一种越障爬壁机器人的制作方法

本实用新型涉及一种越障爬壁机器人，属于特种机器人技术领域。

背景技术：

在核能、船舶、化工、风电等行业，广泛存在导磁体金属外壁，这些壁面经长期风吹日晒、盐碱侵蚀、灰尘粘附、砂砾摩擦，表面会出现污垢、脱漆，乃至锈蚀等现象。这些问题不仅影响美观，而且可能危及壁面本体的安全运行，不能满足安全、清洁的工业管理要求。现有的对于上述壁面的清洗、除锈、补漆和检修等都采用人工作业的方式，一般来说主要的作业方法有以下几种：一种是对作业人员采用吊索的方式，从建筑物最上面开始下放绳索，是作业人员到达指定高度进行作业，该方法需要事先确定作业范围，并且一次作业的范围只局限在一条直线上，作业范围十分受限。另一种方法是采用大型工程车辆上的起重吊篮将作业人员送至作业区域进行作业，该方法灵活性好，但是成本过高。还有一种方法是采用搭建脚手架的方式进行作业，该方法稳定且安全系数高，但是搭建脚手架需要的周期和成本都比较大，不适宜小面积范围的作业要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种越障爬壁机器人，该机器人具备灵活的平动能力和越障能力，配合多自由度机械臂可以在导磁体金属外壁上完成清洗、除锈、补漆和检修等工作。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种越障爬壁机器人，其特征在于：它包括上机架，在所述上机架的两端的底部分别设置有一个支腿，在每一个所述支腿的底部设置多个磁吸附单元；在位于两个所述支腿之间的所述上机架的底部设置有第一丝杠，在所述第一丝杠上通过螺纹配合连接有第一滑块，在所述上机架上设置有用于驱动所述第一丝杠进行旋转的第一电机；在所述上机架的下方设置有下机架，在所述下机架的两端的底部分别设置有多个磁吸附单元；在所述下机架的顶部设置有第二丝杠，在所述第二丝杠上通过螺纹配合连接有第二滑块，在所述下机架上设置有用于驱动所述第二丝杠进行旋转的第二电机；所述第一滑块和第二滑块之间通过伸缩架连接；所述磁吸附单元包括圆柱形永磁体、左轭铁、右轭铁、上隔磁块、下隔磁块和舵机，所述圆柱形永磁体转动设置在由所述左轭铁、右轭铁、上隔磁块和下隔磁块合围成的空心筒中，所述空心筒的一端紧固连接有后盖板，所述舵机的输出端通过联轴器与所述圆柱形永磁体连接；所述舵机具有0°和90°两个角度状态；所述舵机处 于0°角度状态时，所述圆柱形永磁体的N极和S极位于与壁面平行的方向；所述舵机处于90°状态时，所述圆柱形永磁体的N极和S极位于与壁面垂直的方向。

所述舵机的控制板上设置有蓝牙通信模块，所述控制板与安装在所述上机架或下机架上的控制器通过蓝牙连接。

所述第二丝杠与所述第一丝杠具有空间垂直关系。

在所述上机架的底部设置有与所述第一丝杠平行的第一导向杆，所述第一滑块滑动连接在所述第一导向杆上；在所述下机架的顶部设置有与所述第二丝杠平行的第二导向杆，所述第二滑块滑动连接在所述第二导向杆上。

在所述磁吸附单元的所述前盖上设置正负极两个供电触点，所述供电触点与所述舵机的内部供电电路连接，在所述支腿和下机架上设置有供电轨道，各所述舵机上的所述供电触点通过供电轨道获得供电。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型设置有上机架和下机架，上机架通过支腿设置磁吸附单元，下机架底部亦设置磁吸附单元，并且在上机架和下机架上分别设置沿不同方向延伸的丝杠，丝杠上分别螺纹配合连接滑块，两滑块之间通过伸缩架连接，因此本实用新型能够实现在两个相互垂直的方向上的行进，从而使本实用新型能够达到壁面上的任意点。2、本实用新型控制器可通过蓝牙信号随时控制磁吸附单元的充、消磁状态，因此可以在相应的机架抬升之前先对与其连接的磁吸附单元进行消磁，待该机架移动到指定位置后再次伸出至壁面时实施充磁操作，由此实现在壁面的吸附和行走。3、本实用新型两个方向的行走时通过丝杠滑块机构来实现的，因此行走的步长可以随意设置，由此具备了较好的跨越障碍的能力。4、本实用新型可以配置多自由度械臂，从而实现对壁面的清洗、除锈、喷漆和检测等动作。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型机架的结构示意图；

图3是本实用新型磁吸附单元的结构示意图；

图4是图3中A-A截面的剖面示意图；

图5是本实用新型磁吸附单元省略前盖后的结构示意图；

图6是本实用新型磁吸附单元处于充磁状态的示意图；

图7是本实用新型磁吸附单元处于消磁状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1、图2所示，本实用新型包括上机架1，在上机架1的两端的底部分别设置有一个支腿2，在每一个支腿2的底部设置多个磁吸附单元3。在位于两个支腿2之间的上机架1的底部设置有第一丝杠4，在第一丝杠4上通过螺纹配合连接有第一滑块5，在上机架1上设置有用于驱动第一丝杠4进行旋转的第一电机(图中未示出)。在上机架1的下方设置有下机架6，在下机架6的两端的底部分别设置有多个磁吸附单元3。在下机架6的顶部设置有第二丝杠7，在第二丝杠7上通过螺纹配合连接有第二滑块8，在下机架6上设置有用于驱动第二丝杠7进行旋转的第二电机(图中未示出)。第一滑块5和第二滑块8之间通过伸缩架9连接。

如图3～5所示，磁吸附单元3包括圆柱形永磁体11、左轭铁12、右轭铁13、上隔磁块14和下隔磁块15，其中，圆柱形永磁体11可转动地设置在由左轭铁12、右轭铁13、上隔磁块14和下隔磁块15合围成的空心筒中，空心筒的一端紧固连接有后盖板16，空心筒的另一端设置有前盖17，在前盖17内设置有舵机18，舵机18的输出端通过联轴器19与圆柱形永磁体11连接。舵机18具有0°和90°两个角度状态，当舵机18处于0°角度状态时，圆柱形永磁体11的N极和S极位于水平方向(如图6所示)，磁力线从N极出发，通过左轭铁12、壁面20以及右轭铁13达到S极，形成闭合；此时，磁吸附单元3为充磁状态，磁吸附单元3在充磁状态下会对壁面产生吸力。当舵机18处于90°角度状态时，圆柱形永磁体11的N极和S极处于垂直方向(如图7所示)，磁力线从N极出发，分别通过左轭铁12和右轭铁13到达S极，形成两个闭合回路；此时，磁吸附单元3为消磁状态，磁力线回路绕开壁面，磁吸附单元3对壁面20不产生吸力。舵机18的两个角度状态由控制板21发出的控制信号决定，控制板241上设置有蓝牙通信模块，使控制板21能够通过蓝牙信号与安装在上机架1或下机架6上的控制器(图中未示出)传递信号，控制器可根据实际工况需要远程控制各磁吸附单元3在充磁状态和消磁状态之间进行切换。

在一个优选的实施例中，第二丝杠7与第一丝杠4具有空间垂直关系。

在一个优选的实施例中，在上机架1的底部设置有与第一丝杠4平行的第一导向杆(图中未示出)，第一滑块5滑动连接在第一导向杆上；在下机架6的顶部设置有与第二丝杠7平行的第二导向杆10，第二滑块8滑动连接在第二导向杆10上。

在一个优选的实施例中，在磁吸附单元3的前盖17上设置正负极两个供电触点22，供电触点22与舵机18的内部供电电路连接，在支腿2和下机架6上设置有供电轨道(图中未示出)，各舵机18上的供电触点22通过供电轨道获得供电。

本实用新型的工作过程如下：开始爬壁之前需要控制伸缩架9，使上机架1和下机架6上的磁吸附单元3处于同一高度。将本实用新型贴于工作的导磁体金属壁面， 控制全部的磁吸附单元3处于充磁状态，此时本实用新型可以附着于壁面上。当控制本实用新型运动时，伸缩架9首先动作，使上机架1上的磁吸附单元3脱离壁面。之后，下机架6上的第二滑块8在第二电机的旋转和第二丝杠7的作用下开始移动，此时与第二滑块8相连的伸缩架9、上机架1均开始移动，待移动到给定位置后，伸缩架9动作，使上机架1下降到可以吸附壁面的位置，之后上机架1的磁吸附单元3切换到充磁状态，实现对壁面的吸力。将下机架6上的磁吸附单元3切换到消磁状态，随后，伸缩架9继续动作，抬起下机架6，此时下机架6仅通过伸缩架9与上机架1相连。此时上机架1的第一滑块5开始滑动，与之相连的下机架6及伸缩架9均开始移动，待到达指定位置后，伸缩架,9恢复到初始状态。如此循环，实现整个机器的自由移动。移动过程中，上机架1和下机架6的移动范围是无限细分可调的。因此，两个方向的步长是可以随意设置。当遇到障碍物时，可以越过障碍物。可越过的障碍物的尺寸主要取决于上下机架的行程以及伸缩架的行程。工况中所遇到的障碍物可能是壁面焊接过程中的焊缝，或是接口处的法兰盘等。

本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。