动轮组件设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部，与履带类似，具有良好的越障能力。
但是现有的用于冶化行业大型储罐外壁竖墙表面锈蚀与失效油漆的清除与再喷涂工程作业的安全可靠的磁吸附爬壁机器人在导磁性壁面上移动时，储罐外壁存在大量的灰尘和颗粒，会影响磁吸爬壁机器人的磁吸能力，导致磁吸机器人从储罐上掉落损坏，且磁吸机器人跨越障碍物的能力较差，针对上述问题，提出一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人，以解决上述背景技术提出的现有的储罐外壁存在大量的灰尘和颗粒，会影响磁吸爬壁机器人的磁吸能力，导致磁吸机器人从储罐上掉落损坏，且磁吸机器人跨越障碍物的能力较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人，包括后磁吸机体和前磁吸机体，所述后磁吸机体的一端与前磁吸机体的一端活动安装，所述前磁吸机体包括连接杆、除锈清洗盘、控制器、固定底座、顶梁和支撑杆，所述固定底座的顶部与连接杆的底部固定安装，且连接杆的两端对称活动安装有两个爬壁机体，所述除锈清洗盘的顶部与控制器的底部固定安装，且控制器的前侧设置有摄像头，所述爬壁机体包括操控箱、防护框架、转动杆、清除组件和磁吸盘一，所述操控箱的底部与磁吸盘一的顶部活动连接，所述操控箱的顶部与转动杆的底部固定安装，且转动杆的清除组件的一端转动连接，所述清除组件包括舱体外壳、固定架、钢杆、磁吸盘二和连接端头，所述舱体外壳的前侧与连接端头的一端固定安装，所述连接端头的一端对称转动连接有转动筒，所述转动筒的外壁均匀固定连接有若干个叶片，所述固定架的底部活动连接有下压弹簧，所述钢杆的顶部与下压弹簧的底部活动安装，所述钢杆的底部与磁吸盘二的顶部固定安装，所述舱体外壳的底端内壁对称活动连接有活动弹簧，所述活动弹簧的底部与磁吸盘二的顶部两端活动连接。
优选的，所述转动杆的外侧与舱体外壳的顶部一端转动连接，所述固定架的一端与操控箱的顶部固定安装，所述操控箱的两端对称活动安装有两个滚轴，所述滚轴的一端固定安装有磁吸轮，所述防护框架的两端与操控箱的两侧固定安装。
优选的，所述后磁吸机体包括驱动电机、齿轮、转轴、活动连杆二和U型杆，所述驱动电机的两端对称活动安装有驱动杆，所述U型杆的一端与驱动杆的一端固定安装，所述U型杆的另一端对称转动连接有两个驱动轮。
优选的，所述驱动轮的外壁啮合有磁吸履带，所述磁吸履带的内壁与齿轮的外壁啮合。
优选的，所述转轴的一侧与活动连杆二的一端活动连接，所述转轴的另一侧对称活动安装有两个活动连杆一，且活动连杆一的底端与驱动电机的顶部活动安装。
优选的，所述活动连杆二的底端与固定底座的一侧活动安装，所述固定底座的底部与除锈清洗盘的顶部固定安装。
优选的，所述除锈清洗盘的顶部两端对称固定连接有三角架，所述三角架的顶部固定连接有支撑杆。
优选的，所述支撑杆的顶部与顶梁的底部固定安装，所述顶梁的两端对称固定连接有延伸架，所述延伸架的一侧活动连接有四个油漆喷涂组件，所述连接杆的两端与操控箱的顶部固定安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过增加清除组件，当机器人在壁面移动时，下压弹簧提供向下的压力使磁吸盘二紧贴在壁面，使磁吸盘二和壁面磁吸固定得更加牢固，避免机器人磁吸力差而掉落损坏，同时当机器人在移动时遇到小块障碍物时，磁吸履带磁吸固定在壁面，爬壁机体的底部会部分向上抬起，此时在下压弹簧的作用下将磁吸盘二向下推动，使磁吸盘二始终和壁面磁吸贴紧，使机器人成功跨越障碍物，避免机器人在遇到障碍物时掉落。
2、本发明中，通过设置转动筒和叶片，两个转动筒转动反向相反，相对向内侧转动，转动筒在转动时带动外壁的叶片转动，将壁面上的灰尘和颗粒向外侧清除，从而使磁吸盘一、磁吸盘二和磁吸轮能够更好地磁吸固定在壁面，避免磁吸机器人从储罐上掉落损坏。
3、本发明中，通过设置后磁吸机体，活动连杆一和活动连杆二可以围绕转轴活动，后磁吸机体通过活动连杆一、活动连杆二和转轴可以发生弯折，后磁吸机体和前磁吸机体可以转向偏角，同时后磁吸机体可以磁吸紧贴在壁面且可以为前磁吸机体提供一个向上的推力，帮助前磁吸机体顺利磁吸在储罐顶部，该机器人可以磁吸附爬壁行走，可在储罐的侧壁垂直面以及顶面进行除锈和喷涂工作。
附图说明
图1为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的立体图；
图2为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的后侧结构示意图；
图3为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的仰视结构示意图；
图4为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的前磁吸机体的结构示意图；
图5为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的后磁吸机体的结构示意图；
图6为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的爬壁机体的结构示意图；
图7为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的爬壁机体的仰视结构示意图；
图8为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的清除组件的剖视图；
图9为本发明一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人的转动筒的结构示意图。
图中：
1、后磁吸机体；2、前磁吸机体；11、磁吸履带；12、齿轮；13、驱动轮；14、U型杆；15、驱动电机；16、活动连杆一；17、转轴；18、活动连杆二；19、驱动杆；21、爬壁机体；22、除锈清洗盘；23、控制器；24、摄像头；25、三角架；26、连接杆；27、延伸架；28、油漆喷涂组件；29、顶梁；30、固定底座；31、支撑杆；211、防护框架；212、磁吸轮；213、磁吸盘一；214、操控箱；215、滚轴；216、转动杆；217、清除组件；2171、固定架；2172、下压弹簧；2173、磁吸盘二；2174、活动弹簧；2175、舱体外壳；2176、钢杆；2177、连接端头；2178、转动筒；2179、叶片。
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，所描述的实施条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。
参照图1-9所示：一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人，包括后磁吸机体1和前磁吸机体2，后磁吸机体1的一端与前磁吸机体2的一端活动安装，前磁吸机体2包括连接杆26、除锈清洗盘22、控制器23、固定底座30、顶梁29和支撑杆31，固定底座30的顶部与连接杆26的底部固定安装，且连接杆26的两端对称活动安装有两个爬壁机体21，除锈清洗盘22的顶部与控制器23的底部固定安装，且控制器23的前侧设置有摄像头24，除锈清洗盘22可以利用旋转雾化射流有效快速地剥除金属表面的漆层，之后两端的油漆喷涂组件28可以对壁面重新喷涂油漆，爬壁机体21包括操控箱214、防护框架211、转动杆216、清除组件217和磁吸盘一213，操控箱214的底部与磁吸盘一213的顶部活动连接，操控箱214的顶部与转动杆216的底部固定安装，且转动杆216的清除组件217的一端转动连接，清除组件217包括舱体外壳2175、固定架2171、钢杆2176、磁吸盘二2173和连接端头2177，舱体外壳2175的前侧与连接端头2177的一端固定安装，连接端头2177的一端对称转动连接有转动筒2178，转动筒2178的外壁均匀固定连接有若干个叶片2179，两个转动筒2178转动反向相反，相对向内侧转动，这样转动筒2178在转动时带动外壁的叶片2179转动，从而将壁面上的灰尘和颗粒向外侧清除，从而使磁吸盘一213、磁吸盘二2173和磁吸轮212能够更好地磁吸固定在壁面，固定架2171的底部活动连接有下压弹簧2172，钢杆2176的顶部与下压弹簧2172的底部活动安装，钢杆2176的底部与磁吸盘二2173的顶部固定安装，舱体外壳2175的底端内壁对称活动连接有活动弹簧2174，活动弹簧2174的底部与磁吸盘二2173的顶部两端活动连接，下压弹簧2172提供向下的压力使磁吸盘二2173紧贴在壁面，使磁吸盘二2173和壁面磁吸固定得更加牢固，避免机器人磁吸力差而掉落损坏，同时当机器人在移动时遇到小块障碍物时，在下压弹簧2172的作用下将磁吸盘二2173向下推动，使磁吸盘二2173始终和壁面磁吸贴紧，使机器人成功跨越障碍物。
如图6-9所示，转动杆216的外侧与舱体外壳2175的顶部一端转动连接，固定架2171的一端与操控箱214的顶部固定安装，操控箱214的两端对称活动安装有两个滚轴215，滚轴215的一端固定安装有磁吸轮212，防护框架211的两端与操控箱214的两侧固定安装，操控箱214可以控制两端的磁吸轮212转动、控制底部的磁吸盘一213磁吸在储罐壁面，磁吸盘一213使机器人磁吸固定在壁面。
如图5所示，后磁吸机体1包括驱动电机15、齿轮12、转轴17、活动连杆二18和U型杆14，驱动电机15的两端对称活动安装有驱动杆19，U型杆14的一端与驱动杆19的一端固定安装，U型杆14的另一端对称转动连接有两个驱动轮13，驱动电机15可以通过两端的驱动杆19和U型杆14带动驱动轮13转动，驱动轮13外壁齿牙和磁吸履带11内壁齿槽相互啮合，驱动轮13可以带动磁吸履带11转动。
如图5所示，驱动轮13的外壁啮合有磁吸履带11，磁吸履带11的内壁与齿轮12的外壁啮合，驱动轮13外壁齿牙和磁吸履带11内壁齿槽相互啮合，从而带动磁吸履带11转动。
如图5所示，转轴17的一侧与活动连杆二18的一端活动连接，转轴17的另一侧对称活动安装有两个活动连杆一16，且活动连杆一16的底端与驱动电机15的顶部活动安装，转轴17分别与活动连杆一16和活动连杆二18之间活动安装，活动连杆一16和活动连杆二18可以围绕转轴17活动。
如图1-5所示，活动连杆二18的底端与固定底座30的一侧活动安装，固定底座30的底部与除锈清洗盘22的顶部固定安装，当机器人从储罐或其他导磁性壁面的侧壁向顶部移动时，前磁吸机体2向上移动到顶部，后磁吸机体1通过活动连杆一16、活动连杆二18和转轴17可以发生弯折。
如图1-4所示，除锈清洗盘22的顶部两端对称固定连接有三角架25，三角架25的顶部固定连接有支撑杆31，三角架25用于支撑顶部连接杆26。
如图1-4所示，支撑杆31的顶部与顶梁29的底部固定安装，顶梁29的两端对称固定连接有延伸架27，延伸架27的一侧活动连接有四个油漆喷涂组件28，连接杆26的两端与操控箱214的顶部固定安装，油漆喷涂组件28用于对壁面进行油漆喷涂。
本发明中，该机器人在使用时，首先启动该机器人（开启驱动电机15、除锈清洗盘22、控制器23、操控箱214和转动筒2178），并且将其放置在储罐外壁，驱动电机15可以通过两端的驱动杆19和U型杆14带动驱动轮13转动，驱动轮13外壁齿牙和磁吸履带11内壁齿槽相互啮合，因此驱动轮13可以带动磁吸履带11转动，同时操控箱214可以控制两端的磁吸轮212转动、控制底部的磁吸盘一213磁吸在储罐壁面，磁吸盘一213使机器人磁吸固定在壁面，磁吸轮212和磁吸履带11可以磁吸附在储罐外壁并且向前移动，除锈清洗盘22可以利用旋转雾化射流有效快速地剥除金属表面的漆层，之后两端的油漆喷涂组件28可以对壁面重新喷涂油漆，通过在操控箱214的前侧增加清除组件217，固定架2171的底部通过下压弹簧2172和钢杆2176活动连接，钢杆2176的底部连接有磁吸盘二2173，当机器人在壁面移动时，下压弹簧2172提供向下的压力使磁吸盘二2173紧贴在壁面，使磁吸盘二2173和壁面磁吸固定得更加牢固，避免机器人磁吸力差而掉落损坏，同时当机器人在移动时遇到小块障碍物时，磁吸履带11磁吸固定在壁面，爬壁机体21的底部会部分向上抬起，此时在下压弹簧2172的作用下将磁吸盘二2173向下推动，使磁吸盘二2173始终和壁面磁吸贴紧，使机器人成功跨越障碍物，避免该机器人在遇到障碍物时掉落；同时在舱体外壳2175前侧增加两个转动筒2178，且两个转动筒2178转动反向相反，相对向内侧转动，这样转动筒2178在转动时带动外壁的叶片2179转动，从而将壁面上的灰尘和颗粒向外侧清除，从而使磁吸盘一213、磁吸盘二2173和磁吸轮212能够更好地磁吸固定在壁面，避免磁吸机器人从储罐上掉落损坏；转轴17分别与活动连杆一16和活动连杆二18之间活动安装，活动连杆一16和活动连杆二18可以围绕转轴17活动，当机器人从储罐或其他导磁性壁面的侧壁向顶部移动时，前磁吸机体2向上移动到顶部，后磁吸机体1通过活动连杆一16、活动连杆二18和转轴17可以发生弯折，后磁吸机体1和前磁吸机体2可以转向偏角，同时后磁吸机体1可以磁吸紧贴在壁面且可以为前磁吸机体2提供一个向上的推力，帮助前磁吸机体2顺利磁吸在储罐顶部，该机器人可以磁吸附爬壁行走，可在储罐的侧壁垂直面以及顶面进行除锈和喷涂工作。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种安全可靠的磁吸附爬壁机器人，包括后磁吸机体（1）和前磁吸机体（2），所述后磁吸机体（1）的一端与前磁吸机体（2）的一端活动安装，其特征在于：所述前磁吸机体（2）包括连接杆（26）、除锈清洗盘（22）、控制器（23）、固定底座（30）、顶梁（29）和支撑杆（31），所述固定底座（30）的顶部与连接杆（26）的底部固定安装，且连接杆（26）的两端对称活动安装有两个爬壁机体（21），所述除锈清洗盘（22）的顶部与控制器（23）的底部固定安装，且控制器（23）的前侧设置有摄像头（24），所述爬壁机体（21）包括操控箱（214）、防护框架（211）、转动杆（216）、清除组件（217）和磁吸盘一（213），所述操控箱（214）的底部与磁吸盘一（213）的顶部活动连接，所述操控箱（214）的顶部与转动杆（216）的底部固定安装，且转动杆（216）的清除组件（217）的一端转动连接，所述清除组件（217）包括舱体外壳（2175）、固定架（2171）、钢杆（2176）、磁吸盘二（2173）和连接端头（2177），所述舱体外壳（2175）的前侧与连接端头（2177）的一端固定安装，所述连接端头（2177）的一端对称转动连接有转动筒（2178），所述转动筒（2178）的外壁均匀固定连接有若干个叶片（2179），所述固定架（2171）的底部活动连接有下压弹簧（2172），所述钢杆（2176）的顶部与下压弹簧（2172）的底部活动安装，所述钢杆（2176）的底部与磁吸盘二（2173）的顶部固定安装，所述舱体外壳（2175）的底端内壁对称活动连接有活动弹簧（2174），所述活动弹簧（2174）的底部与磁吸盘二（2173）的顶部两端活动连接。
2.根据权利要求1所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述转动杆（216）的外侧与舱体外壳（2175）的顶部一端转动连接，所述固定架（2171）的一端与操控箱（214）的顶部固定安装，所述操控箱（214）的两端对称活动安装有两个滚轴（215），所述滚轴（215）的一端固定安装有磁吸轮（212），所述防护框架（211）的两端与操控箱（214）的两侧固定安装。
3.根据权利要求1所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述后磁吸机体（1）包括驱动电机（15）、齿轮（12）、转轴（17）、活动连杆二（18）和U型杆（14），所述驱动电机（15）的两端对称活动安装有驱动杆（19），所述U型杆（14）的一端与驱动杆（19）的一端固定安装，所述U型杆（14）的另一端对称转动连接有两个驱动轮（13）。
4.根据权利要求3所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述驱动轮（13）的外壁啮合有磁吸履带（11），所述磁吸履带（11）的内壁与齿轮（12）的外壁啮合。
5.根据权利要求3所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述转轴（17）的一侧与活动连杆二（18）的一端活动连接，所述转轴（17）的另一侧对称活动安装有两个活动连杆一（16），且活动连杆一（16）的底端与驱动电机（15）的顶部活动安装。
6.根据权利要求3所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述活动连杆二（18）的底端与固定底座（30）的一侧活动安装，所述固定底座（30）的底部与除锈清洗盘（22）的顶部固定安装。
7.根据权利要求1所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述除锈清洗盘（22）的顶部两端对称固定连接有三角架（25），所述三角架（25）的顶部固定连接有支撑杆（31）。
8.根据权利要求7所述的安全可靠的磁吸附爬壁机器人，其特征在于：所述支撑杆（31）的顶部与顶梁（29）的底部固定安装，所述顶梁（29）的两端对称固定连接有延伸架（27），所述延伸架（27）的一侧活动连接有四个油漆喷涂组件（28），所述连接杆（26）的两端与操控箱（214）的顶部固定安装。
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