CN211869533U - 一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人 - Google Patents
一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人。包括前后两段行进机构，两段行进机构之间设置的关节机构，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，所述的行进机构为履带式行进机构，包括设置在行进机构内的电磁体和设置在外部的履带，所述履带的内表面均匀设置多个履带板强磁块，所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。能实现机器人针对焊缝和圆管等障碍物较强的越障能力，提高作业质量和效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人。
背景技术
目前的攀爬机器人领域主要采用永磁吸附式的机器人，一般在塔筒、船舶表面、罐体等钢结构表面代替人工进行对应的维护作业，永磁吸附攀爬机器人主要以履带驱动以及履带和强磁块组合产生磁性吸附力的技术为主，而决定永磁吸附攀爬机器人在垂直表面作业性能的主要因素为磁性吸附力的大小，以及是否能够具备针对焊缝和圆管等障碍物的越障能力。
目前主要以在履带表面加装强磁块来实现磁性吸附，并且通过履带本身的柔性来进行越障。如果需要增大吸附力，则需增大所有履带上的强磁块大小，这会导致设备的自重成倍增加，但设备整体提高负载性能的效果并不明显，且强磁块长期工作容易碎裂，越障性能较差使得设备的制造和维护成本较高，还容易造成故障从而影响正常的运维作业。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，能实现机器人针对焊缝和圆管等障碍物较强的越障能力，提高作业质量和效率，吸附机构采用强磁履带链条和电磁体的组合，能够根据作业环境调节吸附磁力大小。
本实用新型采用的技术方案如下：一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于包括前后两段行进机构，两段行进机构之间设置的关节机构，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，所述的二自由度调节机构包括回转结构，回转结构一端与行进机构连接，另一端连接摆动结构，回转结构带动所述的行进机构作回转动作，摆动结构带动所述的行进机构转弯或抬头动作，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，所述的行进机构为履带式行进机构，包括设置在行进机构内的电磁体和设置在外部的履带，所述履带的内表面均匀设置多个履带板强磁块，所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。
所述的履带由多个强磁履带板串联接构成履带链条，任意相邻的两块强磁履带板通过履带板铰链销可转动连接，每个强磁履带板内固定安装强磁块。
所述强磁块在强磁履带板上均匀间隔设置构成内齿结构，所述的履带式行进机构内还设置主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮的外壁均设有齿且与所述的内齿结构相配。
所述主动轮和从动轮分布在履带式行进机构的两端，所述的履带式行进机构内还设置驱动电机和充电电池，所述的驱动电机通过传动轴和传动齿连接主动轮。
所述履带板强磁块与电磁铁同侧的磁极磁性相同。
所述的驱动电机为步进电机，能够正转或者反转控制履带式行进机构的前进或后退。
所述的回转结构包括相互配合的圆形支架和回转电机，回转电机动作带动圆形支架旋转。
所述的摆动结构包括舵机支架，舵机支架中心设置舵机，舵机动作带动舵机支架摆动。
在前段的行进机构上设置鱼眼摄像头。
所述的机器人上装载震动测量设备，能够实现铁塔的震动测量。
本实用新型的有益效果在于:
1.本实用新型采用履带结构，履带结构内设置电磁体与履带板上的强磁块产生磁性吸附，同时通过电磁体强化链条内部的履带板强磁块使强磁履带链条整体的磁路加强，提高了强磁履带链条在电网铁塔上的吸附力。并且通过控制电流的大小控制电磁体的磁性，能够根据作业环境调节吸附磁力的大小，根据安全范围内最小的牵引力选用合适的吸附磁力，延长步进电机的使用寿命。
本实用新型仅仅增加了行进机构内部电磁铁，以较小的体积和重量代价实现了较大吸附力和负载效果提升，并且能够有效的保护强磁块，避免其与吸附面直接发生接触，提高了强磁块的使用寿命。
2.本实用新型将两个二自由度调节机构串联接，并增加了回转(roll)模块，通过二自由度的十字机构和两个回转模块的组合，形成一个四自由度的关节机构，再配合前后两段独立控制的行进机构，通过多个电机相互控制，机器人能够实现跃障、爬坡、转弯、翻身等功能，适合复杂的探测需求。
3.前后行进机构分别用两个步进电机控制，能实现正向和反向的爬行，同时抓地性也更强。
4.本实用新型的机器人采用内置的充电电池作为电源，避免机器人拖缆线，减轻机器人的重量，减轻机器人运动的阻力。搭载的功能装置(鱼眼摄像头) 能随时360°观察周围状况并对信号进行存储和传输，同时能够对机器人实时状态进行观测和定位。装载震动测量设备，能够实现铁塔的震动测量。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型行进机构的内部结构示意图。
图3为本实用新型强磁履带板的结构示意图。
图4为履带板强磁块与电磁体的结构示意图。
图5为本实用新型关节机构的示意图。
图中：1.行进机构，2.主动轮，3.从动轮，4.电磁体，5.电池盒，6. 关节机构，7.舵机，8.舵机支架，9.圆形支架，10回转电机，11.强磁块， 12.强磁履带板13.履带板铰链销14.鱼眼摄像头。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-图5所示的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，包括前段行进机构1和后段行进机构，在前段的行进机构上设置鱼眼摄像头14，也可以加装震动测量设备，以便能够实现铁塔的震动测量。两段行进机构之间设置的关节机构6，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，所述的二自由度调节机构包括回转结构，回转结构一端与行进机构连接，另一端连接摆动结构，回转结构带动所述的行进机构作回转动作，摆动结构带动所述的行进机构转弯或抬头动作，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，所述的行进机构为履带式行进机构，
履带由多个强磁履带板12串联接构成履带链条，任意相邻的两块强磁履带板通过履带板铰链销13可转动连接，每个强磁履带板内固定安装强磁块11。履带板强磁块通过胶水与强磁履带板固定粘接，也可以通孔卡扣或其他方式固定，
所述强磁块在强磁履带板上均匀间隔设置构成内齿结构，所述的履带式行进机构内还设置主动轮2和从动轮3，所述主动轮和从动轮的外壁均设有齿且与所述的内齿结构相配。
所述主动轮和从动轮分布在履带式行进机构的两端，所述的履带式行进机构内还设置驱动电机和充电电池，所述的驱动电机通过传动轴和传动齿连接主动轮。
所述履带板强磁块与电磁铁同侧的磁极磁性相同。使得电磁铁4的磁能能够通过电池盒5底部与强磁履带板12的接触穿透至强磁履带板12的外侧与吸附面的导磁体产生磁场外部循环，使得整体结构的磁通量增大。所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。
所述的驱动电机为步进电机，能够正转或者反转控制履带式行进机构的前进或后退。
所述的回转结构包括相互配合的圆形支架9和回转电机10，回转电机动作带动圆形支架旋转。所述的摆动结构包括舵机支架8，舵机支架中心设置舵机7，舵机动作带动舵机支架摆动。
本实用新型在具体实施时，行进机构的工作方式为，步进电机带动主动轮动作，主动轮和从动轮均与履带链条，主动轮和从动轮的动作带动履带链条移动，当步进电机反转时，主动轮带着整体向相反方向移动。
自主翻身：两个回转电机分别控制两段行进机构的翻转。在自主翻身时，为了防止出现扭绞状态，分为四步：第一步前部的舵机先旋转一定角度，第二步前部的回转电机转动前段行进机构使其翻转，第三步后部的回转电机转动后段行进机构，第四步调整舵机使整体回到直线。
上述内容仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于包括前后两段行进机构，两段行进机构之间设置的关节机构，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，所述的二自由度调节机构包括回转结构，回转结构一端与行进机构连接，另一端连接摆动结构，回转结构带动所述的行进机构作回转动作，摆动结构带动所述的行进机构转弯或抬头动作，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，所述的行进机构为履带式行进机构，包括设置在行进机构内的电磁体和设置在外部的履带，所述履带的内表面均匀设置多个履带板强磁块，所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。
2.根据权利要求1所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述的履带由多个强磁履带板串联接构成履带链条，任意相邻的两块强磁履带板通过履带板铰链销可转动连接，每个强磁履带板内固定安装强磁块。
3.根据权利要求2所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述强磁块在强磁履带板上均匀间隔设置构成内齿结构，所述的履带式行进机构内还设置主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮的外壁均设有齿且与所述的内齿结构相配。
4.根据权利要求3所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述主动轮和从动轮分布在履带式行进机构的两端，所述的履带式行进机构内还设置驱动电机和充电电池，所述的驱动电机通过传动轴和传动齿连接主动轮。
5.根据权利要求4所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述履带板强磁块与电磁铁同侧的磁极磁性相同。
6.根据权利要求4所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述的驱动电机为步进电机，能够正转或者反转控制履带式行进机构的前进或后退。
7.根据权利要求1所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述的回转结构包括相互配合的圆形支架和回转电机，回转电机动作带动圆形支架旋转。
8.根据权利要求1所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述的摆动结构包括舵机支架，舵机支架中心设置舵机，舵机动作带动舵机支架摆动。
9.根据权利要求1所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于在前段的行进机构上设置鱼眼摄像头。
10.根据权利要求1所述的一种用于电网铁塔检测的磁性攀爬四自由度履带机器人，其特征在于所述的机器人上装载震动测量设备。
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