CN208906762U - 磁吸附式横向越障爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

磁吸附式横向越障爬壁机器人，包括：车架，用于安装越障机构；横向越障装置，包括越障驱动机构和摆动机构，越障驱动机构设置在车架上，摆动机构的上部与越障驱动机构的输出端相连，下部的摆动端安装驱动吸附装置；驱动吸附装置，包括行走驱动机构和吸附机构，行走驱动机构安装在越障机构的摆动端，吸附机构设置在行走驱动机构的行走处；以及控制装置，包括控制器和压力传感器，其中压力传感器设置在驱动吸附装置上，并且压力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，而控制器的输出端与横向越障装置以及驱动吸附装置的信号输入端信号连接。本实用新型有益效果在于：可跨越换流阀内壁上的横棱障碍，可在上面搭载机械臂，完成各种探测任务。

Description

磁吸附式横向越障爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及一种磁吸附式横向越障爬壁机器人。

背景技术

换流阀是直流输电工程的核心设备，通过将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压并实现对功率的控制。换流阀大厅是放置换流阀的封闭建筑，高度有30米，即机器人要在高约30米的垂直壁面上爬行并进行清洁工作，其内壁累积的灰尘若不及时清理会扩散到空气中，从而对换流阀的正常运行和使用寿命产生很大影响。目前，壁面的清洁工作由人工完成，需购买专业升降机器，效率低、危险性高且浪费了大量的人力和物力，研制自动化清洁机器人势在必行。目前市场上未能查到能在换流阀内壁上爬壁，并且可越过内壁彩钢板上的横棱障碍的机器人。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种可用于在垂直壁的移动、并可越过换流阀内壁彩钢板的横棱障碍的磁吸附式横向越障爬壁机器人。

本实用新型所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：包括：

车架，用于安装越障机构；

横向越障装置，包括越障驱动机构和摆动机构，越障驱动机构设置在车架上，摆动机构的上部与越障驱动机构的输出端相连，下部的摆动端安装驱动吸附装置，用于带动驱动吸附装置翻越行走表面障碍；

驱动吸附装置，包括行走驱动机构和吸附机构，行走驱动机构安装在越障机构的摆动端，吸附机构设置在行走驱动机构的行走处，用于吸附在钢板上并在行走驱动机构带动下沿钢板行走；

以及控制装置，包括控制器和压力传感器，其中压力传感器设置在驱动吸附装置上，并且压力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，而控制器的输出端与横向越障装置以及驱动吸附装置的信号输入端信号连接，用于控制横向越障装置以及控制驱动吸附装置工作。

所述越障驱动机构包括越障步进电机、第一行星减速器以及传动齿轮组，所述越障步进电机、第一行星减速器安装在车架上，并且越障步进电机的输出端与第一行星减速器的输入端相连，第一行星减速器的输出端通过传动齿轮组与摆动机构的上端连接，用于带动整个摆动机构内外摆动以横向翻越行走面障碍，定义内外摆动为传动齿轮组其中一齿轮中心轴转动方向。

所述传动齿轮组包括圆柱齿轮和圆柱半齿轮，其中圆柱齿轮与第一行星减速器的输出端同轴固接，圆柱半齿轮下部装有一可与摆动机构固接的连接杆，其上部外齿轮在与同轴布置的圆柱齿轮啮合，使得连接杆在越障步进电机驱动下可以圆柱半齿轮中心轴为转动轴内外摆动。

所述摆动机构包括摆动电机以及下连接杆，摆动电机安装在下连接杆的上部，并且摆动电机的输出轴与连接杆的下部相连，下连接杆的下部配装一套可绕下连接杆上端前后摆动的驱动吸附装置，定义驱动吸附装置的行进方向为前。

所述行走驱动机构包括多个链轮、链条、驱动步进电机、第二行星减速器、传动固定轴和链条张紧器，链轮通过转动轴安装在摆杆下端，实现二者转动连接；链轮外部共同套接一环形链条，并且链条之间设置用于调节链条张紧度的链条张紧器；所述驱动步进电机通过传动固定轴一端安装在摆动机构下部，并且所述驱动步进电机的输出轴与第二行星减速器的输入端相连，第二行星减速器的输出端与其中一个链轮固接；链条张紧器上安装一用于检测行走面障碍的压力传感器。

所述吸附机构为若干间隔设置若干电磁铁，其中电磁铁的通电端与控制器的信号输出端电连接。

所述车架和驱动吸附装置之间增设球副，包括连接件和加强筋，其中连接件固装在车架底部，加强筋上端与连接件铰接，加强筋下端与传动固定轴相连，用于防止车架移动过程中产生晃动。

所述车架上配装4套横向越障装置和4套驱动吸附装置，其中4套横向越障装置分别对称安装在车架相对的两侧，每套横向越障装置底部对应配装一驱动吸附装置，并且驱动吸附装置的行走驱动机构的行进方向一致。

所述车架为一矩形板。

车架上可以安装各种机械臂，完成各种探测任务，例如清扫，除锈，喷漆等。

本实用新型工作过程：首先驱动步进电机和第二行星减速器为整个机器人提供了行走的动力；当机器人需要横向移动时，压力传感器首先检测到彩钢板的横棱障碍，检测信号被传送到控制装置，之后控制装置的控制器发出指令给4个驱动步进电机，此时4个驱动步进电机停止前进，其中一个行走驱动机构的链条上的电磁铁断电，此时电磁铁取消吸附力，这时链条处于未吸附的状态，然后摆动电机带动驱动吸附装置摆动，此时链条离开彩钢板；越障步进电机驱动传动齿轮组转动，整体的摆动机构向外侧摆动，同时压力传感器一直保持检测彩钢板横棱的位置，直到检测到的位置信号为零，说明该条链条已离开障碍物，到达横棱的另一侧；零信号传送到控制装置，控制装置控制摆动电机，进而带动驱动吸附装置，恢复该链条与彩钢板的接触，同时电磁铁通电，该条链条越过障碍恢复与彩钢板的吸附状态，之后其余的三条链条同样方式通过障碍，直至整个机器越过障碍，开始工作。

本实用新型有益效果在于：该爬壁机构可跨越换流阀内壁上的横棱障碍，可在上面搭载机械臂，完成各种探测任务，例如清扫，除锈，喷漆等。工作效率高，节约了大量的成本，而且换流阀大厅的内壁高达30米，使用该机构工作能够降低危险性。该实用新型可为用在多种工作环境的爬壁机器人设计研究提供依据。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构正视图。

图2是实用新型的整体结构俯视图。

图3是实用新型的工作环境彩钢板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，包括：

车架6，用于安装越障机构；

横向越障装置，包括越障驱动机构和摆动机构，越障驱动机构设置在车架上，摆动机构的上部与越障驱动机构的输出端相连，下部的摆动端安装驱动吸附装置，用于带动驱动吸附装置翻越行走表面障碍；

驱动吸附装置，包括行走驱动机构和吸附机构，行走驱动机构安装在越障机构的摆动端，吸附机构设置在行走驱动机构的行走处，用于吸附在钢板上并在行走驱动机构带动下沿钢板行走；

以及控制装置，包括控制器和压力传感器，其中压力传感器设置在驱动吸附装置上，并且压力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，而控制器的输出端与横向越障装置以及驱动吸附装置的信号输入端信号连接，用于控制横向越障装置以及控制驱动吸附装置工作。

所述越障驱动机构包括越障步进电机8、第一行星减速器7以及传动齿轮组，所述越障步进电机8、第一行星减速器7安装在车架6上，并且越障步进电机8的输出端与第一行星减速器7的输入端相连，第一行星减速器7的输出端通过传动齿轮组与摆动机构的上端连接，用于带动整个摆动机构内外摆动以横向翻越行走面障碍，定义内外摆动为传动齿轮组其中一齿轮中心轴转动方向。

所述传动齿轮组包括圆柱齿轮9和圆柱半齿轮10，其中圆柱齿轮9与第一行星减速器7的输出端同轴固接，圆柱半齿轮10下部装有一可与摆动机构固接的上连接杆，其上部外齿轮在与同轴布置的圆柱齿轮啮合，使得上连接杆在越障步进电机驱动下可以圆柱半齿轮中心轴为转动轴内外摆动。

所述摆动机构12包括摆动电机11以及下连接杆19，摆动电机安装在下连接杆的上部，并且摆动电机的输出轴与上连接杆的下部相连，下连接杆的下部配装一套可绕下连接杆上端前后摆动的驱动吸附装置，定义驱动吸附装置的行进方向为前。

所述行走驱动机构包括多个链轮2、链条1、驱动步进电机16、第二行星减速器15、传动固定轴17和链条张紧器13，所述链轮2与摆杆一一对应，并且链轮2通过传动固定轴17安装在摆动机构12下端，实现二者转动连接；链轮外部共同套接一环形链条1，并且链条1之间设置用于调节链条张紧度的链条张紧器；所述驱动步进电机通过传动固定轴一端安装在摆动机构12下部，并且所述驱动步进电机的输出轴与第二行星减速器的输入端相连，第二行星减速器的输出端与其中一个链轮固接；链条张紧器上安装一用于检测行走面障碍的压力传感器。

所述吸附机构为若干间隔设置在链条的折弯上的若干电磁铁3，其中电磁铁3的通电端与控制器的信号输出端电连接。

所述车架和驱动吸附装置之间增设球副5，包括连接件和加强筋4，其中连接件固装在车架底部，加强筋上端与连接件铰接，加强筋下端与传动固定轴17一端相连，用于防止车架移动过程中产生晃动。

所述车架上配装4套横向越障装置和4套驱动吸附装置，其中4套横向越障装置分别对称安装在车架相对的两侧，每套横向越障装置底部对应配装一驱动吸附装置，并且驱动吸附装置的行走驱动机构的行进方向一致。

所述车架6为一矩形板。

车架6上可以安装各种机械臂，完成各种探测任务，例如清扫，除锈，喷漆等。

本实用新型工作过程：首先驱动步进电机和第二行星减速器为整个机器人提供了行走的动力；当机器人需要横向移动时，压力传感器首先检测到彩钢板的横棱障碍，检测信号被传送到控制装置，之后控制装置的控制器发出指令给4个驱动步进电机，此时4个驱动步进电机停止前进，其中一个行走驱动机构的链条上的电磁铁断电，此时电磁铁取消吸附力，这时链条处于未吸附的状态，然后摆动电机带动驱动吸附装置摆动，此时链条离开彩钢板21；越障步进电机驱动传动齿轮组转动，整体的摆动机构向外侧摆动，同时压力传感器一直保持检测彩钢板21横棱20的位置，直到检测到的位置信号为零，说明该条链条已离开障碍物，到达横棱的另一侧；零信号传送到控制装置，控制装置控制摆动电机，进而带动驱动吸附装置，恢复该链条与彩钢板的接触，同时电磁铁通电，该条链条越过障碍恢复与彩钢板的吸附状态，之后其余的三条链条同样方式通过障碍，直至整个机器越过障碍，开始工作。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：包括：

车架，用于安装越障机构；

横向越障装置，包括越障驱动机构和摆动机构，越障驱动机构设置在车架上，摆动机构的上部与越障驱动机构的输出端相连，下部的摆动端安装驱动吸附装置，用于带动驱动吸附装置翻越行走表面障碍；

驱动吸附装置，包括行走驱动机构和吸附机构，行走驱动机构安装在越障机构的摆动端，吸附机构设置在行走驱动机构的行走处，用于吸附在钢板上并在行走驱动机构带动下沿钢板行走；

以及控制装置，包括控制器和压力传感器，其中压力传感器设置在驱动吸附装置上，并且压力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，而控制器的输出端与横向越障装置以及驱动吸附装置的信号输入端信号连接，用于控制横向越障装置以及控制驱动吸附装置工作。

2.如权利要求1所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述越障驱动机构包括越障步进电机、第一行星减速器以及传动齿轮组，所述越障步进电机、第一行星减速器安装在车架上，并且越障步进电机的输出端与第一行星减速器的输入端相连，第一行星减速器的输出端通过传动齿轮组与摆动机构的上端连接，用于带动整个摆动机构内外摆动以横向翻越行走面障碍，定义内外摆动为传动齿轮组其中一齿轮中心轴转动方向。

3.如权利要求2所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述传动齿轮组包括圆柱齿轮和圆柱半齿轮，其中圆柱齿轮与第一行星减速器的输出端同轴固接，圆柱半齿轮下部装有一可与摆动机构固接的连接杆，其上部外齿轮在与同轴布置的圆柱齿轮啮合，使得连接杆在越障步进电机驱动下可以圆柱半齿轮中心轴为转动轴内外摆动。

4.如权利要求2所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述摆动机构包括摆动电机以及下连接杆，摆动电机安装在下连接杆的上部，并且摆动电机的输出轴与连接杆的下部相连，下连接杆的下部配装一套可绕下连接杆上端前后摆动的驱动吸附装置，定义驱动吸附装置的行进方向为前。

5.如权利要求1所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述行走驱动机构包括多个链轮、链条、驱动步进电机、第二行星减速器、传动固定轴和链条张紧器，链轮通过转动轴安装在摆杆下端，实现二者转动连接；链轮外部共同套接一环形链条，并且链条之间设置用于调节链条张紧度的链条张紧器；所述驱动步进电机通过传动固定轴一端安装在摆动机构下部，并且所述驱动步进电机的输出轴与第二行星减速器的输入端相连，第二行星减速器的输出端与其中一个链轮固接；链条张紧器上安装一用于检测行走面障碍的压力传感器。

6.如权利要求1所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述吸附机构为若干间隔设置若干电磁铁，其中电磁铁的通电端与控制器的信号输出端电连接。

7.如权利要求1所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述车架和驱动吸附装置之间增设球副，包括连接件和加强筋，其中连接件固装在车架底部，加强筋上端与连接件铰接，加强筋下端与传动固定轴相连，用于防止车架移动过程中产生晃动。

8.如权利要求7所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述车架上配装4套横向越障装置和4套驱动吸附装置，其中4套横向越障装置分别对称安装在车架相对的两侧，每套横向越障装置底部对应配装一驱动吸附装置，并且驱动吸附装置的行走驱动机构的行进方向一致。

9.如权利要求8所述的磁吸附式横向越障爬壁机器人，其特征在于：所述车架为一矩形板。