CN216508687U - 一种防倾覆履带式爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防倾覆履带式爬壁机器人，包括：履带轮组件，所述履带轮组件包括主动轮、从动轮和履带，所述主动轮和从动轮通过车轮侧板相连，所述车轮侧板边缘包覆所述履带，所述车轮侧板下端固定有第一磁铁安装板，所述第一磁铁安装板下表面镶嵌有第一磁铁单元；支撑轮组件，所述支撑轮组件包括脚轮、支撑杆和支撑轮安装板，所述支撑杆一端连接所述脚轮，另一端穿过所述支撑轮安装板，所述脚轮和支撑轮安装板之间的支撑杆上套设有弹性件，所述支撑轮安装板与所述车轮侧板相连。本实用新型能够防止履带轮倾翻，提高而履带式爬壁机器人的安全性。

Description

一种防倾覆履带式爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及爬壁机器人技术领域，尤其是指一种防倾覆履带式爬壁机器人。

背景技术

磁吸爬壁机器人是移动机器人领域的一个分支，它把地面移动机器人技术与磁吸附技术结合起来，可在钢质导磁壁面上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务，大大扩展了机器人的应用范围。磁吸爬壁机器人的使用很大程度降低危险行业的人力成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率。因此使用爬壁机器人从事一些高强度，高危险的工作已经成为一种必然的趋势。

目前，履带式磁吸爬壁机器人由于吸附力大而被广泛使用。履带式爬壁机器人以主动轮带动履带，然后履带带动负重轮进行前进。通过镶嵌在履带轮两侧的安装板下方的永磁单元为机器人提供爬行时所需的吸附力，吸附力大且稳定。但当机器人遇到障碍时，首先接触障碍的一端翘起，导致永磁单元与避免之间距离增加，吸附力减弱，造成机器人倾翻，使得履带式爬壁机器人越障能力差。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中履带式爬壁机器人越障能力差的缺陷，提供一种能够防止倾覆的履带式爬壁机器人，提高机器人的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种防倾覆履带式爬壁机器人，包括：

履带轮组件，所述履带轮组件包括主动轮、从动轮和履带，所述主动轮和从动轮通过车轮侧板相连，所述车轮侧板边缘包覆所述履带，所述车轮侧板下端固定有第一磁铁安装板，所述第一磁铁安装板下表面镶嵌有第一磁铁单元；

支撑轮组件，所述支撑轮组件包括脚轮、支撑杆和支撑轮安装板，所述支撑杆一端连接所述脚轮，另一端穿过所述支撑轮安装板，所述脚轮和支撑轮安装板之间的支撑杆上套设有弹性件，所述支撑轮安装板与所述车轮侧板相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述支撑轮组件分别设置于所述履带轮组件的前后两端。

在本实用新型的一个实施例中，所述脚轮为万向轮，包括转轮和固定架，所述转轮通过轴承连接有轮轴，所述轮轴两端穿过所述固定架，所述支撑杆与所述固定架转动连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述支撑轮安装板上设置有直线轴承，所述支撑杆穿过所述直线轴承。

在本实用新型的一个实施例中，所述履带轮组件设置有两个，两个并排设置的所述履带轮组件通过连接架相连，所述连接架底部安装有第二磁铁单元，所述支撑轮组件安装于所述连接架上。

在本实用新型的一个实施例中，所述连接架上设置有转轴连接座，所述车轮侧板上设置有转轴安装槽，所述转轴连接座和转轴安装槽通过回转轴固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，任一所述回转轴插入所述转轴安装槽的一端连接交叉滚子轴承的内圈，所述交叉滚子轴承的外圈与所述车轮侧板固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，对应所述交叉滚子轴承一侧的所述转轴安装槽内设置有深沟球轴承，所述回转轴端部与所述深沟球轴承相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二磁铁单元包括沿两所述履带轮组件设置方向安装的第一双履带磁铁组以及沿所述履带轮组件行进方向设置且位于所述第一双履带磁铁组件两侧的第二双履带磁铁组，所述第一双履带磁铁组和第二双履带磁铁组均包括位于中间的双履带大磁铁和位于两端的双履带小磁铁。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一磁铁单元包括位于中间的履带轮大磁铁和位于两端的履带轮小磁铁。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人通过对翘起的履带轮组件施加推力，避免履带轮组件与壁面之间的倾角更大，防止履带轮倾翻，提高而履带式爬壁机器人的安全性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型图3中A-A向剖视图；

图5是本实用新型的仰视图。

说明书附图标记说明：

10、履带轮组件；11、车轮侧板；12、第一磁铁安装板；13、第一磁铁单元；14、履带轮大磁铁；15、履带轮小磁铁；16、转轴安装槽；

20、支撑轮组件；21、脚轮；211、转轮；212、固定架；22、支撑杆；23、支撑轮安装板；231、直线轴承；24、弹性件；

30、连接架；31、第二磁铁单元；311、双履带大磁铁；312、双履带小磁铁；32、转轴连接座；33、回转轴；34、交叉滚子轴承；35、深沟球轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1所示，为本实用新型的一种防倾覆履带式爬壁机器人整体结构示意图。本实用新型的爬壁机器人包括：

履带轮组件10，所述履带轮组件10包括主动轮、从动轮和履带，所述主动轮和从动轮通过车轮侧板11相连，所述车轮侧板11边缘包覆所述履带，所述车轮侧板11下端固定有第一磁铁安装板12，所述第一磁铁安装板12下表面镶嵌有第一磁铁单元13；

支撑轮组件20，所述支撑轮组件20包括脚轮21、支撑杆22和支撑轮安装板23，所述支撑杆22一端连接所述脚轮21，另一端穿过所述支撑轮安装板23，所述脚轮21和支撑轮安装板23之间的支撑杆22上套设有弹性件24，所述支撑轮安装板23与所述车轮侧板11相连。

参照图2所示，本实施例中，主动轮通过设置在其内部的电机驱动，主动轮带动履带，然后履带带动从动轮进行前进，脚轮21抵接壁面随履带轮组件10的前进而转动。由于车轮侧板11的设置，能够保证履带不会发生偏移脱出，从而避免了履带的变形，使得车轮侧板11下端的第一磁铁单元13与壁面之间的距离始终不变，保证第一磁铁单元13对壁面的吸附效果。磁力吸附的特点在于磁力线越密集的地方吸附力越大，而磁力线是具有扩展性的，向磁铁单元的周围漫射，距离磁铁单元越远,磁力线就会越稀疏，磁铁单元的引力越小。在第一磁铁单元13平行于壁面时，第一磁铁单元13与壁面之间的磁力线密集且均匀。当履带轮组件10遇到障碍物，履带轮前端首先接触障碍物，从而履带轮前端抬起，使得第一磁铁单元13不再平行于壁面。一方面第一磁铁单元13远离壁面的一端磁力线变稀疏，吸附力变小，另一方面，第一磁铁单元13与壁面之间的磁力线不再均匀，影响了履带轮组件10整体与壁面之间的吸附力，因此在履带轮组件10一端翘起的情况下，履带轮组件10容易产生倾覆。而在履带轮组件10前端向上翘起时，与车轮侧板11后端相连的支撑轮安装板23被下压，由于脚轮21本身抵接壁面，因此弹性件24由于支撑轮安装板23的挤压而压缩，使得弹性件24对支撑轮安装板23有反向的推动力。根据杠杆原理，由于该反向推动力的作用，使得履带轮组件10的翘起端有落回壁面的趋势，从而避免了履带轮组件10的倾覆。本实施例中，当履带轮组件10位于竖直壁面，则支撑轮组件20位于履带轮组件10下端。当履带轮组件10上端翘起，支撑轮组件20对履带轮组件10的推力将履带轮组件10压回壁面；当履带轮组件10下端翘起，则履带轮组件10由于重力作用自身会再次贴回壁面。

作为本实用新型的优选实施例，由于履带轮组件10既可以沿主动轮向从动轮的方向移动，又可以沿从动轮向主动轮的方向移动，因此所述支撑轮组件20分别设置于所述履带轮组件10的前后两端。本实施例中通过调节弹性件24的长度，保证在正常运行时，在弹性件24最大伸长状态下脚轮21接触壁面。从而即使履带轮组件10翘起，与翘起端相连的支撑轮组件20不会继续伸长产生将履带轮组件10更加推离壁面的力。

进一步的，为配合履带轮组件10的转动，所述脚轮21为万向轮，包括转轮211和固定架212，所述转轮211通过轴承连接有轮轴，所述轮轴两端穿过所述固定架212，所述支撑杆22与所述固定架212转动连接。同时，为保证支撑杆22与支撑轮安装板23之间相对移动的顺畅，所述支撑轮安装板23上设置有直线轴承231，所述支撑杆22穿过所述直线轴承231。

参照图3和图4所示，作为本实用新型的优选实施例，所述履带轮组件10设置有两个，两个并排设置的所述履带轮组件10通过连接架30相连，所述连接架30底部安装有第二磁铁单元31，所述支撑轮组件20安装于所述连接架30上。

本实施例中，单个履带轮组件10与壁面之间的接触面积小，因此吸附力较小。为提高履带轮组件10与壁面之间的吸附力，以增加履带轮组件10的负载，因此履带轮组件10设置有多个。由于履带轮组件10在转弯时存在滑动副，因此履带轮组件10越多则转弯越困难。故履带轮组件10设置有两个，通过连接架30相连，除了履带轮组件10自身的第一磁铁单元13，在连接架30下方还设置第二磁铁单元31，大大提高了机器人与壁面的吸附力，在保证负载的情况下使得机器人的动作更灵活。另外由于履带轮组件10与连接架30相连，履带轮组件10没有足够的空间连接支撑轮组件20，因此支撑轮组件20安装在连接架30上。具体的，安装在两履带轮组件10中间的位置，使得支撑轮组件20对履带轮组件10施加推力时，履带轮组件10受力均匀。

进一步的，为连接履带轮组件10，所述连接架30上设置有转轴连接座32，所述车轮侧板11上设置有转轴安装槽16，所述转轴连接座32和转轴安装槽16通过回转轴33固定连接。更进一步的，任一所述回转轴33插入所述转轴安装槽16的一端连接交叉滚子轴承34的内圈，所述交叉滚子轴承34的外圈与所述车轮侧板11固定连接。由于交叉滚子轴承34内圈或外圈是两分割的构造，轴承间隙可调整，因此回转轴33和车轮侧边之间具有一定的活动角度。即有一个履带轮组件10与连接架30之间为浮动式设计。从而当机器人在不平的壁面上行进时，若一侧的履带轮组件10遇到障碍，则该侧的履带轮组件10单独抬升，避免了机器人整体抬升造成的机器人倾翻，提高了机器人的越障能力。同时为避免两履带轮组件10均抬升，而连接架30角度不变，使得支撑轮组件20无法发挥作用的情况，本实施例中，仅一侧的履带轮组件10设置为浮动式。当履带轮组件10浮动，则转轴安装槽16的轴向与回转轴33的轴向不重合，为防止回转轴33端部与转轴安装槽16侧面干涉，对应所述交叉滚子轴承34一侧的所述转轴安装槽16内设置有深沟球轴承35，所述回转轴33端部与所述深沟球轴承35相连。深沟球轴承35具有一定的抗弯距能力，提高回转轴33的使用寿命。

参照图5所示，作为本实用新型的优选实施例，所述第二磁铁单元31包括沿两所述履带轮组件10设置方向安装的第一双履带磁铁组以及沿所述履带轮组件10行进方向设置且位于所述第一双履带磁铁组件两侧的第二双履带磁铁组，所述第一双履带磁铁组和第二双履带磁铁组均包括位于中间的双履带大磁铁311和位于两端的双履带小磁铁312。

作为本实用新型的优选实施例，所述第一磁铁单元13包括位于中间的履带轮大磁铁14和位于两端的履带轮小磁铁15。

通过大小不同的磁铁的配合，使得第一磁铁单元13和第二磁铁单元31能够产生封闭的磁力线，避免漏磁。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，包括：

履带轮组件，所述履带轮组件包括主动轮、从动轮和履带，所述主动轮和从动轮通过车轮侧板相连，所述车轮侧板边缘包覆所述履带，所述车轮侧板下端固定有第一磁铁安装板，所述第一磁铁安装板下表面镶嵌有第一磁铁单元；

支撑轮组件，所述支撑轮组件包括脚轮、支撑杆和支撑轮安装板，所述支撑杆一端连接所述脚轮，另一端穿过所述支撑轮安装板，所述脚轮和支撑轮安装板之间的支撑杆上套设有弹性件，所述支撑轮安装板与所述车轮侧板相连。

2.根据权利要求1所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述支撑轮组件分别设置于所述履带轮组件的前后两端。

3.根据权利要求1所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述脚轮为万向轮，包括转轮和固定架，所述转轮通过轴承连接有轮轴，所述轮轴两端穿过所述固定架，所述支撑杆与所述固定架转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述支撑轮安装板上设置有直线轴承，所述支撑杆穿过所述直线轴承。

5.根据权利要求1所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述履带轮组件设置有两个，两个并排设置的所述履带轮组件通过连接架相连，所述连接架底部安装有第二磁铁单元，所述支撑轮组件安装于所述连接架上。

6.根据权利要求5所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述连接架上设置有转轴连接座，所述车轮侧板上设置有转轴安装槽，所述转轴连接座和转轴安装槽通过回转轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，任一所述回转轴插入所述转轴安装槽的一端连接交叉滚子轴承的内圈，所述交叉滚子轴承的外圈与所述车轮侧板固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，对应所述交叉滚子轴承一侧的所述转轴安装槽内设置有深沟球轴承，所述回转轴端部与所述深沟球轴承相连。

9.根据权利要求5所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述第二磁铁单元包括沿两所述履带轮组件设置方向安装的第一双履带磁铁组以及沿所述履带轮组件行进方向设置且位于所述第一双履带磁铁组件两侧的第二双履带磁铁组，所述第一双履带磁铁组和第二双履带磁铁组均包括位于中间的双履带大磁铁和位于两端的双履带小磁铁。

10.根据权利要求1所述的一种防倾覆履带式爬壁机器人，其特征在于，所述第一磁铁单元包括位于中间的履带轮大磁铁和位于两端的履带轮小磁铁。

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