CN213323406U - 一种吸附力可调的履带式爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及爬壁机器人领域，具体地说是一种吸附力可调的履带式爬壁机器人，包括箱体、履带组件、两个扇形磁块和两个调节电机，两个履带组件可摆动地设于所述箱体两侧，所述箱体下侧开口，且两个扇形磁块和两个调节电机均设于所述箱体内，其中第一扇形磁块通过第一调节电机驱动摆动，第二扇形磁块通过第二调节电机驱动摆动，并且第一扇形磁块和第二扇形磁块摆动至最下方后相抵形成一个弧面时吸附力最大，第一扇形磁块和第二扇形磁块向两侧摆动且完全进入所述箱体时吸附力最小。本实用新型利用两个扇形磁块摆动改变其吸附面积，进而实现吸附力调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及爬壁机器人领域，具体地说是一种吸附力可调的履带式爬壁机器人。
背景技术
爬壁机器人可以在垂直墙壁上攀爬并完成相关作业，爬壁机器人常用的吸附方式主要包括负压吸附和磁吸附，因为永磁吸附具有吸附力大、不需要电源驱动等特点，在铁磁质环境中的爬壁机器人大多使用永磁铁作为吸附机构。爬壁机器人的移动机构主要包括轮式、足式和履带式，其中随着技术发展出现了能够适用于复杂变曲率导磁壁面的机器人，该种类型机器人主要为履带式结构，如授权公告号为CN209956103U的中国实用新型专利中就公开了一种具有变曲率自适应能力的爬壁机器人，又如授权公告号为CN208069862U的中国实用新型专利中也公开了一种链轮式爬壁机器人。上述爬壁机器人的特点是两侧履带上设有磁条用于磁吸附，并且两侧履带架可自由转动适应曲率壁面，但目前这种爬壁机器人仅依靠履带磁条实现吸附，一旦负载过大，吸附力无法根据实际需要进行调整，只能降低负载重量。
现有技术中常用的吸附力调整机构主要是依靠改变磁块与壁面之间的距离来实现，如授权公告号为CN101947778B的中国发明专利中公开了一种磁吸附力可调的爬壁机器人用轮式越障机构，其主要依靠吸附机构升降改变与壁面间的距离来调节吸附力大小，另外也有利用改变电阻方式调节吸附力的机器人，如申请公布号为CN107487391A的中国发明专利中就公开了一种吸力可调的履带式爬壁机器人，其通过自行设计的滑动变阻器结构改变接入串联电路中电阻的大小，进而实现吸力可调的目的。
目前磁吸附式的爬壁机器人通常采用整体环形的强磁铁作为车轮或利用柱状、条状等形状的磁铁在轮体或履带上按照圆周方向均布实现吸附，但随着技术发展，现有技术中也出现了利用瓦形或扇形磁块增加吸附力的结构，如授权公告号为CN205800646U的中国实用新型专利中就公开了一种新型磁吸附式爬壁轮及爬壁机器人，该爬壁机器人的主动轮安装于动力轴上，在所述动力轴下方设有瓦形磁铁，并且所述瓦形磁铁设于同步履带内部，该爬壁机器人左右两侧的主动轮、传动皮带齿轮、外部同步履带均处在同步旋转中，而内部的瓦形磁铁处于相对静止中不做旋转，但该专利中的瓦形磁铁固装于动力轴下方，其作用仅为了增大吸附力，虽然该专利可以实现吸附力调节，但其调节方式是通过改变瓦形磁铁的内外半长度、宽度或材质等实现，也即通过更换不同形状材质的瓦形磁铁实现，需要重新进行安装，操作比较繁琐。又如授权公告号为CN210063189U的中国实用新型专利中也公开了一种过渡面爬壁磁吸机器人的行走底盘装置，其在万向轮两侧设有磁吸附单元I，在车体内腔底部对称设有磁吸附单元Ⅱ，其中磁吸附单元I通过连接板与万向轮的轮架对应固连，磁吸附单元Ⅱ与车体内腔侧壁对应固连，并且所述磁吸附单元I和磁吸附单元Ⅱ均为120±10°圆心角的扇形环，但上述爬壁机器人中的扇形磁块是固装于轮架或车体上，其作用仅为实现过渡面爬壁，并无调整吸附力功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种吸附力可调的履带式爬壁机器人，利用两个扇形磁块摆动改变其吸附面积，进而实现吸附力调节。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种吸附力可调的履带式爬壁机器人，包括箱体和履带组件，且两个履带组件可摆动地设于所述箱体两侧，所述履带组件上设有磁条，还包括两个扇形磁块和两个调节电机，所述箱体下侧开口，且两个扇形磁块和两个调节电机均设于所述箱体内，其中第一扇形磁块通过第一调节电机驱动摆动，第二扇形磁块通过第二调节电机驱动摆动，并且第一扇形磁块和第二扇形磁块)摆动至最下方后相抵形成一个弧面由箱体下侧开口露出时吸附力最大，第一扇形磁块和第二扇形磁块向两侧摆动且完全进入所述箱体时吸附力最小。
所述箱体两侧均设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一扇形磁块两侧设有第一滑柱分别沿着对应侧的第一滑槽移动，所述第二扇形磁块两侧设有第二滑柱分别沿着对应侧的第二滑槽移动。
所述第一调节电机和第二调节电机对称设置。
所述箱体下侧开口的两端均设有刮板组件，所述刮板组件包括刮板、刮板座和弹簧，刮板座固装于箱体上，且所述刮板座内设有刮板滑道，刮板后部以及所述弹簧均设于所述刮板滑道中，且所述弹簧通过所述刮板相抵始终处于压缩状态，所述刮板前端伸出至所述刮板滑道外并与对应的扇形磁块表面始终相抵。
本实用新型的优点与积极效果为：
1、本实用新型利用调整两个扇形磁块摆动改变其吸附面积，进而实现吸附力调节，使用更为灵活，避免机器人因吸附力不足而脱离壁面。
2、本实用新型在箱体下侧开口内壁上设有刮板组件用于刮去扇形磁块表面吸附的杂质，保证机器人正常运行。
附图说明
图1为本实用新型的立体示意图，
图2为图1中本实用新型的主视图，
图3为图1中箱体的A-A视图，
图4为图3中的B处放大图，
图5为图3中的扇形磁块摆动状态示意图一，
图6为图5中的C处放大图，
图7为图3中的扇形磁块摆动状态示意图二，
图8为图7中的D处放大图，
图9为图3中的滑槽示意图，
图10为图3中电机和扇形磁块的俯视图，
图11为本实用新型的工作状态示意图。
其中，1为箱体，2为第一滑槽，3为第一滑柱，4为第一扇形磁块，5为第二扇形磁块，6为第二滑柱，7为第二滑槽，8为第二调节电机，9为第一调节电机，10为悬臂，11为第一履带架，111为第一限位连板，12为第二履带架，121为第二限位连板，13为第一履带，14为第二履带，15为第一行走电机，16为第二行走电机，17为磁条，18为刮板座，19为弹簧，20为刮板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1～11所示，本实用新型包括箱体1、履带组件、两个扇形磁块和两个调节电机，其中如图1～2和图11所示，两个履带组件可摆动地设于所述箱体1两侧，如图3～9所示，所述箱体1下侧开口，且两个扇形磁块和两个调节电机均设于所述箱体1内，其中第一扇形磁块4通过第一调节电机9驱动摆动，第二扇形磁块5通过第二调节电机8驱动摆动，并且第一扇形磁块4和第二扇形磁块5摆动至最下方后相抵形成一个弧面，且所述弧面由所述箱体1下侧露出并与机器人爬行壁面之间产生吸附力，此时第一扇形磁块4和第二扇形磁块5形成吸附面积最大，进而产生的吸附力最大，如图7所示，当第一扇形磁块4和第二扇形磁块5向两侧摆动且完全进入所述箱体1时，此时第一扇形磁块4下端和第二扇形磁块5下端距离爬行壁面相对较远且形成的吸附面积最小，进而产生的吸附力最小，因此如图5所示，本实用新型可根据实际需要通过控制所述第一扇形磁块4和第二扇形磁块5的摆动角度改变两个扇形磁块所形成的吸附面积，进而改变吸附力大小，实现吸附力调节。所述第一扇形磁块4和第二扇形磁块5为本领域公知技术，另外所述第一调节电机9和第二调节电机8均为减速伺服电机，可通过机器人的控制系统实现控制其转动角度的目的，此同样为本领域公知技术。另外所述第一扇形磁块4和第二扇形磁块5摆动时与壁面间的距离需保证不会影响履带组件的正常移动运行。
如图9所示，所述箱体1两侧均设有第一滑槽2和第二滑槽7，且所述第一滑槽2和第二滑槽7呈对称的弧状，如图3、图5、图7和图10所示，所述第一扇形磁块4两侧设有第一滑柱3分别沿着对应侧的第一滑槽2移动，所述第二扇形磁块5两侧设有第二滑柱6分别沿着对应侧的第二滑槽7移动。另外如图9所示，当所述第一扇形磁块4和第二扇形磁块5摆动至最下方相抵时，所述第一滑柱3和第二滑柱6依然处于对应的滑槽中，从而保证可以始终起到导向作用。
如图10所示，所述第一调节电机9和第二调节电机8对称设置以保证箱体1重量平衡，所述第一调节电机9输出轴以及所述第二调节电机8输出轴分别通过连接板与对应的扇形磁块固连并驱动其摆动，在所述箱体1内设有支架安装两个调节电机。
如图4、图6和图8所示，所述箱体1下侧开口的两端均设有刮板组件用于刮去扇形磁块表面的杂质，所述刮板组件包括刮板20、刮板座18和弹簧19，刮板座18固装于箱体1内壁下端，且所述刮板座18内设有刮板滑道，刮板20后部以及所述弹簧19均设于所述刮板滑道中，且所述弹簧19通过所述刮板20相抵始终处于压缩状态，所述刮板20前端伸出至所述刮板滑道外并始终与对应的扇形磁块表面相抵。如图4、图6和图8所示，扇形磁块摆动过程中始终与对应侧的刮板20相抵以去除吸附的杂质，并且所述刮板20通过压缩所述弹簧19实现伸缩以适应所述扇形磁块的弧面，保证不会脱离扇形磁块，另外所述弹簧19需保证足够的压缩弹力以抵住刮板20，保证刮板20将杂质从扇形磁块表面刮去，由于刮板20为板状，可在所述刮板滑道内并列设置多组弹簧19。
如图1～2所示，所述箱体1一侧设有第一履带组件，另一侧设有第二履带组件，在所述箱体1两侧均设有悬臂10，第一履带组件的第一履带架11上设有第一限位连板111与对应侧悬臂10铰接，第二履带组件的第二履带架12上设有第二限位连板121与对应侧悬10铰接，这样便如图11所示，所述箱体1两侧的履带组件可实现在曲率导磁壁面上移动，第一履带组件中的第一履带13以及第二履带组件中的第二履带14上均布满磁条17，并且第一履带13通过第一行走电机15驱动转动，第二履带14通过第二行走电机16驱动转动，第一行走电机15和第二行走电机16分设于所述箱体1的前后两侧。所述履带组件为本领域公知技术，本实施例中的履带组件与授权公告号为CN208069862U专利中的爬壁机器人履带组件结构相同。
本实用新型的工作原理为：
本实用新型是在授权公告号为CN208069862U专利基础上进行改进，以实现根据需要调整吸附力目的。本实用新型行走时利用履带组件上的磁条实现吸附行走，但可以根据实际情况调整扇形磁块角度弥补吸附力不足。
如图3～9所示，本实用新型在机器人的箱体1内设有两个可摆动的扇形磁块，并且两个扇形磁块摆动至最下方后相抵形成一个完整弧面，所述弧面由所述箱体1下侧露出并与机器人爬行壁面之间产生吸附力，由于此时两个扇形磁块形成的吸附面积最大，因此产生的吸附力最大，如图7所示，当两个扇形磁块向两侧摆动且呈近似垂直状态完全进入所述箱体1时，此时第一扇形磁块4下端和第二扇形磁块5下端距离爬行壁面相对较远且形成的吸附面积最小，进而产生的吸附力最小，因此本实用新型可根据实际需要通过控制所述第一扇形磁块4和第二扇形磁块5的摆动角度改变两个扇形磁块所形成的吸附面积，进而改变吸附力大小，实现吸附力调节。
另外由于本实用新型利用扇形磁块摆动实现调节，为了实现杂质吸附物与扇形磁块的分离，本实用新型设计了刮板组件，利用可伸缩的刮板始终与扇形磁块表面相抵刮去杂质，进而保证扇形磁块表面干净，并且避免影响机器人的正常行走。
本实施例中，两个扇形磁块采用永磁材料制成，箱体1除扇形磁块外的结构以及所述刮板组件可采用磁性不敏感材料制成，比如铝制、碳纤维、合金等材料，另外两个调节电机外侧可设置采用磁性不敏感材料制成的罩体避免扇形磁块影响，从而保证两个扇形磁块仅与爬行壁面发生作用，不会影响机器人正常运行。
Claims (4)
1.一种吸附力可调的履带式爬壁机器人，包括箱体和履带组件，且两个履带组件可摆动地设于所述箱体两侧，所述履带组件上设有磁条，其特征在于：包括两个扇形磁块和两个调节电机，所述箱体(1)下侧开口，且两个扇形磁块和两个调节电机均设于所述箱体(1)内，其中第一扇形磁块(4)通过第一调节电机(9)驱动摆动，第二扇形磁块(5)通过第二调节电机(8)驱动摆动，并且第一扇形磁块(4)和第二扇形磁块(5)摆动至最下方后相抵形成一个弧面由箱体(1)下侧开口露出时吸附力最大，第一扇形磁块(4)和第二扇形磁块(5)向两侧摆动且完全进入所述箱体(1)时吸附力最小。
2.根据权利要求1所述的吸附力可调的履带式爬壁机器人，其特征在于：所述箱体(1)两侧均设有第一滑槽(2)和第二滑槽(7)，所述第一扇形磁块(4)两侧设有第一滑柱(3)分别沿着对应侧的第一滑槽(2)移动，所述第二扇形磁块(5)两侧设有第二滑柱(6)分别沿着对应侧的第二滑槽(7)移动。
3.根据权利要求1所述的吸附力可调的履带式爬壁机器人，其特征在于：所述第一调节电机(9)和第二调节电机(8)对称设置。
4.根据权利要求1所述的吸附力可调的履带式爬壁机器人，其特征在于：所述箱体(1)下侧开口的两端均设有刮板组件，所述刮板组件包括刮板(20)、刮板座(18)和弹簧(19)，刮板座(18)固装于箱体(1)上，且所述刮板座(18)内设有刮板滑道，刮板(20)后部以及所述弹簧(19)均设于所述刮板滑道中，且所述弹簧(19)通过所述刮板(20)相抵始终处于压缩状态，所述刮板(20)前端伸出至所述刮板滑道外并与对应的扇形磁块表面始终相抵。
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| CN202022046485.1U CN213323406U (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种吸附力可调的履带式爬壁机器人 |
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| CN202022046485.1U CN213323406U (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种吸附力可调的履带式爬壁机器人 |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115158503A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-10-11 | 安徽机电职业技术学院 | 一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人 |
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2020
- 2020-09-16 CN CN202022046485.1U patent/CN213323406U/zh active Active
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| CN115158503A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-10-11 | 安徽机电职业技术学院 | 一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人 |
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