CN116174422B - 一种磁驱蠕动式多方向清理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁驱蠕动式多方向清理机器人，包括：中心机座，设有移动轮组以及强磁线圈；多个移动模块，绕中心机座的中心轴线圆周分布并与中心机座连接，每个移动模块上均设有磁吸线圈；清扫组件，设于移动模块；多个第一驱动机构，与多个移动模块一一对应设置，用于驱动对应的移动模块朝向或背离中心机座移动。本发明的磁驱蠕动式多方向清理机器人能够自动全面的对待清理壁面进行清理。

Description

一种磁驱蠕动式多方向清理机器人

技术领域

本发明涉及清理机器人技术领域，特别涉及一种磁驱蠕动式多方向清理机器人。

背景技术

立筒仓是用来存储、输送及处理物料的基本设备，适用于粮食、水泥等各类散装物料。随着立筒仓中物料存储时间的增加，会有一部分物料板结在立筒仓的侧壁或者顶部。当立筒仓中的物料需要腾空清仓时，这些板结的物料无法在自身重力的作用下脱落流动到立筒仓的底部，造成了物料的损失，还会损害立筒仓内部的一些检测设备和仪器，因此需要对这些板结的物料进行清理。

目前常规的钢筋混凝土立筒仓清理方法，多采用人工清理的方式。但由于钢筋混凝土立筒仓普遍体积较大且具有一定高度，以及仓内高浓度的粉尘和毒害气体以及跌落的块状物料会严重威胁到进仓清理的工作人员。除此之外，仓内安装的传感设备及其连接电缆，都会对清理工作造成严重的影响。因此，亟需一种清理机器人以自动、全面清理钢筋混凝土立筒仓内的板结物料。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种磁驱蠕动式多方向清理机器人，能够自动全面的对待清理壁面进行清理。

根据本发明实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人，包括：

中心机座，设有移动轮组以及强磁线圈；

多个移动模块，绕所述中心机座的中心轴线圆周分布并与所述中心机座连接，每个所述移动模块上均设有磁吸线圈；

清扫组件，设于所述移动模块；

多个第一驱动机构，与多个所述移动模块一一对应设置，用于驱动对应的所述移动模块朝向或背离所述中心机座移动。

根据本发明实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人，至少具有如下有益效果：

初始状态下时，多个移动模块均相对于中心机座缩回，强磁线圈以及所有的磁吸线圈均通电以使设备吸附于钢筋混凝土立筒仓的仓壁（待清理壁面），当需要沿某一方向行走一个单位时，行走方向上对应的移动模块上的磁吸线圈断电，以使行走方向上的移动模块能够正常移动，同时与之对应的第一驱动机构驱动行走方向上的移动模块朝远离中心机座的方向伸出，向前移动一个单位，然后行走方向上的移动模块对应的磁吸线圈通电提供吸附力而其他方向上的移动模块对应的磁吸线圈断电，即将行走方向上的移动模块定住，再令第一驱动机构改变驱动方向，则中心机座会连同其他方向上的移动模块一起向前移动一个单位，从而整体完成一个方向上的行走；当到达待清理位置时，再通过清扫组件进行清理，不同方向上的行走原理与上述原理相同，从而使得本实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人能够沿着钢筋混凝土立筒仓的仓壁朝多个方向行走，行走到对应位置时再通过清扫组件进行清理，能够自动、全面地对钢筋混凝土立筒仓的仓壁进行清理。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动机构包括驱动线圈和丝杆，所述丝杆一端与所述移动模块螺纹连接，另一端转动连接于所述中心机座并设有永磁转子，所述驱动线圈设于所述中心机座，用于驱动所述永磁转子转动

根据本发明的一些实施例，所述移动模块与所述中心机座之间连接有伸缩杆组，以为所述移动模块提供移动导向。

根据本发明的一些实施例，所述清扫组件包括至少一个第一清扫机构和至少一个第二清扫机构，分别设于不同的所述移动模块，所述第一清扫机构设有刮铲，所述第二清扫机构设有滚筒毛刷，所述中心机座包括同轴设置的底座和上壳体，所述移动轮组和强磁线圈均设于所述底座，所有所述移动模块均与所述上壳体连接，所述底座与所述上壳体之间设有第二驱动机构，用于驱动所述上壳体绕所述底座的中心轴线转动。

根据本发明的一些实施例，所述刮铲滑动设于所述移动模块，其滑动方向与对应的所述移动模块相对于所述中心机座移动的方向相同，所述刮铲与所述移动模块之间设有第三驱动机构，用于驱动所述刮铲朝向或背离所述中心机座往复滑动。

根据本发明的一些实施例，所述第三驱动机构包括弹性件和凸轮，所述弹性件用于施加朝向所述中心机座的弹性力给所述刮铲，所述凸轮转动设于所述移动模块且其周壁抵接所述刮铲，用于施加与所述弹性件的弹性力相反的作用力给所述刮铲。

根据本发明的一些实施例，所述刮铲设有第一连接杆，所述第一连接杆远离所述刮铲的一端设有抵接部并通过所述抵接部抵接所述凸轮的周壁，所述弹性件设置为弹簧，所述弹簧套设于所述第一连接杆且两端分别与所述移动模块以及所述抵接部相抵。

根据本发明的一些实施例，所述抵接部转动设有抵接轮，所述抵接轮的转动中心轴线与所述凸轮的转动中心轴线平行，所述抵接轮的周壁抵接所述凸轮的周壁。

根据本发明的一些实施例，所述滚筒毛刷与所述移动模块之间设有安装架，所述滚筒毛刷转动设于所述安装架并连接有驱动其绕自身轴线转动的第四驱动机构，所述安装架转动设于所述移动模块并连接有驱动其转动的第五驱动机构，所述安装架的转动中心轴线与所述滚筒毛刷的转动中心轴线平行间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述安装架设有空心转轴并通过其转动设于所述移动模块，所述空心转轴连接所述第五驱动机构并由其驱动旋转，所述空心转轴同轴转动设有驱动轴，所述驱动轴连接所述第四驱动机构并由其驱动旋转，所述驱动轴与所述滚筒毛刷之间通过皮带传动连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1是本发明实施例于移动模块相对于中心机座完全伸出时的轴测图；

图2是本发明实施例于移动模块相对于中心机座完全伸出时的主视图；

图3是本发明实施例的中心机座的部分结构示意图；

图4是本发明实施例的第一清扫机构的安装结构示意图；

图5是本发明实施例的第二清扫机构的安装结构示意图；

图6是本发明实施例的滚筒毛刷的传动结构示意图；

图7是本发明实施例的滚筒毛刷的连接结构示意图。

附图标号：

中心机座100、底座101、上壳体102、移动轮组110、强磁线圈120、伸缩杆组130、步进电机140、行星齿轮机构150；

移动模块200、磁吸线圈210、滑座220；

第一驱动机构300、驱动线圈310、丝杆320、永磁转子321；

第一清扫机构400、刮铲410、第一连接杆411、抵接轮412、第二连接杆413、滑块414、弹性件420、凸轮430；

第二清扫机构500、滚筒毛刷510、安装轴511、安装架520、空心转轴521、驱动轴522、第四驱动机构530、第五驱动机构540。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2所示，本发明一种实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人，包括：中心机座100、多个移动模块200、清扫组件、多个第一驱动机构300。

中心机座100设有移动轮组110以及强磁线圈120，强磁线圈120用于将中心机座100吸附于钢筋混凝土立筒仓的仓壁（即全文所称的待清理壁面）上，移动轮组110用于接触待清理壁面以便于移动。需要说明的是，强磁线圈120的磁吸覆盖范围需保证能够同时覆盖钢筋混凝土立筒仓仓壁内的相邻的至少两排钢筋。

多个移动模块200绕中心机座100的中心轴线圆周分布，且均与中心机座100连接，每个移动模块200均能朝向或背离中心机座100活动，每个移动模块200上均设有磁吸线圈210，磁吸线圈210用于提供吸附力以使移动模块200吸于待清理壁面，带给设备整体更大的吸附力。需要说明的是，中心机座100吸附于待清理壁面时，其中心轴线与待清理壁面垂直。

清扫组件，设于移动模块200，用于清理待清理壁面。

多个第一驱动机构300与多个移动模块200一一对应设置，即每一个驱动模块均对应设置有一个第一驱动机构300，第一驱动机构300用于驱动对应的移动模块200朝向或背离中心机座100移动，且其移动方向垂直于中心机座100的中心轴线。本实施例中，强磁线圈120、磁吸线圈210电连接。

具体的，本实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人于初始状态下时，多个移动模块200均相对于中心机座100缩回，强磁线圈120以及所有的磁吸线圈210均通电以使设备吸附于钢筋混凝土立筒仓的仓壁（待清理壁面），当需要沿某一方向行走一个单位时，行走方向上对应的移动模块200上的磁吸线圈210断电，以使行走方向上的移动模块200能够正常移动，同时与之对应的第一驱动机构300驱动行走方向上的移动模块200朝远离中心机座100的方向伸出，向前移动一个单位，然后行走方向上的移动模块200对应的磁吸线圈210通电提供吸附力而其他方向上的移动模块200对应的磁吸线圈210断电，即将行走方向上的移动模块200定住，再令与行走方向上的移动模块200对应的第一驱动机构300改变驱动方向（反向驱动），则中心机座100会连同其他方向上的移动模块200一起向前移动一个单位，从而整体完成一个方向上的行走；当到达待清理位置时，再通过清扫组件进行清理。不同方向上的行走原理与上述原理相同，不再一一赘述。

通过上述结构设置，使得本实施例的磁驱蠕动式多方向清理机器人能够沿着钢筋混凝土立筒仓的仓壁（待清理壁面）朝多个方向行走，行走到对应位置时再通过清扫组件进行清理，从而能够自动、全面地对钢筋混凝土立筒仓的仓壁进行清理。

具体的，本实施例中，移动模块200设有四个，分布于中心机座100的前后左右四个方位，此外，设备行走过程中，强磁线圈120始终通电以提供吸附力，为方便移动，移动轮组110采用弹性伸缩轮。

参照图1至图3所示，在一些具体的实施例中，第一驱动机构300包括驱动线圈310和丝杆320，丝杆320一端与移动模块200螺纹连接，另一端通过轴承转动连接于中心机座100并设有永磁转子321，驱动线圈310设于中心机座100，其与永磁转子321同轴设置，用于驱动永磁转子321转动，通过令驱动线圈310的电流正反接，能实现永磁转子321的正反转，从而使丝杆320正反转，使移动模块200相对于中心机座100相向或相背移动。本实施例中，强磁线圈120、磁吸线圈210、驱动线圈310电连接。

其具体移动方法为：初始状态下时，多个移动模块200均相对于中心机座100缩回，强磁线圈120以及所有的磁吸线圈210均通电以使设备吸附于钢筋混凝土立筒仓的仓壁（待清理壁面），当需要沿某一方向行走一个单位时，行走方向上对应的移动模块200上的磁吸线圈210断电，以使行走方向上的移动模块200能够正常移动，同时，行走方向上的移动模块200对应的驱动线圈310通电，通过永磁转子321带动丝杆320转动，使行走方向上的移动模块200朝远离中心机座100的方向伸出，向前移动一个单位，然后行走方向上的移动模块200对应的磁吸线圈210通电提供吸附力而其他方向上的移动模块200对应的磁吸线圈210断电，将行走方向上的移动模块200定住，再令行走方向上的移动模块200对应的驱动线圈310的电流反接，使丝杆320反转，则中心机座100会连同其他方向上的移动模块200一起向前移动一个单位，从而整体完成一个方向上的行走。

可理解的是，在一些实施例中，第一驱动机构300还可采用其他的诸如电动伸缩杆的形式。

参照图1和图2所示，可以理解的是，移动模块200与中心机座100之间连接有伸缩杆组130，本实施例中，伸缩杆组130包括两个伸缩杆，对称设于对应的丝杆320的两相对侧，以为移动模块200提供移动导向，避免移动模块200在丝杆320的作用下转动，即保证其与待清理壁面平行。

参照图1和图2所示，可以理解的是，清扫组件包括至少一个第一清扫机构400和至少一个第二清扫机构500，分别设于不同的移动模块200，第一清扫机构400设有刮铲410，用于刮除待清理壁面的板结物料，第二清扫机构500设有滚筒毛刷510，用于滚刷待清理壁面的板结物料，中心机座100包括同轴设置的底座101和上壳体102，移动轮组110和强磁线圈120均设于底座101，所有移动模块200均与上壳体102连接，底座101与上壳体102之间设有第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动上壳体102绕底座101的中心轴线转动，以实现不同的移动模块200之间的位置切换，即可利用滚筒毛刷510以及刮铲410对同一位置进行清理，提高清理效果，清理更为彻底干净。

具体的，本实施例中，第一清扫机构400和第二清扫机构500均设有两个，两个第一清扫机构400分别设于对称的两个移动模块200上，两个第二清扫机构500则分别设于另外两个移动模块200上。

可以理解的是，在一些具体的实施例中，第二驱动机构包括设于底座101的步进电机140，步进电机140通过行星齿轮机构150与上壳体102连接，以通过行星齿轮机构150调整上壳体102的方向和位姿。行星齿轮机构150为常见结构，在此不对其具体结构和原理作详细说明。

参照图2和图4所示，可以理解的是，刮铲410滑动设于移动模块200，其滑动方向与对应的移动模块200相对于中心机座100移动的方向相同，刮铲410与移动模块200之间设有第三驱动机构，用于驱动刮铲410朝向或背离中心机座100往复滑动，从而通过刮铲410的往复滑动刮除待清理壁面的板结物料。需要说明的是，机器人吸附于待清理壁面时，刮铲410与待清理壁面接触，且其往复滑动的方向与待清理壁面平行。本实施例中，刮铲410滑动方向与丝杆320的轴向相同。

参照图2和图4所示，可以理解的是，第三驱动机构包括弹性件420和凸轮430，弹性件420用于施加朝向中心机座100的弹性力给刮铲410，凸轮430转动设于移动模块200且其周壁抵接刮铲410，凸轮430连接有驱动其转动的电机，凸轮430用于施加与弹性件420的弹性力相反的作用力给刮铲410，从而通过凸轮430的转动配合弹性件420实现刮铲410的往复运动，结构简单且实用。

参照图2和图4所示，可以理解的是，刮铲410两相对侧分别设有第一连接杆411和第二连接杆413，第一连接杆411的轴向以及第二连接杆413的轴向与丝杆320的轴向相同，第一连接杆411远离刮铲410的一端设有抵接部并通过抵接部抵接凸轮430的周壁，弹性件420设置为弹簧，弹簧套设于第一连接杆411且两端分别与移动模块200以及抵接部相抵，弹簧的安装结构稳定可靠，第二连接杆413远离刮铲410的一端设有滑块414，移动模块200上对应滑块414设有滑座220，滑块414滑动设于滑座220，以为刮铲410的移动提供导向；此外，第一连接杆411以及第二连接杆413均滑动穿设于移动模块200，移动模块200内设置有用于容置凸轮430、弹簧、滑座220的腔体。

参照图2和图4所示，可以理解的是，抵接部转动设有抵接轮412，抵接轮412的转动中心轴线与凸轮430的转动中心轴线平行，抵接轮412的周壁抵接凸轮430的周壁，通过设置抵接轮412以抵接凸轮430的周壁，可以减小凸轮430转动过程中其周壁受到的摩擦力，减少磨损，延长凸轮430的使用寿命。

参照图2、图5、图6、图7所示，可以理解的是，滚筒毛刷510与移动模块200之间设有安装架520，滚筒毛刷510转动设于安装架520，其转动中心轴线即为其自身轴线，滚筒毛刷510连接有驱动其绕自身轴线转动的第四驱动机构530，安装架520转动设于移动模块200并连接有驱动其转动的第五驱动机构540，安装架520的转动中心轴线与滚筒毛刷510的转动中心轴线平行间隔设置，可理解的是，设备吸附于待清理壁面时，安装架520的转动中心轴线与待清理壁面平行，第五驱动机构540能驱动安装架520转动以使滚筒毛刷510与待清理壁面接触或脱离接触，如此设置，可在上壳体102转动以切换第一清扫机构400和第二清扫机构500的位置时，令滚筒毛刷510与待清理壁面脱离接触，避免其损坏。

参照图5至图7所示，可以理解的是，安装架520设有空心转轴521并通过其转动设于移动模块200，空心转轴521连接第五驱动机构540并由其驱动旋转，第五驱动机构540可采用电机加齿轮传动的形式或电机加带传动的形式驱动空心转轴521旋转，从而使安装架520绕空心转轴521的中心轴线转动，空心转轴521同轴转动设有驱动轴522，驱动轴522连接第四驱动机构530并由其驱动旋转，驱动轴522与滚筒毛刷510之间通过皮带传动连接，第四驱动机构530可采用电机直接连接驱动轴522以驱动其旋转，从而通过皮带传动带动滚筒毛刷510高速旋转；具体的，滚筒毛刷510设有安装轴511，驱动轴522与安装轴511之间通过皮带传动以实现驱动轴522与滚筒毛刷510之间的传动连接。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于，包括：

中心机座（100），设有移动轮组（110）以及强磁线圈（120），所述强磁线圈（120）用于使所述中心机座（100）吸附于待清理壁面；

多个移动模块（200），绕所述中心机座（100）的中心轴线圆周分布并与所述中心机座（100）连接，每个所述移动模块（200）上均设有磁吸线圈（210），所述磁吸线圈（210）用于使所述移动模块（200）吸附于待清理壁面；

清扫组件，设于所述移动模块（200）；

多个第一驱动机构（300），与多个所述移动模块（200）一一对应设置，用于驱动对应的所述移动模块（200）朝向或背离所述中心机座（100）移动；

所述清扫组件包括至少一个第一清扫机构（400）和至少一个第二清扫机构（500），分别设于不同的所述移动模块（200），所述第一清扫机构（400）设有刮铲（410），所述第二清扫机构（500）设有滚筒毛刷（510），所述中心机座（100）包括同轴设置的底座（101）和上壳体（102），所述移动轮组（110）和强磁线圈（120）均设于所述底座（101），所有所述移动模块（200）均与所述上壳体（102）连接，所述底座（101）与所述上壳体（102）之间设有第二驱动机构，用于驱动所述上壳体（102）绕所述底座（101）的中心轴线转动。

2.根据权利要求1所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述第一驱动机构（300）包括驱动线圈（310）和丝杆（320），所述丝杆（320）一端与所述移动模块（200）螺纹连接，另一端转动连接于所述中心机座（100）并设有永磁转子（321），所述驱动线圈（310）设于所述中心机座（100），用于驱动所述永磁转子（321）转动。

3.根据权利要求2所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述移动模块（200）与所述中心机座（100）之间连接有伸缩杆组（130），以为所述移动模块（200）提供移动导向。

4.根据权利要求1所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述刮铲（410）滑动设于所述移动模块（200），其滑动方向与对应的所述移动模块（200）相对于所述中心机座（100）移动的方向相同，所述刮铲（410）与所述移动模块（200）之间设有第三驱动机构，用于驱动所述刮铲（410）朝向或背离所述中心机座（100）往复滑动。

5.根据权利要求4所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述第三驱动机构包括弹性件（420）和凸轮（430），所述弹性件（420）用于施加朝向所述中心机座（100）的弹性力给所述刮铲（410），所述凸轮（430）转动设于所述移动模块（200）且其周壁抵接所述刮铲（410），用于施加与所述弹性件（420）的弹性力相反的作用力给所述刮铲（410）。

6.根据权利要求5所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述刮铲（410）设有第一连接杆（411），所述第一连接杆（411）远离所述刮铲（410）的一端设有抵接部并通过所述抵接部抵接所述凸轮（430）的周壁，所述弹性件（420）设置为弹簧，所述弹簧套设于所述第一连接杆（411）且两端分别与所述移动模块（200）以及所述抵接部相抵。

7.根据权利要求6所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述抵接部转动设有抵接轮（412），所述抵接轮（412）的转动中心轴线与所述凸轮（430）的转动中心轴线平行，所述抵接轮（412）的周壁抵接所述凸轮（430）的周壁。

8.根据权利要求1所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述滚筒毛刷（510）与所述移动模块（200）之间设有安装架（520），所述滚筒毛刷（510）转动设于所述安装架（520）并连接有驱动其绕自身轴线转动的第四驱动机构（530），所述安装架（520）转动设于所述移动模块（200）并连接有驱动其转动的第五驱动机构（540），所述安装架（520）的转动中心轴线与所述滚筒毛刷（510）的转动中心轴线平行间隔设置。

9.根据权利要求8所述的磁驱蠕动式多方向清理机器人，其特征在于：所述安装架（520）设有空心转轴（521）并通过其转动设于所述移动模块（200），所述空心转轴（521）连接所述第五驱动机构（540）并由其驱动旋转，所述空心转轴（521）同轴转动设有驱动轴（522），所述驱动轴（522）连接所述第四驱动机构（530）并由其驱动旋转，所述驱动轴（522）与所述滚筒毛刷（510）之间通过皮带传动连接。