CN1277660C - 磁轮吸附式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
一种磁轮吸附式爬壁机器人属于机器人领域。本发明包括:左轮结构、支承架、检测结构、滚轮、码盘、位置校正结构、右轮结构,左轮结构和右轮结构相同,对称固定在支承架的两侧,检测结构固定在支承架的前边,滚轮和码盘固定在支承架的中间,位置校正结构连接在支承架最右侧,其可适应壁面的曲率,绕支承架作一定角度的转动,在机器人运动过程中校正机器人的位姿。本发明可完成石油筒壁等危险环境中的焊缝检测。该类机器人灵活性强、精度高,已在筒壁焊缝检测现场中得到很好应用。由于该类机器人采用对称结构,重量轻,便于维修和携带。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种机器人,特别是一种磁轮吸附式爬壁机器人,属于机器人
技术领域。
背景技术
爬壁机器人作为高空作业的一种自动装置,其主要特点是能够在垂直壁面上运动,完成缺陷检测、喷漆等繁重危险的工作。磁轮吸附式爬壁机器人是一种可控制的轮式移动机器人,与常规的爬壁机器人不同,磁轮吸附式爬壁机器人靠磁轮的吸力吸附在筒壁。国内有真空吸附和履带式磁吸附的爬壁机器人研制成功的报道,但由磁轮吸附和爬行的爬壁机器人尚未见报道。经文献检索发现,周延武等人在《机器人》,2002年第1期,P6-11,撰文“Cleanbot-I型擦窗机器人的智能化技术”,该文介绍了此爬壁机器人本体采用全气动框架结构,有X、Y二个方向的二个无杆气缸既作为驱动元件,同时又是机器人本体的结构框架,X、Y方向的两个气缸的交替运动,可以实现机器人沿X、Y二个方向的自主运动,在X气缸的两端各有一个毛刷,在X气缸带动下沿左右往复运动完成擦洗工作。在X、Y向气缸上,分布有四组16个真空吸盘作为吸附装置。该类机器人只适合真空吸附,在光滑表面上爬行,不符合筒壁爬行的要求。潘焕焕等人在《中国机械工程》,2000年,第4期,P372-37611,撰文“锅炉水冷壁清扫、检测爬壁机器人的研制”,该文介绍了用于锅炉水冷壁清扫、检测的永磁吸附履带式爬壁机器人,该机器人吸附功能是通过双永磁吸附履带来实现的,即在每条履带上安装有30块永磁吸盘,其中每条履带上至少同时有5块吸盘与壁面处于良好的接触状态,从而使机器人贴附在壁面上。该机器人爬行速度最快为9m/min,负载能力最大为40Kg。但不符合灵活运动、高精度检测的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷,提供一种磁轮吸附式爬壁机器人,使其能吸附在筒壁,灵活运动,并能完成高精度检测的功能,从而解决背景技术中存在的问题。该机器人具有对称结构,便于系统结构的稳定。
本发明的技术方案是这样实现的,本发明包括:左轮结构、支承架、检测结构、滚轮、码盘、位置校正结构、右轮结构,其连接方式为:左轮结构和右轮结构完全相同,对称固定在支承架的两侧,给爬壁机器人的运动提供动力,检测结构固定在支承架的前边,驱动滑块的运动,用于检测筒壁的焊缝,滚轮和码盘固定在支承架的中间,反映机器人前进的距离,位置校正结构连接在支承架最右侧,可适应壁面的曲率,绕支承架作一定角度的转动,用于校正机器人在运动中的位姿偏差。
左轮结构包括:第一电机、谐波减速器、第一同步齿轮、第一同步齿轮带、第二同步齿轮、第二同步齿轮带、磁轮、连接板,其连接方式为:第一电机与谐波减速器由键联结,谐波减速器由螺钉固定在支承架上,第一同步齿轮与谐波减速器紧配合,第一同步齿轮带紧套在第一同步齿轮上,用来传递运动,第二同步齿轮、第一同步齿轮与磁轮固定在同一轴上,两磁轮由连接板联结,用螺钉固定在支承架上,第一电机转动带动第一同步齿轮转动,经由第一同步齿轮带传递运动,带动第二同步齿轮转动,经由第二同步齿轮带传递运动,两磁轮转动,驱动机器人运动。右轮结构和左结构完全相同。
检测结构包括:第二电机、减速器、第三同步齿轮、滑块、导轨、第三同步齿轮带,其连接方式为:第二电机与减速器由键联结,减速器与第三同步齿轮由键联结,用螺钉固定在支承架左侧,导轨也用螺钉固定在支承架上,第三同步齿轮带紧套在第三同步齿轮上,滑块由第三同步齿轮带带动,沿着导轨来回移动。
位置校正结构包括:转动板、传感器,其连接方式为:转动板用螺钉固定在支承架上,可绕着支承架做微小转动,传感器用螺钉固定在转动板上,随着机器人本体一起运动,用于校正机器人的位姿。
本发明针对爬壁机器人筒壁检测焊缝的任务要求,设计了该磁轮吸附式爬壁机器人,并在筒壁焊缝检测现场得到很好应用,具有较强的实用性。工作时,第一电机驱动,经谐波减速器减速,带动第一同步齿轮转动,经由第一同步齿轮带传递运动,带动第二同步齿轮转动,经由第二同步齿轮带传递运动,左面两磁轮转动,同理,右面两磁轮转动,从而驱动机器人运动。同时,第二电机驱动,经减速器减速,第三同步齿轮转动,带动第三同步齿轮带转动,从而驱动固定在第三同步齿轮带上的滑块沿着导轨来回移动,完成检测动作。
本发明具有实质性特点和显著进步,本发明是在分析爬壁机器人用于焊缝检测、高精度的任务要求后而设计的一种磁轮吸附式爬壁机器人,以实现现场灵活运动及高精度的要求。该机器人具有一定的对称性,灵活性好,重量轻,已在石油筒壁焊缝检测现场得到很好的应用。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示,本发明包括:左轮结构1、支承架2、检测结构3、滚轮4、码盘5、位置校正结构6、右轮结构7,其连接方式为:左轮结构1和右轮结构7完全相同,对称固定在支承架2的两侧,给爬壁机器人的运动提供动力,检测结构3固定在支承架2的前边,驱动滑块的运动,用于检测筒壁的焊缝,滚轮4和码盘5固定在支承架2的中间,反映机器人前进的距离,位置校正结构6连接在支承架2最右侧,其可适应壁面的曲率,绕支承架2作一定角度的转动,用于校正机器人在运动中的位姿偏差。
左轮结构1包括:第一电机8、谐波减速器9、第一同步齿轮10、第一同步齿轮带11、第二同步齿轮12、第二同步齿轮带13、磁轮14、连接板15,其连接方式为:第一电机8与谐波减速器9由键联结,谐波减速器9由螺钉固定在支承架2上,第一同步齿轮10与谐波减速器9紧配合,第一同步齿轮带11紧套在第一同步齿轮10上,第二同步齿轮12、第一同步齿轮10与磁轮14固定在同一轴上,两磁轮14由连接板15联结,用螺钉固定在支承架2上。
检测结构3包括:第二电机16、减速器17、第三同步齿轮18、滑块19、导轨20、第三同步齿轮带21,其连接方式为:第二电机16与减速器17由键联结,减速器17与第三同步齿轮18由键联结,用螺钉固定在支承架2左侧,导轨20也用螺钉固定在支承架2上,第三同步齿轮带21紧套在第三同步齿轮18上,滑块19由第三同步齿轮带21带动,沿着导轨20来回移动。
位置校正结构6包括:转动板22、传感器23,其连接方式为:转动板22用螺钉固定在支承架2上,传感器23用螺钉固定在转动板22上。
Claims (1)
1、一种磁轮吸附式爬壁机器人,包括:支承架(2)、滚轮(4)、码盘(5),其特征在于还包括:左轮结构(1)、检测结构(3)、位置校正结构(6)、右轮结构(7),其连接方式为:左轮结构(1)和右轮结构(7)相同,对称固定在支承架(2)的左右侧,检测结构(3)固定在支承架(2)的前边,滚轮(4)和码盘(5)固定在支承架(2)的中间,位置校正结构(6)连接在支承架(2)最右侧;
左轮结构(1)包括:第一电机(8)、谐波减速器(9)、第一同步齿轮(10)、第一同步齿轮带(11)、第二同步齿轮(12)、第二同步齿轮带(13)、磁轮(14)、连接板(15),其连接方式为:第一电机(8)与谐波减速器(9)由键联结,谐波减速器(9)由螺钉固定在支承架(2)上,第一同步齿轮(10)与谐波减速器(9)紧配合,第一同步齿轮带(11)紧套在第一同步齿轮(10)上,第二同步齿轮(12)、第一同步齿轮(10)与磁轮(14)固定在同一轴上,两磁轮(14)由连接板(15)联结,用螺钉固定在支承架(2)上;
检测结构(3)包括:第二电机(16)、减速器(17)、第三同步齿轮(18)、滑块(19)、导轨(20)、第三同步齿轮带(21),其连接方式为:第二电机(16)与减速器(17)由键联结,减速器(17)与第三同步齿轮(18)由键联结,用螺钉固定在支承架(2)左侧,导轨(20)也用螺钉固定在支承架(2)上,第三同步齿轮带(21)紧套在第三同步齿轮(18)上,滑块(19)由第三同步齿轮带(21)带动,沿着导轨(20)来回移动;
位置校正结构(6)包括:转动板(22)、传感器(23),其连接方式为:转动板(22)用螺钉固定在支承架(2)上,传感器(23)用螺钉固定在转动板(22)上。
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