CN1702008A - 磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，它包括若干块用导磁材料制作的圆环形引磁轮和若干块圆环形永磁体，引磁轮和永磁体间隔设置，两块相邻永磁体同极性夹持在引磁轮中间；间隔设置的若干引磁轮和永磁体装在不导磁轮轴上并通过不导磁螺母紧固。它吸附力强，转向行走灵活，解决了吸附力与行走阻力之间的矛盾。

Description

磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元
                              技术领域
本发明属于爬壁机器或机器人技术领域，特别涉及一种磁吸附爬壁机器或机器人用的引磁式行走轮。
                              背景技术
各种磁吸附爬壁机器或机器人作为非结构化环境下作业的移动载体，在船体、储罐、管道、汽车、锅炉、幕墙清洗、汽车、电站、机车等的施工中应用广泛。
磁吸附爬壁机器必须具备壁面吸附和移动作业二个最基本的功能。吸附单元是爬壁机器的技术关键，它为机器提供吸附力，使其可靠吸附在壁面，并且要求要行走自如、转向灵活，才能完成作业要求。其吸附力越大、移动行走阻力就越大，机器的移动作业能力就越差，目前以圆形磁钢做滚动的轮系，有自行转向灵活的优点，缺点是圆形磁钢的强大磁场在两个平面上，圆周磁力很小，所以负重轻，磁利用率低；以永磁履带为行走机构的机器人，优点是吸附能力强，磁利用率高，但行走阻力大，动力要求大，速度不稳不匀，转向极其困难；中国发明专利号02117079.7的一种磁吸附式爬壁机器人履带，履带行走时采取变磁的形式，解决了吸附能力强，行走均速，而阻力小的难题，但其不足是：做转向时由于整体履带在保证吸附力的同时，转向困难，机器人在工作时准确性和灵活性明显不够，其结构也比较复杂成本较高。以上三种磁吸附解决方案，都未能达到吸附能力强，移动性能好的效果。因此，市场急需一种吸附能力强，运动转向阻力小，行走自如，转向灵活，动力要求小，速度平稳，工作定位准确的爬壁机器人或机器用磁吸附轮系。
                              发明内容
本发明的目的是克服以上履带式轮系的缺点，提供一种磁吸附能力超强，行走自如、转向灵活，动力要求小，工作效率高的引磁式行走轮吸附单元。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是它包括相间装置在轮轴上的若干个圆环形导磁材料引磁轮和对应数量的圆环形永磁体，且两侧最外端为引磁轮，两两相邻的永磁体同极性端将对应的引磁轮夹持在中间；所述引磁轮和永磁体的组合体的整体两端通过锁紧机构紧固在轮轴上
所述的在圆环形引磁轮的轮面为滚花轮面或在轮面上布满凸点。
本发明所述的磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，与已有技术相比，具有以下优点和有益效果：采用引磁技术设计的引磁轮单元，磁力可调、组装方便，具有强大的吸附力而滚动阻力极小。一只引磁轮单元是将若干块周面滚花的钢质引磁轮，把若干块环形永久磁钢用同极性方式夹在中间，使两个同性磁场在引磁轮中起到相斥的作用，把永磁体的两个端面磁场引到了滚花引磁轮的轮面上，滚花轮面上产生了两个端面磁场相加的磁场，发生双倍磁通量效应，磁力倍增；位于每组轮单元两端的引磁轮只能得到一个永磁体单面的同等磁力。根据车载重量大小可随时增减永磁体及引磁轮数量或改变永磁体磁通的大小，改变吸附力运用方便，灵活。永磁体及引磁轮中间穿有不导磁轴，防止了磁在内部短路，影响轮面磁力。
                              附图说明
下面结合附图及实施例进一步详述本发明的结构。
附图为本发明的结构示意图。
图中：1、永磁体，2、引磁轮，3、螺母，4、轮轴，5、磁力线。
                            具体实施方式
如附图所示，若干只轮面滚花的圆环形钢质引磁轮(2)把若干只外径略小于引磁轮的圆环形永磁体(1)同极性方式夹在中间，两个同极性磁场在引磁轮(2)中相斥，把永磁体(1)两个端面的同极性磁场引到引磁轮(2)的滚花轮面上，在引磁轮面上产生了相当于永磁体(1)两倍的磁场。而位于两端的引磁轮只能得到一个永磁体的同等磁力。永磁体(1)与引磁轮(2)穿在轴(4)上，两边用螺母(3)锁紧。在本实施例中：为防止产生内部磁短路而影响引磁轮(2)的轮面磁力，轴(1)和螺母(3)均采用了不导磁的不锈钢材料制作。永磁体(1)采用3只直径为100mm、厚10mm汝铁硼磁钢，引磁轮(2)为4只直径105mm、厚10mm、表面刻有花纹的钢质轮组成一组吸附单元，经检测其在有油、水、漆、锈等不同界面钢板上，下拉力是40-80kg，吸附力60kg，滚动推力0.5kg，原地转向扭力0.8kg，装有8只轮系的机器人，在垂直的钢板上负重350kg时，以起步每分3米速度行走，上、下、转向平稳自如。
所述锁紧机构也可以采用一端是凸肩结构，另一端是螺母的锁紧机构。

Claims (5)

1、一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是它包括相间装置在轮轴上的若干个圆环形导磁材料引磁轮和对应数量的圆环形永磁体，且两侧最外端为引磁轮，两两相邻的永磁体同极性端将对应的引磁轮夹持在中间；所述引磁轮和永磁体的组合体的整体两端通过锁紧机构紧固在轮轴上。
2、根据权利要求1所述的一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是圆环形引磁轮的轮面为滚花轮面或在轮面上布满凸点。
3、根据权利要求1所述的一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是所述的圆环形永磁体的外径略小于引磁轮的外径。
4、根据权利要求1所述的一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是所述的锁紧机构或为二端均是螺母的锁紧机构，或为一端是凸肩结构，另一端是螺母的锁紧机构。
5、根据权利要求4所述的一种磁吸附式爬壁机器用引磁式行走轮单元，其特征是所述轮轴和螺母采用非导磁材料。
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