CN215097912U - 一种磁吸附履带式爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁吸附履带式爬壁机器人，包括支撑车架，支撑车架左右两侧分别设有磁吸附履带式运动机构，支撑车架底部设有越障磁轮机构，每套磁吸附履带式运动机构包括履带、前轮、后轮，履带表面设置有多个永磁体，通过永磁体与导磁壁面磁性吸附，从而将整个机器人吸附在导磁壁面上，通过驱动机构驱动前轮转动，从而带动履带运行；越障磁轮机构包括越障磁轮，越障磁轮转动安装在磁轮支撑架底端，磁轮支撑架顶端转动安装在支撑车架的底盘上，磁轮支撑架中段通过阻尼器与支撑车架的外壳相连接，工作时越障磁轮与导磁壁面磁性贴合。本实用新型的优点：实现了机器人的稳定可靠吸附且能适应各种复杂壁面。

Description

一种磁吸附履带式爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种磁吸附履带式爬壁机器人。

背景技术

无论是在工业场景还是民用场景都充斥着很多高空高危的工作场景，在工业领域，如大型船舶的清洗除锈喷涂、火电锅炉的检测探伤维修等场景，在日常民用领域，如楼宇幕墙的蜘蛛人、脚手架以及吊篮作业，对工人带来了巨大的难度和挑战，与此同时，相关公司与机构也承担了很大的工人生命安全隐患。

我国每一年因在高空进行高危作业而发生生命安全事故的例子很多，每年高达上千例，同时愿意从事高空作业的工人更是供不应求，因此不论是工业领域还是民用领域都急迫需要爬壁机器人来填补工人流失的空缺。

爬壁机器人的吸附方式一般可以分为磁力吸附型、真空负压吸附型、正压推进型、仿生攀爬型。

真空负压吸附型主要是在密封腔内形成真空负压，即使内外压力不同，形成压差，外部大气压着密封腔带着整体机器人吸附在壁面上。但由于对壁面的光洁程度要求比较严格，再加上需要真空泵的携带，则会形成很强烈的噪音。正压推进型主要是利用风扇在一定方向产生后推力，使机器人能够贴附在壁面上，存在控制系统较为复杂、效率很低、能源转换浪费严重、不经济等缺点。仿生攀爬型的爬壁机器人由于非标零件多，制造成本高，生产工艺复杂，实际运用困难等缺点。

现有的磁力吸附型机器人，体积较大、笨重，无法适应狭小空间壁面的爬行，且吸附力不足，不具有越障功能，无法适应各种凹凸不平等复杂壁面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种磁吸附履带式爬壁机器人，以实现机器人的稳定可靠吸附且能适应各种复杂壁面。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种磁吸附履带式爬壁机器人，包括支撑车架，所述支撑车架左右两侧分别设有一套磁吸附履带式运动机构，所述支撑车架底部设有越障磁轮机构，支撑车架包括底盘以及安装在底盘上方的外壳，

每套磁吸附履带式运动机构包括履带、前轮、后轮，前轮和后轮分别转动安装在支撑车架外侧，履带通过前轮和后轮传动连接，履带表面设置有多个永磁体，通过永磁体与导磁壁面磁性吸附，从而将整个机器人吸附在导磁壁面上，通过驱动机构驱动前轮转动，从而带动履带运行，进而带动整个机器人行进；

所述越障磁轮机构设置在支撑车架中部，所述越障磁轮机构包括越障磁轮，越障磁轮转动安装在磁轮支撑架底端，磁轮支撑架顶端转动安装在支撑车架的底盘上，磁轮支撑架中段通过一个阻尼器与支撑车架的外壳相连接，越障磁轮底部向下伸出底盘之下，工作时越障磁轮与导磁壁面磁性贴合。

进一步的，所述后轮转动安装在一个后轮支架上，后轮支架内侧连接有用于张紧履带的履带张紧装置。

进一步的，所述履带张紧装置包括挡块、张紧块、张紧螺栓，支撑车架的底盘的左右两侧分别固定有侧板，挡块固定在支撑车架的侧板内侧，张紧螺栓沿前后方向延伸，张紧螺栓转动安装在挡块上，张紧块在靠近挡块的一端开有螺纹孔，张紧螺栓的杆部旋入至螺纹孔中，张紧块通过两个导向螺栓与后轮支架固定在一起，导向螺栓沿左右方向延伸，侧板上开有供导向螺栓穿过的导向槽，导向槽为沿前后方向延伸的条形槽，导向槽用于对两个导向螺栓的前后移动进行限位导向，通过转动张紧螺栓，张紧螺栓便会带动张紧块前后移动，从而带动后轮支架和后轮前后移动，实现对履带的张紧力的调整。

进一步的，所述后轮左右两端分别设有安装轴，外端的安装轴通过轴承转动安装在后轮支架上，内端的安装轴穿过侧板上的避让长槽后通过轴承转动安装在张紧块上。

进一步的，所述永磁体中心开有穿孔，永磁体外侧设有海绵垫片，履带上开有安装孔，通过紧固螺栓依次穿过海绵垫片、永磁体的穿孔以及履带的安装孔后旋紧螺母，实现永磁体与履带的可拆卸安装。

进一步的，所述前轮和后轮中段分别开有用于避让螺母的环形避让槽。

进一步的，所述驱动机构为驱动电机，驱动电机安装在支撑车架上，驱动电机的输出轴与前轮固定连接。

进一步的，所述外壳由前后铰接的前外壳和后外壳组成，前外壳固定在底盘上，后外壳底端与底盘后端之间通过凸块与凹槽相嵌合的方式，防止两者左右窜动。

进一步的，所述越障磁轮机构包括两组，两组越障磁轮机构在底盘前端呈左右并排设置，每组越障磁轮机构中包括左右并排且相互吸附的两个越障磁轮。

进一步的，所述支撑车架前端左右两侧分别设有能转动的转向轮，两个转向轮分别向前向外凸伸出支撑车架之外，支撑车架前端中部设有摄像头。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型提供的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其在履带上设置多个永磁体，通过履带上的多个永磁体与导磁壁面进行磁性吸附；同时在支撑车架中部设置有越障磁轮机构，既能实现越障功能、又能加强与导磁壁面之间的磁性吸附力，提高了整个机器人的吸附能力，防止机器人因吸附力不足而导致的脱落现象，在不同粗糙度的导磁壁面均能实现机器人稳定可靠的吸附。且整个机器人由于不需要额外对磁吸附履带式运动机构添加动力源，因此能实现小型化、轻量化设计，整体结构布局紧凑、不占用空间，即使是在狭小的空间内也能实现正常作业，例如在风电塔筒清洗与叶片检测、化工罐体清洁与探伤、船舶除锈与水下附件物去除以及管道检测与探伤等工业场景都能适用。

2、本实用新型提供的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其设置的履带张紧装置，可对履带的张紧力进行调整，从而可适应平直壁面或弯曲壁面等各种复杂壁面的情况，适用范围非常广。且只需转动张紧螺栓，即可实现张紧力的大小调整，操作过程方便快捷。

3、本实用新型提供的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其磁吸附履带式运动机构、越障磁轮机构、履带张紧装置等均为独立的模块化单元，当某一个单元出现故障时，仅需替换单个单元，维修方便、节省成本。

4、本实用新型提供的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其磁吸附履带式运动机构中，永磁体通过紧固螺栓可拆卸安装在履带上，可根据需要调整永磁体的数量，从而调整吸附磁力的大小，以适应不同粗糙度的壁面。且在永磁体外侧设有海绵垫片，一方面可以对整体机器人起到缓冲的作用，另一方面可以防止永磁体因为碰撞而碎裂，有效保护永磁体。

5、本实用新型提供的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其在支撑车架前端左右两侧分别设有转向轮，机器人可以在直角区域借助转向轮进行避障转弯，防止机器人的机体直接刚性碰撞导致的机器人损坏或掉落，保证了机器人运行的安全稳定性。且支撑车架前端设有摄像头，可对前方壁面进行检测，作为机器人运行轨迹的参照依据。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型拿掉外壳后的立体图。

图3是本实用新型的驱动电机与履带张紧装置分布立体图。

图4是本实用新型的越障装置分布立体图。

图5是本实用新型单侧的磁吸附履带式运动机构的立体图。

图6是本实用新型的永磁体部分的连接立体图。

图7是本实用新型的后轮安装立体图。

图8是本实用新型的越障磁轮机构立体图。

图9是本实用新型的履带张紧装置立体图。

图中标号：1支撑车架；2转向轮；3摄像头；4磁吸附履带式运动机构；5越障磁轮机构；6底盘；7侧板；8前外壳；9后外壳；10履带；11前轮；12后轮；13永磁体；14海绵垫片；15螺母；16环形避让槽；17驱动电机；18越障磁轮；19磁轮支撑架；20第一铰接轴；21支座；22阻尼器；23第二铰接轴；24第三铰接轴；25后轮支架；26履带张紧装置；27挡块；28张紧块；29张紧螺栓；30导向螺栓；31导向槽；32安装轴；33避让槽；34紧固螺栓。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图9，本实施例公开了一种磁吸附履带式爬壁机器人，包括支撑车架1，支撑车架1前端左右两侧分别设有能转动的转向轮2，两个转向轮2分别向前向外凸伸出支撑车架1之外，支撑车架1前端中部设有摄像头3。支撑车架1左右两侧分别设有一套磁吸附履带式运动机构4，支撑车架1底部设有越障磁轮机构5，支撑车架1包括底盘6以及安装在底盘6上方的外壳，支撑车架1的底盘6的左右两侧分别固定有侧板7，外壳罩在两个侧板7上。外壳由前后铰接的前外壳8和后外壳9组成，前外壳8固定在底盘6上，后外壳9底端与底盘6后端之间通过凸块与凹槽相嵌合的方式，防止两者左右窜动。

每套磁吸附履带式运动机构4包括履带10、前轮11、后轮12，前轮11和后轮12分别转动安装在支撑车架1外侧，前轮11外侧通过前轮11轴承挡件挡住轴承。履带10通过前轮11和后轮12传动连接，履带10表面设置有多个永磁体13，永磁体13中心开有穿孔，永磁体13外侧设有海绵垫片14，履带10上开有安装孔，通过紧固螺栓34依次穿过海绵垫片14、永磁体13的穿孔以及履带10的安装孔后旋紧螺母15，实现永磁体13与履带10的可拆卸安装。前轮11和后轮12中段分别开有用于避让螺母15的环形避让槽16。通过永磁体13与导磁壁面磁性吸附，从而将整个机器人吸附在导磁壁面上，通过驱动机构驱动前轮11转动，从而带动履带10运行，进而带动整个机器人行进。驱动机构为驱动电机17，驱动电机17安装在支撑车架1上，驱动电机17的输出轴与前轮11固定连接。

越障磁轮机构5设置在支撑车架1中部，越障磁轮机构5包括两组，两组越障磁轮机构5在底盘6前端呈左右并排设置，每组越障磁轮机构5中包括左右并排且相互吸附的两个越障磁轮18。每组的两个越障磁轮18转动安装在磁轮支撑架19底端，磁轮支撑架19顶端通过第一铰接轴20转动安装在底盘6的支座21上，磁轮支撑架19中段通过一个阻尼器22与支撑车架1的外壳相连接，阻尼器22顶端通过第二铰接轴23铰接在前外壳8上，阻尼器22底端通过第三铰接轴24铰接在磁轮支撑架19上，第一铰接轴20、第二铰接轴23、第三铰接轴24均沿左右方向延伸。越障磁轮18底部向下伸出底盘6之下，工作时越障磁轮18与导磁壁面磁性贴合。

后轮12转动安装在一个后轮支架25上，后轮支架25内侧连接有用于张紧履带10的履带张紧装置26。履带张紧装置26包括挡块27、张紧块28、张紧螺栓29，挡块27固定在支撑车架1的侧板7内侧，张紧螺栓29沿前后方向延伸，张紧螺栓29转动安装在挡块27上，张紧块28在靠近挡块27的一端开有螺纹孔，张紧螺栓29的杆部旋入至螺纹孔中，张紧块28通过两个导向螺栓30与后轮支架25固定在一起，导向螺栓30沿左右方向延伸，侧板7上开有供导向螺栓30穿过的导向槽31，导向槽31为沿前后方向延伸的条形槽，导向槽31用于对两个导向螺栓30的前后移动进行限位导向，通过转动张紧螺栓29，张紧螺栓29便会带动张紧块28前后移动，从而带动后轮支架25和后轮12前后移动，实现对履带10的张紧力的调整。

其中，后轮12左右两端分别设有安装轴32，外端的安装轴32通过轴承转动安装在后轮支架25上，内端的安装轴32穿过侧板7上的避让长槽33后通过轴承转动安装在张紧块28上。

工作时，由驱动电机17驱动前轮11转动，在履带10的带动下，后轮12随动，从而带动履带10运行，实现机器人的前进或后退；通过控制两个前轮11的转速不同，即可实现机器人的转弯动作。在此过程中，越障磁轮18能随着磁轮支撑架19一起绕着第一铰接轴20在一定范围内往复转动，从而实现越障功能，且阻尼器22能对越障过程进行缓冲，避免障碍物对越障磁轮18以及整个机器人产生剧烈的硬性碰撞，消除瞬时冲击。在此过程中，机器人可以在直角区域借助转向轮2进行避障转弯，防止机器人的机体直接刚性碰撞导致的机器人损坏或掉落，保证了机器人运行的安全稳定性。且支撑车架1前端设有摄像头3，可对前方壁面进行检测，作为机器人运行轨迹的参照依据。

若需要对履带10的张紧力进行调整，可通过转动张紧螺栓29，张紧螺栓29便会带动张紧块28前后移动，从而带动后轮支架25和后轮12前后移动，实现对履带10的张紧力的调整。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁吸附履带式爬壁机器人，包括支撑车架(1)，其特征在于：所述支撑车架(1)左右两侧分别设有一套磁吸附履带式运动机构(4)，所述支撑车架(1)底部设有越障磁轮机构(5)，支撑车架(1)包括底盘(6)以及安装在底盘(6)上方的外壳，

每套磁吸附履带式运动机构(4)包括履带(10)、前轮(11)、后轮(12)，前轮(11)和后轮(12)分别转动安装在支撑车架(1)外侧，履带(10)通过前轮(11)和后轮(12)传动连接，履带(10)表面设置有多个永磁体(13)，通过永磁体(13)与导磁壁面磁性吸附，从而将整个机器人吸附在导磁壁面上，通过驱动机构驱动前轮(11)转动，从而带动履带(10)运行，进而带动整个机器人行进；

所述越障磁轮机构(5)设置在支撑车架(1)中部，所述越障磁轮机构(5)包括越障磁轮(18)，越障磁轮(18)转动安装在磁轮支撑架(19)底端，磁轮支撑架(19)顶端转动安装在支撑车架(1)的底盘(6)上，磁轮支撑架(19)中段通过一个阻尼器(22)与支撑车架(1)的外壳相连接，越障磁轮(18)底部向下伸出底盘(6)之下，工作时越障磁轮(18)与导磁壁面磁性贴合。

2.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述后轮(12)转动安装在一个后轮支架(25)上，后轮支架(25)内侧连接有用于张紧履带(10)的履带张紧装置(26)。

3.如权利要求2所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述履带张紧装置(26)包括挡块(27)、张紧块(28)、张紧螺栓(29)，支撑车架(1)的底盘(6)的左右两侧分别固定有侧板(7)，挡块(27)固定在支撑车架(1)的侧板(7)内侧，张紧螺栓(29)沿前后方向延伸，张紧螺栓(29)转动安装在挡块(27)上，张紧块(28)在靠近挡块(27)的一端开有螺纹孔，张紧螺栓(29)的杆部旋入至螺纹孔中，张紧块(28)通过两个导向螺栓(30)与后轮支架(25)固定在一起，导向螺栓(30)沿左右方向延伸，侧板(7)上开有供导向螺栓(30)穿过的导向槽(31)，导向槽(31)为沿前后方向延伸的条形槽，导向槽(31)用于对两个导向螺栓(30)的前后移动进行限位导向，通过转动张紧螺栓(29)，张紧螺栓(29)便会带动张紧块(28)前后移动，从而带动后轮支架(25)和后轮(12)前后移动，实现对履带(10)的张紧力的调整。

4.如权利要求3所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述后轮(12)左右两端分别设有安装轴(32)，外端的安装轴(32)通过轴承转动安装在后轮支架(25)上，内端的安装轴(32)穿过侧板(7)上的避让长槽(33)后通过轴承转动安装在张紧块(28)上。

5.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述永磁体(13)中心开有穿孔，永磁体(13)外侧设有海绵垫片(14)，履带(10)上开有安装孔，通过紧固螺栓(34)依次穿过海绵垫片(14)、永磁体(13)的穿孔以及履带(10)的安装孔后旋紧螺母(15)，实现永磁体(13)与履带(10)的可拆卸安装。

6.如权利要求5所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述前轮(11)和后轮(12)中段分别开有用于避让螺母(15)的环形避让槽(16)。

7.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述驱动机构为驱动电机(17)，驱动电机(17)安装在支撑车架(1)上，驱动电机(17)的输出轴与前轮(11)固定连接。

8.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述外壳由前后铰接的前外壳(8)和后外壳(9)组成，前外壳(8)固定在底盘(6)上，后外壳(9)底端与底盘(6)后端之间通过凸块与凹槽相嵌合的方式，防止两者左右窜动。

9.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述越障磁轮机构(5)包括两组，两组越障磁轮机构(5)在底盘(6)前端呈左右并排设置，每组越障磁轮机构(5)中包括左右并排且相互吸附的两个越障磁轮(18)。

10.如权利要求1所述的一种磁吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述支撑车架(1)前端左右两侧分别设有能转动的转向轮(2)，两个转向轮(2)分别向前向外凸伸出支撑车架(1)之外，支撑车架(1)前端中部设有摄像头(3)。

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