CN217170852U - 一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域，具体公开了一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，包括机架；所述机架两侧设置有磁吸附履带式链传动机构，所述机架底部设置有清刷盘；本实用新型采用halbach的磁吸附装置重量小、体积小、磁能利用率高，保证了机器人的吸附能力，适用于各种导磁壁面。利用张紧装置可适当调整链条的松紧，保证履带与壁面贴合，可避免因链条太松使传递动力不足发生跳齿以及链条太紧使得链条与主动轮和从动轮之间摩擦增大。设置摄像头可实时监测机器人周围画面，以供工作人员观察。机架前端的永磁万向轮可以调节磁力大小，增大了抗倾覆力矩，提高机器人负载能力。整个机器人底盘结构紧凑、具有较高的工作效率和灵活性。

Description

一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘。

背景技术

在工业中，船体表面清洁除锈、锅炉管道表面检测探伤多是人工进行工作，这种方式存在着诸多问题，费用高昂、环境污染严重、效率低下以及具有工人生命安全的风险，上述原因严重制约着我国工业的发展。

目前爬壁机器人广泛应用于船舶行业、大型石化罐体检测或除锈喷漆、高空建筑物清洁、反恐侦查爬壁机器人等高空行业。爬壁机器人可以实现在倾斜或垂直壁面上攀爬行走，是未来高空行业降低安全隐患，提高工作效率及低成本化的关键。

爬壁机器人的吸附方式有真空吸附、电磁吸附和永磁吸附。真空吸附是将吸盘装置在机器人上，吸盘和壁面形成密闭空间，产生负压，使机器人吸附在壁面上。但在凹凸壁面及焊缝处易发生吸附力失效。电磁吸附利用电磁铁提供吸附力，通电时产生磁性，断电时磁性消失，一旦断电容易发生危险并且需要对电磁进行接线，机器人结构复杂程度增加。永磁吸附由永磁体提供吸附力，适合在导磁壁面应用，但是永磁体本身材料硬脆容易损坏。

爬壁机器人的行走方式有车轮式、多足式和履带式。车轮式移动速度快、爬壁灵活，但车轮与避免接触面积小，越障性能差。多足式由关节和连杆组成，易跨越障碍，但结构复杂，行走缓慢。履带式行走方便，越障性能好，但体积大，不易实现转弯且履带要保持合适的松紧度。

爬壁机器人在壁面运动时要求具有强负载能力，良好的运动和灵活性，而目前的履带式磁吸附机器人结构复杂、吸附效率低、稳定性不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，包括机架；所述机架两侧设置有磁吸附履带式链传动机构，所述机架底部设置有清刷盘，所述磁吸附履带式链传动机构包括履带、主动轮、从动轮、支重轮和张紧装置；所述主动轮、从动轮、支重轮和张紧装置分别安装于机架外侧，所述履带通过链条与主动轮和从动轮传动连接，所述履带内部设置有若干永磁体b，所述主动轮侧面设置有驱动机构，且主动轮与驱动机构输出端固定连接。

优选的，所述主动轮和支重轮分别与机架转动连接，主动轮表面设置有张紧装置，所述张紧装置包括张紧座、张紧弹簧、张紧垫片和张紧螺母。

优选的，所述张紧座设置于主动轮一侧，所述机架两侧开设有螺纹孔，张紧座的杆部位于螺纹孔位置处，并通过张紧螺母与螺纹孔螺纹连接，所述张紧座侧面设置有张紧弹簧，所述张紧弹簧两端设置有张紧垫片，两所述张紧垫片分别与张紧座和主动轮连接。

优选的，所述驱动机构包括电机和减速器，所述电机输出端与减速器输入端连接，减速器输出端与主动轮固定连接。

优选的，所述机架表面安装有控制箱，所述控制箱表面设置有摄像头。

优选的，所述机架前端左右两侧分别设有永磁万向轮，所述永磁万向轮包括拨杆螺钉、前端盖、中心轴套、永磁体a、内圈黄铜、轭铁a、衔铁和外圈黄铜；所述永磁体a设置有若干块，若干块永磁体a、内圈黄铜、外圈黄铜和衔铁共同组成外部加强型圆柱Halbach阵列。

优选的，所述永磁体a弱磁侧装有轭铁a，所述内圈黄铜内部设置有中心轴套，所述外圈黄铜外侧设置有橡胶圈，所述前端盖和后端盖位于橡胶圈两侧，所述前端盖表面设置有拨杆螺钉。

优选的，所述永磁体b阵列封装于套壳b内部，永磁体b阵列内为由五块钕铁硼组成Halbach阵列，永磁体阵列弱磁侧上部装有轭铁b，轭铁b通过螺栓与套壳a连接，所述套壳a通过连接板与链条连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用halbach的磁吸附装置重量小、体积小、磁能利用率高，保证了机器人的吸附能力，适用于各种导磁壁面。利用张紧装置可适当调整链条的松紧，保证履带与壁面贴合，可避免因链条太松使传递动力不足发生跳齿以及链条太紧使得链条与主动轮和从动轮之间摩擦增大。设置摄像头可实时监测机器人周围画面，以供工作人员观察。机架前端的永磁万向轮可以调节磁力大小，增大了抗倾覆力矩，提高机器人负载能力。整个机器人底盘结构紧凑、具有较高的工作效率和灵活性。

附图说明

图1为本实用新型履带底盘的立体结构示意图。

图2为本实用新型的磁吸附机构的结构爆炸图。

图3为本实用新型磁吸附机构halbach阵列的示意图。

图4为本实用新型永磁万向轮的结构爆炸图。

图5为本实用新型永磁万向轮工作状态下示意图。

图6为本实用新型永磁万向轮非工作状态下示意图。

图中：1、机架；2、永磁万向轮；3、前端盖；4、拨杆螺钉；5、橡胶圈；6、后端盖；7、中心轴套；8、永磁体a；9、内圈黄铜；10、衔铁；11、外圈黄铜；12、摄像头；13、控制箱；14、履带；15、链条；16、连接板；17、套壳a；18、轭铁a；19、套壳b；20、减速器；21、电机；22、清刷盘；23、从动轮；24、支重轮；25、张紧螺母；26、张紧弹簧；27、主动轮；28、轭铁b；29、永磁体b；30、履带式链传动机构；31、张紧装置；32、驱动机构；33、张紧座；34、张紧垫片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，包括机架1；机架1两侧设置有磁吸附履带式链传动机构30，机架1底部设置有清刷盘22，磁吸附履带式链传动机构30包括履带14、主动轮27、从动轮23、支重轮24和张紧装置31；主动轮27、从动轮23、支重轮24和张紧装置31分别安装于机架1外侧，履带14通过链条15与主动轮27和从动轮23传动连接，履带14内部设置有若干永磁体b29，通过永磁体阵列与船舶壁面吸附，从而机器人可以吸附在船舶壁面上，主动轮27侧面设置有驱动机构32，且主动轮27与驱动机构32输出端固定连接，通过驱动机构32驱动主动轮27转动，凭借齿轮和链节啮合来传递动力，机器人实现运动。

主动轮27和支重轮24分别与机架1转动连接，支重轮24用于给履带14提供支撑力，主动轮27表面设置有张紧装置31，张紧装置31包括张紧座33、张紧弹簧26、张紧垫片34和张紧螺母25；张紧座33设置于主动轮27一侧，机架1两侧开设有螺纹孔，张紧座33的杆部位于螺纹孔位置处，并通过张紧螺母25与螺纹孔螺纹连接，张紧座33侧面设置有张紧弹簧26，张紧弹簧26两端设置有张紧垫片34，两张紧垫片34分别与张紧座33和主动轮27连接，调整张紧螺母25的位置，实现对履带14张紧力的调整，避免因链条15太松传动链动力不足发生跳齿以及链条15太紧从而增大链条15与主动轮27和从动轮23的摩擦。

驱动机构32包括电机21和减速器20，电机21输出端与减速器20输入端连接，减速器20输出端与主动轮27固定连接，当左右两侧电机21转速和转向一致时，机器人沿直线行走。电机21正向转动，机器人前进；电机21反转，机器人后退。当左右两侧电机21转向相反，机器人在导磁壁面上实现转向。

机架1表面安装有控制箱13，控制箱13表面设置有摄像头12，摄像头12实时监测工作情况，传送机器人周围的画面，以供工作人员观察，进而通过控制箱13控制机器人运动。

机架1前端左右两侧分别设有永磁万向轮2，永磁万向轮2包括拨杆螺钉4、前端盖3、中心轴套7、永磁体a8、内圈黄铜9、轭铁a18、衔铁10和外圈黄铜11；永磁体a8设置有若干块，若干块永磁体a8、内圈黄铜9、外圈黄铜11和衔铁10共同组成外部加强型圆柱Halbach阵列；永磁体a8弱磁侧装有轭铁a18，内圈黄铜9内部设置有中心轴套7，外圈黄铜11外侧设置有橡胶圈5，前端盖3和后端盖6位于橡胶圈5两侧，前端盖3表面设置有拨杆螺钉4；拨杆螺钉4用于调节磁力大小，旋转拨杆螺钉4可将内圈黄铜9旋转一定的角度，内圈黄铜9与外圈黄铜11处于同一直线时，较少的磁通穿过橡胶圈5，永磁万向轮2磁力减弱，内圈黄铜9与外圈黄铜11不处于同一直线时，较多的磁通穿过橡胶圈5，永磁万向轮2磁力增强，拨杆螺钉4与后端盖6旋紧，内轮与外轮不会相对转动。外部橡胶圈5实现了对永磁万向轮22保护作用，并且增大了摩擦力。

永磁体b29阵列封装于套壳b19内部，永磁体b29阵列内为由五块钕铁硼组成Halbach阵列，永磁体阵列弱磁侧上部装有轭铁b28，轭铁b28通过螺栓与套壳a17连接，套壳a17通过连接板16与链条15连接。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常识技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：包括机架(1)；所述机架(1)两侧设置有磁吸附履带式链传动机构(30)，所述机架(1)底部设置有清刷盘(22)，所述磁吸附履带式链传动机构(30)包括履带(14)、主动轮(27)、从动轮(23)、支重轮(24)和张紧装置(31)；所述主动轮(27)、从动轮(23)、支重轮(24)和张紧装置(31)分别安装于机架(1)外侧，所述履带(14)通过链条(15)与主动轮(27)和从动轮(23)传动连接，所述履带(14)内部设置有若干永磁体b(29)，所述主动轮(27)侧面设置有驱动机构(32)，且主动轮(27)与驱动机构(32)输出端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述主动轮(27)和支重轮(24)分别与机架(1)转动连接，主动轮(27)表面设置有张紧装置(31)，所述张紧装置(31)包括张紧座(33)、张紧弹簧(26)、张紧垫片(34)和张紧螺母(25)。

3.根据权利要求2所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述张紧座(33)设置于主动轮(27)一侧，所述机架(1)两侧开设有螺纹孔，张紧座(33)的杆部位于螺纹孔位置处，并通过张紧螺母(25)与螺纹孔螺纹连接，所述张紧座(33)侧面设置有张紧弹簧(26)，所述张紧弹簧(26)两端设置有张紧垫片(34)，两所述张紧垫片(34)分别与张紧座(33)和主动轮(27)连接。

4.根据权利要求1所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述驱动机构(32)包括电机(21)和减速器(20)，所述电机(21)输出端与减速器(20)输入端连接，减速器(20)输出端与主动轮(27)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述机架(1)表面安装有控制箱(13)，所述控制箱(13)表面设置有摄像头(12)。

6.根据权利要求1所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述机架(1)前端左右两侧分别设有永磁万向轮(2)，所述永磁万向轮(2)包括拨杆螺钉(4)、前端盖(3)、中心轴套(7)、永磁体a(8)、内圈黄铜(9)、轭铁a(18)、衔铁(10)和外圈黄铜(11)；所述永磁体a(8)设置有若干块，若干块永磁体a(8)、内圈黄铜(9)、外圈黄铜(11)和衔铁(10)共同组成外部加强型圆柱Halbach阵列。

7.根据权利要求6所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述永磁体a(8)弱磁侧装有轭铁a(18)，所述内圈黄铜(9)内部设置有中心轴套(7)，所述外圈黄铜(11)外侧设置有橡胶圈(5)，所述前端盖(3)和后端盖(6)位于橡胶圈(5)两侧，所述前端盖(3)表面设置有拨杆螺钉(4)。

8.根据权利要求1所述的一种履带式磁吸附爬壁机器人底盘，其特征在于：所述永磁体b(29)阵列封装于套壳b(19)内部，永磁体b(29)阵列内为由五块钕铁硼组成Halbach阵列，永磁体阵列弱磁侧上部装有轭铁b(28)，轭铁b(28)通过螺栓与套壳a(17)连接，所述套壳a(17)通过连接板(16)与链条(15)连接。

Images