CN214356349U - 一种磁吸附爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种磁吸附爬壁机器人。磁吸附爬壁机器人包括车体以及分别设置于车体的前后两端的多组第一升降组件，第一升降组件包括伸缩件、调节组件及第一磁轮；伸缩件的一端与车体相连，伸缩件沿第一方向延伸，第一方向与车体的底端相垂直；调节组件包括滑动件和摆动臂，滑动件沿车体的前后方向移动设置于车体，摆动臂的一端铰接于滑动件；第一磁轮具有磁力，伸缩件的另一端和摆动臂的另一端分别铰接于同一第一磁轮；滑动件被配置为沿车体的前后方向移动，以通过摆动臂带动伸缩件沿第一方向伸缩，以使第一磁轮远离或靠近车体。有益效果：其越障能力好且使用范围大。

Description

一种磁吸附爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种磁吸附爬壁机器人。

背景技术

机器人在现代社会中有着越来越广泛的应用，尤其是在挑战人类工作极限的工作环境中，机器人更是发挥了极其重要的作用。其中，磁吸附爬壁机器人作为机器人中的较为重要的一支也被广泛应用在核工业、化学化工业以及建筑等多个行业中。

其中，磁吸附爬壁机器人采用的底盘结构为履带式，履带式底盘的磁吸附爬壁机器人能够产生较大的磁吸附力，使得磁吸附爬壁机器人不易脱落或者发生倾覆；但由于履带式的底盘因体积较大而转向能力较差，导致整个磁吸附爬壁机器人的翻越障碍的能力较差。

为了解决以上问题，目前采用底盘结构为磁轮式的磁吸附爬壁机器人代替履带式底盘的磁吸附爬壁机器人，磁轮式的底盘因体积较小而转向能力较好，以能够使整个磁吸附爬壁机器人具有一定的翻越障碍的能力；但对于直角壁面以及体积较大的障碍物，现有的磁轮式的磁吸附爬壁机器人的越障能力仍较差，无法仅通过调节转向越过直角壁面以及体积较大的障碍物，因此，亟需一种磁吸附爬壁机器人，能够解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种磁吸附爬壁机器人，其越障能力较好，且使用范围较大。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种磁吸附爬壁机器人，包括车体以及分别设置于所述车体的前后两端的多组第一升降组件，所述第一升降组件包括：

伸缩件，其一端与所述车体相连，所述伸缩件沿第一方向延伸，所述第一方向与所述车体的底端相垂直；

调节组件，包括滑动件和摆动臂，所述滑动件沿所述车体的前后方向移动设置于所述车体，所述摆动臂的一端铰接于所述滑动件；及

第一磁轮，具有磁力，所述伸缩件的另一端和所述摆动臂的另一端分别铰接于同一所述第一磁轮；

所述滑动件被配置为沿所述车体的前后方向移动，以通过所述摆动臂带动所述伸缩件沿所述第一方向伸缩，以使所述第一磁轮远离或靠近所述车体。

优选地，所述伸缩件包括：

导杆，其一端与所述车体的底端转动连接；

导套，所述导套的一端套设于所述导杆的外侧，且所述导套与所述导杆活动连接，所述导套的另一端连接所述第一磁轮。

优选地，所述伸缩件还包括：弹性件，其套设于所述导杆且能够相对于所述导杆转动，所述弹性件的两端分别与所述导杆和所述导套相抵接。

优选地，所述导杆的与所述车体相连的一端的外周面上环设有第一凸起，所述导套的未连接所述第一磁轮的一端的外周面上环设有第二凸起，所述弹性件的两端分别抵接于所述第一凸起和所述第二凸起。

优选地，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

第二升降组件，其垂直设置在所述车体底端的中部，所述第二升降组件的长度可调。

优选地，所述第二升降组件包括：

第二磁轮，具有磁力；及

升降气缸，所述升降气缸的固定端设置在所述车体的底端，所述升降气缸的输出端与所述第二磁轮连接，所述升降气缸用于驱动所述第二磁轮靠近或远离所述车体。

优选地，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

第一传感器，其设置于所述车体上，用以检测所述第一磁轮与直角壁面或者障碍物的抵接力；和/或

第二传感器，其设置于所述车体上，用以检测所述第二磁轮与直角壁面或者障碍物的抵接力。

优选地，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

检测组件，其设置在所述车体上，以用于检测所述车体前端是否有直角壁面或障碍物。

优选地，所述车体的底部设置有滑轨，所述滑轨沿所述车体的前后方向延伸，所述滑动件滑动设置于所述滑轨。

优选地，所述摆动臂倾斜设置，且位于所述车体前端的所述摆动臂和位于所述车体后端的所述摆动臂的倾斜方向相反。

本实用新型的有益效果为：

通过在车体的前后两端设置多组第一升降组件，使第一升降组件中的沿第一方向延伸的伸缩件的一端与车体相连，伸缩件的另一端和摆动臂的另一端分别铰接于同一第一磁轮，使滑动件沿车体的前后方向移动设置在车体上，摆动臂的一端铰接于滑动件；当遇到直角壁面或体积较大的障碍物时，使滑动件沿车体的前后方向移动，以通过摆动臂带动所述伸缩件沿第一方向伸缩，以使第一磁轮远离或靠近车体，从而使第一磁轮能够越过直角壁面或障碍物，使整个磁吸附爬壁机器人的越障能力较好及使用范围较大；且由于第一磁轮具有磁力，能够产生良好的磁吸附力，使得磁吸附爬壁机器人不易脱落或者发生倾覆，能够保证其工作的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型提供的磁吸附爬壁机器人的结构示意图；

图2是本实用新型提供的磁吸附爬壁机器人底端的结构示意图。

图中：

1-车体；2-检测组件；3-第一升降组件；31-摆动臂；32-第一磁轮；331-导杆；332-导套；34-第一凸起；35-第二凸起；36-驱动件；37-连接件；4-第二升降组件；41-升降气缸；42-第二磁轮；5-控制模块；7-第二传感器；8-弹性件。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例中提出一种磁吸附爬壁机器人，能够在磁吸附爬壁机器人不易脱落或者发生倾覆的情况下，使其较为稳定地越过直角壁面或障碍物，以使整个磁吸附爬壁机器人的越障能力较好及使用范围较大。

具体地，如图1所示，磁吸附爬壁机器人包括车体1以及分别设置在车体1的前后两端的多组第一升降组件3。本实施例中，在车体1的前端设置有两组第一升降组件3，在车体1的后端设置有两组第一升降组件3，四组第一升降组件3位于车体1的四个角处，以对车体1实现平稳的支撑。其中，每组第一升降组件3均包括伸缩件、调节组件及第一磁轮32；伸缩件的一端与车体1相连，伸缩件沿第一方向延伸，第一方向与车体1的底端相垂直；调节组件包括滑动件和摆动臂31，滑动件沿车体1的前后方向移动设置在车体1上，摆动臂31的一端铰接于滑动件；第一磁轮32具有磁力，伸缩件的另一端和摆动臂31的另一端分别铰接于同一第一磁轮32；滑动件能够沿车体1的前后方向移动，以通过摆动臂31带动伸缩件沿第一方向伸缩，以使第一磁轮32远离或靠近车体1。

通过在车体1的前后两端设置多组第一升降组件3，使第一升降组件3中的沿第一方向延伸的伸缩件的一端与车体1相连，伸缩件的另一端和摆动臂31的另一端分别铰接于同一第一磁轮32，使滑动件沿车体1的前后方向移动设置在车体1上，摆动臂31的一端铰接于滑动件；当遇到直角壁面或障碍物时，使滑动件沿车体1的前后方向移动，以通过摆动臂31带动所述伸缩件沿第一方向伸缩，以使第一磁轮32远离或靠近车体1，从而使第一磁轮32能够越过直角壁面或障碍物，使整个磁吸附爬壁机器人的越障能力较好及使用范围较大；且由于第一磁轮32具有磁力，能够产生良好的磁吸附力，使得磁吸附爬壁机器人不易脱落或者发生倾覆，能够保证其工作的稳定性。

其中，第一磁轮32包括铰接杆以及分别转动设置在铰接杆两端的两个磁轮本体，且伸缩件的另一端和摆动臂31的另一端分别铰接于同一第一磁轮32中的铰接杆上；如图1所示，摆动臂31倾斜设置，且位于车体1前端的摆动臂31和位于车体1后端的摆动臂31的倾斜方向相反，能够在整体结构较为简单的情况下对车体1的支撑范围较大，以能够保证车体1的支撑稳定性。

具体而言，如图1所示，伸缩件包括导杆331及导套332。其中，导杆331的一端与车体1的底端转动连接，以使导杆331的一端相对于导杆331与车体1的底端之间的连接点转动，导套332的一端套设在导杆331的外侧，且导套332与导杆331活动连接，以使导套332能够沿导杆331的长度方向移动，且导杆331的另一端能够相对于导套332转动，导套332的另一端连接第一磁轮32；通过使导杆331的一端与车体1的底端转动连接，导杆331的另一端能够相对于导套332转动，以能够避免摆动臂31在带动弹性件8沿第一方向来回移动时，弹性件8及导杆331由于在垂直于第一方向的方向上有运动趋势而发生损坏的问题。

进一步地，伸缩件还包括弹性件8，弹性件8套设在导杆331上，弹性件8的两端分别与导杆331与导套332相抵接或连接；且弹性件8能够相对于导杆331转动，以能够进一步避免摆动臂31在带动弹性件8沿第一方向来回移动时，弹性件8由于在垂直于第一方向的方向上有运动趋势而发生损坏的问题。

如图1所示，在导杆331的与车体1相连的一端的外周面上环设有第一凸起34，在导套332的未连接第一磁轮32的一端的外周面上环设有第二凸起35，弹性件8的两端分别抵接于第一凸起34和第二凸起35，以对弹性件8进行限位。通过设置弹性件8，能够在摆动臂31带动导套332相对于导杆331滑动伸缩时，使第二凸起35能够向远离或靠近第一凸起34的方向移动，从而拉长或者压缩弹性件8，以使弹性件8能够产生弹性力，产生的弹性力以能够对车体1起到柔性支撑的作用。本实施例中，弹性件8为压缩弹簧。

进一步地，如图1所示，磁吸附爬壁机器人还包括第二升降组件4以及检测组件2。其中，第二升降组件4垂直设置在车体1底端的中部，第二升降组件4的长度可调；检测组件2设置在车体1的顶端的一侧，以用于检测车体1前端是否有直角壁面或障碍物。检测组件2可以为图像采集装置，图像采集装置获取车体1前方的环境图片，以判断是否具有直角壁面或障碍物。当然，检测组件2还可以为其他能够检测直角壁面或障碍物的检测结构，在此并不限于图像采集装置。

具体而言，如图1所示，第二升降组件4包括升降气缸41以及具有磁力的第二磁轮42。其中，升降气缸41的固定端设置在车体1的底端，升降气缸41的输出端与第二磁轮42连接，升降气缸41用于驱动第二磁轮42靠近或远离车体1，以使在第一磁轮32抵接在直角壁面或障碍物上时，第二磁轮42同时也能够以较适宜的长度抵接在直角壁面或障碍物上，从而能够使第一升降组件3与第二升降组件4共同能够形成一个较为稳定的运动系统，以实现较为稳定地越过直角壁面或障碍物的目的。其中，由于第二磁轮42具有磁力，能够产生良好的磁吸附力，以更好地防止磁吸附爬壁机器人脱落或者发生倾覆，以进一步保证其工作稳定性。

通过在车体1底端的中部垂直设置第二升降组件4，能够使第二升降组件4与第一升降组件3相配合，从而能够较为均匀且稳定地支撑车体1，以能够较好地避免车体1在工作过程中发生倾倒，保证其工作的稳定性；且能够与第一磁轮32相互配合，以使第一磁轮32与第二磁轮42能够形成一个较为稳定的运动系统，从而实现较为稳定地越过直角壁面或障碍物的目的，使整个磁吸附爬壁机器人的越障能力较好及使用范围较大。

进一步地，如图1和图2所示，磁吸附爬壁机器人还包括设置在车体1上的第一传感器及第二传感器7，第一传感器位于弹性件8处，以用于检测第一磁轮32与直角壁面或者障碍物的抵接力，以能够根据第一传感器的检测信号实时调整第一磁轮32相对于车体1的靠近量或者远离量，从而第一磁轮32能够以较为适宜的抵接力抵接在直角壁面或者障碍物上；第二传感器7位于升降气缸41处，以用于检测第二磁轮42与直角壁面或者障碍物的抵接力，以能够根据第二传感器7的检测信号实时调整第二磁轮42相对于车体1的靠近量或者远离量，从而使第二磁轮42能够以较为适宜的抵接力较为稳定地抵接在直角壁面或者障碍物上，不会发生相互脱离或者倾覆。其中，第一磁轮32与第二磁轮42相对于车体1的靠近量或远离量需要根据实际的直角壁面或者障碍物的具体尺寸决定。其它实施例中，磁吸附爬壁机器人还可以只包括第一传感器与第二传感器7两者中的其中一个。

具体地，第一传感器检测弹性件8的变形程度，根据弹性件8的变形程度进而得出第一磁轮32与直角壁面或者障碍物的抵接力；第二传感器7检测升降气缸41中的活塞杆的升降活动量，根据活塞杆的升降活动量进而得出第二磁轮42与直角壁面或者障碍物的抵接力。本实施例中，第一传感器与第二传感器7均为力传感器。

为了实现滑动件的滑动，在车体1的底部设置有滑轨，滑轨沿车体1的前后方向延伸，滑动件滑动设置于所述滑轨；进一步地，如图2所示，在车体1的底部设置有连接件37，滑轨连接在连接件37上，在连接件37上还设置有导向件，导向件沿车体1的前后方向移动，滑动件套设于导向件上，并能沿导向件移动，以能够为滑动件在滑轨上滑动提供导向作用，从而使摆动臂31的滑动较为准确且较为稳定；进一步地，如图2所示，第一升降组件3还包括驱动件36。其中，驱动件36设置在车体1的底端，驱动件36的输出端与滑动件驱动连接，以用于驱动滑动件沿滑轨移动。本实施例中，驱动件36为电机。

进一步地，如图1所示，磁吸附爬壁机器人还包括控制模块5，控制模块5设置在车体1的顶端面上，控制模块5分别与检测组件2、第一传感器以及第二传感器7信号连接，且控制模块5分别与驱动件36及升降气缸41控制连接，控制模块5用于分别接收检测组件2、第一传感器以及第二传感器7的信号，并具体控制驱动件36及升降气缸41的运动，以使第一磁轮32及第二磁轮42均能够较为稳定地抵接在直角壁面或障碍物上，从而使其较为稳定地越过直角壁面或障碍物。

控制模块5是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制驱动件36以及升降气缸41的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。本实施例中的控制模块5为现有技术中常见的控制模块，因此，此处对其控制原理及工作过程不再进行详细赘述。

本实施例中的磁吸附爬壁机器人的具体越障过程：

首先，当检测组件2检测到车体1的前端有直角壁面或者障碍物时，检测组件2将检测信号传递至控制模块5，控制模块5接收到检测组件2的信号后，并根据接收到的信号控制靠近直角壁面或障碍物的两个第一升降组件3中的驱动件36运转，远离直角壁面或障碍物的两个第一升降组件3中的驱动件36保持不动，使驱动件36驱动滑动件在滑轨上滑动，以带动摆动臂31滑动，使摆动臂31带动导套332相对于导杆331沿第一方向伸缩，以为第一磁轮32的运动提供避让空间，以使第一磁轮32能够远离或靠近车体1，以使靠近直角壁面或障碍物的两个第一磁轮32能够抵接在直角壁面或障碍物上。

其中，第二凸起35能够向远离或靠近第一凸起34的方向移动，从而拉长或者压缩弹性件8，以使弹性件8能够产生弹性力，从而能够对车体1起到柔性支撑的作用。

同时，控制模块5控制升降气缸41运转，以使升降气缸41驱动第二磁轮42在第一方向上移动，以使第二磁轮42远离或靠近车体1，从而使第二磁轮42能够抵接在直角壁面或障碍物上，以形成稳定的越障运动系统。

然后，控制模块5控制远离直角壁面或障碍物的两个第一升降组件3中的驱动件36运转，靠近直角壁面或障碍物的两个第一升降组件3中的驱动件36以及升降气缸41均保持不动，使驱动件36驱动滑动件在滑轨上滑动，以使摆动臂31带动导套332相对于导杆331沿第一方向伸缩，以为第一磁轮32的运动提供避让空间，以使第一磁轮32能够远离或靠近车体1，以使远离直角壁面或障碍物的两个第一磁轮32均能够抵接在直角壁面或障碍物上；重复上述过程，直至整个磁吸附爬壁机器人完全越过直角壁面或障碍物为止，从而完成整个越障过程。

其中，在整个磁吸附爬壁机器人越障的过程中，控制模块5还能够根据接收到的第一传感器及第二传感器7的信号分别控制驱动件36以及升降气缸41的运转速度以及运转方向，从而使第一磁轮32与第二磁轮42均能够以较为适宜的抵接力与直角壁面或者障碍物抵接，从而保证整个磁吸附爬壁机器人的越障性能较为稳定。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种磁吸附爬壁机器人，其特征在于，包括车体(1)以及分别设置于所述车体(1)的前后两端的多组第一升降组件(3)，所述第一升降组件(3)包括：

伸缩件，其一端与所述车体(1)相连，所述伸缩件沿第一方向延伸，所述第一方向与所述车体(1)的底端相垂直；

调节组件，包括滑动件和摆动臂(31)，所述滑动件沿所述车体(1)的前后方向移动设置于所述车体(1)，所述摆动臂(31)的一端铰接于所述滑动件；及

第一磁轮(32)，具有磁力，所述伸缩件的另一端和所述摆动臂(31)的另一端分别铰接于同一所述第一磁轮(32)；

所述滑动件被配置为沿所述车体(1)的前后方向移动，以通过所述摆动臂(31)带动所述伸缩件沿所述第一方向伸缩，以使所述第一磁轮(32)远离或靠近所述车体(1)。

2.如权利要求1所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩件包括：

导杆(331)，其一端与所述车体(1)的底端转动连接；

导套(332)，所述导套(332)的一端套设于所述导杆(331)的外侧，且所述导套(332)与所述导杆(331)活动连接，所述导套(332)的另一端连接所述第一磁轮(32)。

3.如权利要求2所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩件还包括：

弹性件(8)，其套设于所述导杆(331)且能够相对于所述导杆(331)转动，所述弹性件(8)的两端分别与所述导杆(331)和所述导套(332)相抵接。

4.如权利要求3所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述导杆(331)的与所述车体(1)相连的一端的外周面上环设有第一凸起(34)，所述导套(332)的未连接所述第一磁轮(32)的一端的外周面上环设有第二凸起(35)，所述弹性件(8)的两端分别抵接于所述第一凸起(34)和所述第二凸起(35)。

5.如权利要求1所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

第二升降组件(4)，其垂直设置在所述车体(1)底端的中部，所述第二升降组件(4)的长度可调。

6.如权利要求5所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述第二升降组件(4)包括：

第二磁轮(42)，具有磁力；及

升降气缸(41)，所述升降气缸(41)的固定端设置在所述车体(1)的底端，所述升降气缸(41)的输出端与所述第二磁轮(42)连接，所述升降气缸(41)用于驱动所述第二磁轮(42)靠近或远离所述车体(1)。

7.如权利要求6所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

第一传感器，其设置于所述车体(1)上，用以检测所述第一磁轮(32)与直角壁面或者障碍物的抵接力；和/或

第二传感器(7)，其设置于所述车体(1)上，用以检测所述第二磁轮(42)与直角壁面或者障碍物的抵接力。

8.如权利要求1-7中任一项所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述磁吸附爬壁机器人还包括：

检测组件(2)，其设置在所述车体(1)上，以用于检测所述车体(1)前端是否有直角壁面或障碍物。

9.如权利要求1-7中任一项所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述车体(1)的底部设置有滑轨，所述滑轨沿所述车体(1)的前后方向延伸，所述滑动件滑动设置于所述滑轨。

10.如权利要求2所述的磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述摆动臂(31)倾斜设置，且位于所述车体(1)前端的所述摆动臂(31)和位于所述车体(1)后端的所述摆动臂(31)的倾斜方向相反。

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