专利名称：磁轮吸附式爬壁机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机器人，特别是一种磁轮吸附式爬壁机器人，属于机器人
背景技术：
爬壁机器人作为高空作业的一种自动装置，其主要特点是能够在垂直壁面上运动，完成缺陷检测、喷漆等繁重危险的工作。磁轮吸附式爬壁机器人是一种可控制的轮式移动机器人，与常规的爬壁机器人不同，磁轮吸附式爬壁机器人靠磁轮的吸力吸附在筒壁。国内有真空吸附和履带式磁吸附的爬壁机器人研制成功的报道，但由磁轮吸附和爬行的爬壁机器人尚未见报道。经文献检索发现，周延武等人在《机器人》，2002年第1期，P6-11，撰文“Cleanbot-I型擦窗机器人的智能化技术”，该文介绍了此爬壁机器人本体采用全气动框架结构，有X、Y二个方向的二个无杆气缸既作为驱动元件，同时又是机器人本体的结构框架，X、Y方向的两个气缸的交替运动，可以实现机器人沿X、Y二个方向的自主运动，在X气缸的两端各有一个毛刷，在X气缸带动下沿左右往复运动完成擦洗工作。在X、Y向气缸上，分布有四组16个真空吸盘作为吸附装置。该类机器人只适合真空吸附，在光滑表面上爬行，不符合筒壁爬行的要求。潘焕焕等人在《中国机械工程》，2000年，第4期，P372-37611，撰文“锅炉水冷壁清扫、检测爬壁机器人的研制”，该文介绍了用于锅炉水冷壁清扫、检测的永磁吸附履带式爬壁机器人，该机器人吸附功能是通过双永磁吸附履带来实现的，即在每条履带上安装有30块永磁吸盘，其中每条履带上至少同时有5块吸盘与壁面处于良好的接触状态，从而使机器人贴附在壁面上。该机器人爬行速度最快为9m/min，负载能力最大为40Kg。但不符合灵活运动、高精度检测的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种磁轮吸附式爬壁机器人，使其能吸附在筒壁，灵活运动，并能完成高精度检测的功能，从而解决背景技术中存在的问题。该机器人具有对称结构，便于系统结构的稳定。
本发明的技术方案是这样实现的，本发明包括左轮结构、支承架、检测结构、滚轮、码盘、位置校正结构、右轮结构，其连接方式为左轮结构和右轮结构完全相同，对称固定在支承架的两侧，给爬壁机器人的运动提供动力，检测结构固定在支承架的前边，驱动滑块的运动，用于检测筒壁的焊缝，滚轮和码盘固定在支承架的中间，反映机器人前进的距离，位置校正结构连接在支承架最右侧，可适应壁面的曲率，绕支承架作一定角度的转动，用于校正机器人在运动中的位姿偏差。
左轮结构包括第一电机、谐波减速器、第一同步齿轮、第一同步齿轮带、第二同步齿轮、第二同步齿轮带、磁轮、连接板，其连接方式为第一电机与谐波减速器由键联结，谐波减速器由螺钉固定在支承架上，第一同步齿轮与谐波减速器紧配合，第一同步齿轮带紧套在第一同步齿轮上，用来传递运动，第二同步齿轮、第一同步齿轮与磁轮固定在同一轴上，两磁轮由连接板联结，用螺钉固定在支承架上，第一电机转动带动第一同步齿轮转动，经由第一同步齿轮带传递运动，带动第二同步齿轮转动，经由第二同步齿轮带传递运动，两磁轮转动，驱动机器人运动。右轮结构和左结构完全相同。
检测结构包括第二电机、减速器、第三同步齿轮、滑块、导轨、第三同步齿轮带，其连接方式为第二电机与减速器由键联结，减速器与第三同步齿轮由键联结，用螺钉固定在支承架左侧，导轨也用螺钉固定在支承架上，第三同步齿轮带紧套在第三同步齿轮上，滑块由第三同步齿轮带带动，沿着导轨来回移动。
位置校正结构包括转动板、传感器，其连接方式为转动板用螺钉固定在支承架上，可绕着支承架做微小转动，传感器用螺钉固定在转动板上，随着机器人本体一起运动，用于校正机器人的位姿。
本发明针对爬壁机器人筒壁检测焊缝的任务要求，设计了该磁轮吸附式爬壁机器人，并在筒壁焊缝检测现场得到很好应用，具有较强的实用性。工作时，第一电机驱动，经谐波减速器减速，带动第一同步齿轮转动，经由第一同步齿轮带传递运动，带动第二同步齿轮转动，经由第二同步齿轮带传递运动，左面两磁轮转动，同理，右面两磁轮转动，从而驱动机器人运动。同时，第二电机驱动，经减速器减速，第三同步齿轮转动，带动第三同步齿轮带转动，从而驱动固定在第三同步齿轮带上的滑块沿着导轨来回移动，完成检测动作。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明是在分析爬壁机器人用于焊缝检测、高精度的任务要求后而设计的一种磁轮吸附式爬壁机器人，以实现现场灵活运动及高精度的要求。该机器人具有一定的对称性，灵活性好，重量轻，已在石油筒壁焊缝检测现场得到很好的应用。
图1本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括左轮结构1、支承架2、检测结构3、滚轮4、码盘5、位置校正结构6、右轮结构7，其连接方式为左轮结构1和右轮结构7完全相同，对称固定在支承架2的两侧，给爬壁机器人的运动提供动力，检测结构3固定在支承架2的前边，驱动滑块的运动，用于检测筒壁的焊缝，滚轮4和码盘5固定在支承架2的中间，反映机器人前进的距离，位置校正结构6连接在支承架2最右侧，其可适应壁面的曲率，绕支承架2作一定角度的转动，用于校正机器人在运动中的位姿偏差。
左轮结构1包括电机8、谐波减速器9、同步齿轮10、同步齿轮带11、同步齿轮12、同步齿轮带13、磁轮14、连接板15，其连接方式为电机8与谐波减速器9由键联结，谐波减速器9由螺钉固定在支承架2上，同步齿轮10与谐波减速器9紧配合，同步齿轮带11紧套在同步齿轮10上，同步齿轮12、同步齿轮10与磁轮14固定在同一轴上，两磁轮14由连接板15联结，用螺钉固定在支承架2上。
检测结构3包括电机16、减速器17、同步齿轮18、滑块19、导轨20、同步齿轮带21，其连接方式为电机16与减速器17由键联结，减速器17与同步齿轮18由键联结，用螺钉固定在支承架2左侧，导轨20也用螺钉固定在支承架2上，同步齿轮带21紧套在同步齿轮18上，滑块19由同步齿轮带21带动，沿着导轨20来回移动。
位置校正结构6包括转动板22、传感器23，其连接方式为转动板22用螺钉固定在支承架2上，传感器23用螺钉固定在转动板22上。
权利要求
1.一种磁轮吸附式爬壁机器人，包括支承架(2)、滚轮(4)、码盘(5)，其特征在于还包括左轮结构(1)、检测结构(3)、位置校正结构(6)、右轮结构(7)，其连接方式为左轮结构(1)和右轮结构(7)相同，对称固定在支承架(2)的左右侧，检测结构(3)固定在支承架(2)的前边，滚轮(4)和码盘(5)固定在支承架(2)的中间，位置校正结构(6)连接在支承架(2)最右侧。
2.根据权利要求1所述的磁轮吸附式爬壁机器人，其特征是，左轮结构(1)包括电机(8)、谐波减速器(9)、同步齿轮(10)、同步齿轮带(11)、同步齿轮(12)、同步齿轮带(13)、磁轮(14)、连接板(15)，其连接方式为电机(8)与谐波减速器(9)由键联结，谐波减速器(9)由螺钉固定在支承架(2)上，同步齿轮(10)与谐波减速器(9)紧配合，同步齿轮带(11)紧套在同步齿轮(10)上，同步齿轮(12)、同步齿轮(10)与磁轮(14)固定在同一轴上，两磁轮(14)由连接板(15)联结，用螺钉固定在支承架(2)上。
3.根据权利要求1所述的磁轮吸附式爬壁机器人，其特征是，检测结构(3)包括电机(16)、减速器(17)、同步齿轮(18)、滑块(19)、导轨(20)、同步齿轮带(21)，其连接方式为电机(16)与减速器(17)由键联结，减速器(17)与同步齿轮(18)由键联结，用螺钉固定在支承架(2)左侧，导轨(20)也用螺钉固定在支承架(2)上，同步齿轮带(21)紧套在同步齿轮(18)上，滑块(19)由同步齿轮带(21)带动，沿着导轨(20)来回移动。
4.根据权利要求1所述的磁轮吸附式爬壁机器人，其特征是，位置校正结构(6)包括转动板(22)、传感器(23)，其连接方式为转动板(22)用螺钉固定在支承架(2)上，传感器(23)用螺钉固定在转动板(22)上。
全文摘要
一种磁轮吸附式爬壁机器人属于机器人领域。本发明包括左轮结构、支承架、检测结构、滚轮、码盘、位置校正结构、右轮结构，左轮结构和右轮结构相同，对称固定在支承架的两侧，检测结构固定在支承架的前边，滚轮和码盘固定在支承架的中间，位置校正结构连接在支承架最右侧，其可适应壁面的曲率，绕支承架作一定角度的转动，在机器人运动过程中校正机器人的位姿。本发明可完成石油筒壁等危险环境中的焊缝检测。该类机器人灵活性强、精度高，已在筒壁焊缝检测现场中得到很好应用。由于该类机器人采用对称结构，重量轻，便于维修和携带。
文档编号B25J5/00GK1559759SQ200410016429
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月19日 优先权日2004年2月19日
发明者费燕琼, 赵锡芳, 王建平 申请人:上海交通大学