磁吸附爬壁机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及到一种磁吸附爬壁机器人。

背景技术：

磁吸附爬壁机器人属于特种机器人，多用于恶劣、危险、极限工况下，在导磁壁面上进行如探测、检修、焊接或打磨等特定作业。目前磁吸附爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等以钢结构为主的生产施工中得到了广泛的应用。

磁吸附爬壁机器人在工程应用时需要解决吸附、驱动、转向、越障、适应小曲率曲面、工作部件负载乃至自动控制等一系列问题，目前，人们多是针对上述问题的某一项或某些项对爬壁机器人作优化，以期能适应特定工况、特定工种，即现阶段缺少一种通用性和适应性较强的磁吸附爬壁机器人载体。

技术实现要素：

为了提高磁吸附爬壁机器人的通用性和适应性，以适于各种工作需求，本发明提供了一种吸附力大、越障能力强、操作灵活的磁吸附爬壁机器人。

本发明采用的技术方案如下：

一种磁吸附爬壁机器人，包括底架，所述底架上固定有前轴，所述前轴两端各安装一组可独立调速的驱动轮组件，所述驱动轮组件内设一号磁吸附单元，所述底架后部中间安装有导向轮组件，所述导向轮组件内设二号磁吸附单元；所述驱动轮组件设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部。

所述前轴的两端设有挠性件，所述驱动轮组件安装在挠性件上。

所述绕性件为弹性轴或挠性联轴器。

所述导向轮组件包括旋转安装在底架上的轮架，轮架上设一号转轴，所述二号磁吸附单元安装在一号转轴的中部，所述二号磁吸附单元的两侧设有导向轮，两个所述导向轮可相互独立旋转。

所述二号磁吸附单元包括二号永磁铁，所述二号永磁体为环形磁铁，所述环形磁铁的外部设保护圈。

所述驱动轮组件包括机架，所述机架前后两端分别设有二号转轴、三号转轴，所述二号转轴两端设有驱动轮，三号转轴上设一号带轮、两端设二号带轮，所述机架中部上装有电机，所述电机的输出轴与一号带轮之间设一号皮带，所述二号带轮与驱动轮之间设二号皮带；所述机架设安装轴，所述安装轴与前轴可拆卸安装。

所述二号皮带为覆盖所有驱动轮的整条宽皮带，所述机架、电机均布置在二号皮带的内侧。

所述一号磁吸附单元安装在二号转轴上，一号磁吸附单元与二号转轴之间设有间隙，所述一号磁吸附单元包括中间位置的一号永磁体，所述一号永磁体的两个端面为磁极，所述一号永磁体的两个磁极端面紧贴安装有环形的轭铁，所述轭铁的外径大于一号永磁体的外径。

所述驱动轮、一号带轮、二号带轮为齿轮，所述一号皮带与二号皮带对应为同步带；所述二号皮带包括两侧与驱动轮啮合的同步带部分，以及中间对应一号磁吸附单元的平皮带部分。

所述电机为步进电机或伺服电机，并配有谐波减速器。

本发明的有益效果是：

本发明具有较好的综合性能，采用前轮驱动、后轮导向的结构，通过左右驱动轮组件的速度差来实现转向，操作性强；驱动轮组件与导向轮组件内分别设有一号磁吸附单元与二号磁吸附单元，二者结合可保证良好的吸附性能；另外驱动轮组件设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部，与履带类似，具有良好的越障能力。

附图说明

图1是本发明实施例的俯视图。

图2是本发明实施例的正视图。

图3是本发明实施例中驱动轮组件的俯视图。

图4是本发明实施例中驱动轮组件的正视图。

图5是本发明实施例中导向轮组件的示意图。

图6是本发明实施例中A处的放大图。

底架1、前轴2、驱动轮组件3、一号磁吸附单元4、导向轮组件5、二号磁吸附单元6、挠性件7、轮架8、一号转轴9、导向轮10、二号永磁铁11、保护圈12、机架13、二号转轴14、三号转轴15、驱动轮16、一号带轮17、二号带轮18、电机19、一号皮带20、二号皮带21、安装轴22、一号永磁体23、轭铁24、同步带部分25、平皮带部分26。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例中，如图1、图2所示，一种磁吸附爬壁机器人，包括底架1，所述底架1上固定有前轴2，所述前轴2两端各安装一组可独立调速的驱动轮组件3，所述驱动轮组件3内设一号磁吸附单元4，所述底架1后部中间安装有导向轮组件5，所述导向轮组件5内设二号磁吸附单元6；所述驱动轮组件4设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部。本实施例具有较好的综合性能，采用前轮驱动、后轮导向的结构，通过左右驱动轮组件3的速度差来实现转向，操作性强；驱动轮组件3与导向轮组件5内分别设有一号磁吸附单元4与二号磁吸附单元6，二者结合可保证良好的吸附性能；另外驱动轮组件4设滚筒轮，与工作平面保持至少两个接触部，与履带类似，具有良好的越障能力。本实施例作为一种机器人载体，其底架1上可根据需求安装不同的工作件，如焊接、探测装置等，用于实现不同的功能。

实施例中，如图1所示，所述前轴2的两端设有挠性件7，所述驱动轮组件4安装在挠性件7上；所述绕性件7为弹性轴或挠性联轴器。本实施例的绕性件7使得两组驱动轮组件3可形成一定的夹角，以增强机器人对曲面的适应性，更换不同的挠性件7，对曲面的适应能力也随之改变。

实施例中，如图5所示，所述导向轮组件5包括旋转安装在底架1上的轮架8，轮架8上设一号转轴9，所述二号磁吸附单元6安装在一号转轴9的中部，所述二号磁吸附单元6的两侧设有导向轮10，两个所述导向轮10可相互独立旋转。本实施例的两个导向轮10相互独立，在转向时两个导向轮10转速不同，避免出现导向轮10打滑或滑动摩擦，增加运行的稳定性。

实施例中，如图5所示，所述二号磁吸附单元6包括二号永磁铁11，所述二号永磁体11为环形磁铁，所述环形磁铁的外部设保护圈12。本实施例的保护圈12设置在二号永磁铁11外部，能起到保护、防尘的作用。

实施例中，如图3、图4所示，所述驱动轮组件4包括机架13，所述机架13前后两端分别设有二号转轴14、三号转轴15，所述二号转轴14两端设有驱动轮16，三号转轴15上设一号带轮17、两端设二号带轮18，所述机架13中部上装有电机19，所述电机19的输出轴与一号带轮17之间设一号皮带20，所述二号带轮18与驱动轮16之间设二号皮带21；所述机架13设安装轴22，所述安装轴22与前轴2可拆卸安装。本实施例结构，电机19设置在机架13的内部，使整个模块的结构更紧凑，性能更稳定。

实施例中，如图3、图4所示，所述二号皮带21为覆盖所有驱动轮16的整条宽皮带，所述机架13、电机19均布置在二号皮带21的内侧。本实施例的二号皮带21不仅能起到传动、驱动的作用，还能起到保护内部机构、防尘的作用。

实施例中，如图3所示，所述一号磁吸附单元4安装在二号转轴14上，一号磁吸附单元4与二号转轴14之间设有间隙，所述一号磁吸附单元4包括中间位置的一号永磁体23，所述一号永磁体23的两个端面为磁极，所述一号永磁体23的两个磁极端面紧贴安装有环形的轭铁24，所述轭铁24的外径大于一号永磁体23的外径。本实施例的一号磁吸附单元4由中间的一号永磁体23和两侧的轭铁24组合而成，由于轭铁24的外径大于一号永磁体23的外径，轭铁13与工作吸附面的距离更近，一号永磁体23的磁力线会由一侧的轭铁24进入工作吸附面，然后由另一侧轭铁24回到一号永磁体23而形成回路，极大的增加了一号永磁体23与工作吸附面的吸附力。

实施例中，如图3所示，所述驱动轮16、一号带轮17、二号带轮18为齿轮，所述一号皮带20与二号皮带21对应为同步带；所述二号皮带21包括两侧与驱动轮16啮合的同步带部分25，以及中间对应一号磁吸附单元4的平皮带部分26。本实施例中的二号皮带18为特制的复合皮带，由两侧的同步带部分25和中间的平皮带部分26组成，这种结构使一号磁吸附单元4与二号皮带21之间的间隙更小，尽可能的提高磁吸附力。

实施例中，所述电机4为步进电机或伺服电机，并配有谐波减速器。本实施例中，电机4的输出轴与一号带轮17、二号带轮18与驱动轮16一起构成二级带传动减速装置，但是其减速比、变速范围都有限，谐波减速器具有减速比大、精度高、体积小的特点，与二级带传动减速装置相结合，构成完整的减速机构；此外步进电机或伺服电机便于精确调速，也便于实现机器人的转向。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。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他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。