一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置。

背景技术：

在磁吸附机器人在船舶、特种设备、核工业等军民领域具有广阔的实用前景，可替代人用于高空除锈、检验、喷漆探伤等工作，提高工作效率，节省人力成本。制约爬壁机器人技术大范围应用于实际工作环境的一个关键因素是爬壁机器人的吸附力。过小的吸附力影响机器人的工作安全，过大的吸附力影响机器人的运动灵活性，因而吸附磁力是一个至关重要得参数，磁力是否稳定直接影响到机器人的工作性能。快速调整机器人吸附力至最优值范围内，可提高机器人的壁面使用适应能力和运动灵活性。目前现有的磁力吸附爬壁机器人一般不具备磁力可调装置，或不具备磁力快速调整装置。

因此，为解决现有技术的弊端，由于磁力大小与永磁铁和墙壁距离大小关系紧密，当永磁铁与墙壁距离变大时，磁力很快变小，反之，当永磁铁与墙壁距离减小时，磁力增大很快，通过变螺距螺杆直线电机驱动磁力调整装置，满足在相同直线电机功率的情况下，根据压力传感器检测得磁力的大小，实现磁吸附爬壁机器人磁力的快速调节，使爬壁机器人始终处于最优吸附力范围内。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置，其包括永磁铁、磁铁底盘、变螺距螺杆直线电机、支撑板、车体、力传感器和控制器，所述永磁铁安装在磁铁底盘上，所述永磁铁设于磁铁底盘一端面上，所述变螺距螺杆直线电机固定于支撑板之上，变螺距螺杆直线电机带动磁铁底盘运动，所述力传感器的一端固定于所述车体之上，力传感器的另一端固定于所述支撑板上，变螺距螺杆直线电机和力传感器分别连接控制器，所述变螺距螺杆直线电机包括驱动电机、传动机构、螺杆和推杆，驱动电机通过传动机构驱动螺杆转动，螺杆上设有变螺距的外螺纹，推杆套设在螺杆上，推杆的一端与螺杆的螺纹配合连接，推杆的一端连接磁铁底盘。

进一步地，所述螺杆的螺距沿螺杆一端到另一端逐渐变小；当永磁铁接近墙壁壁面时，所述变螺距螺杆直线电机工作在小螺距状态，输出力矩大，与墙壁壁面的距离调整较为精密；当永磁铁离墙壁较远时，所述变螺距螺杆直线电机工作在大螺距状态，输出力矩小，直线运动速度较快，可快速调整吸附力的大小。

进一步地，所述传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮固定在驱动电机的输出轴上，第二齿轮固定在螺杆的一端，第一齿轮和第二齿轮相啮合。

进一步地，所述永磁铁为2个以上，2个以上的永磁铁的N、S极间隔分布。

进一步地，所述永磁铁由钕铁硼磁性材料成型。

进一步地，所述力传感器为电阻应变式压力传感器。

进一步地，所述电阻应变式压力传感器包括弹性体、电阻应变片、惠更斯电桥，电阻应变片设于弹性体上，电阻应变片电连接惠更斯电桥，弹性体发生形变时，惠更斯电桥输出差点信号。由于采用全桥差分电路进行测量，从而具有温度补偿功能。

进一步地，所述惠更斯电桥通过AD采样电路和DSP读取电路连接控制器，所述AD采样电路和所述DSP读取电路采集读取电压信号。由于采用24位AD和DSP读取处理所采集的磁力信号，故精度更好，速度更快。

进一步地，本实用新型还包括2个以上的竖直导向杆，竖直导向杆间隔固定于磁铁底盘的另一面上，所述车体对应竖直导向杆处开设有导向通孔。

本实用新型采用以上技术方案，利用低成本的力传感器对永磁铁的磁吸附力进行反馈信息，并利用变螺距螺杆进行磁力调整，可根据磁力吸附爬壁机器人的工作实际状况，最大程度的利用直线电机的功率，快速精确的调节爬壁机器人与壁面之间的相对距离，从而控制吸附力至最优范围内。本实用新型的控制精度好，速度快，且在意外发生磁铁不会直接吸附于墙面上。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置的变螺距螺杆直线电机结构示意图。

具体实施方式

如图1或图2所示，本实用新型公开一种磁吸附机器人的磁力变速调整装置，其包括永磁铁1、磁铁底盘2、变螺距螺杆直线电机4、支撑板5、车体7、力传感器6和控制器（图中未表示），所述永磁铁1安装在磁铁底盘2上，所述永磁铁1设于磁铁底盘2一端面上，所述变螺距螺杆直线电机4固定于支撑板5之上，变螺距螺杆直线电机4带动磁铁底盘2运动，所述力传感器6的一端固定于所述车体7之上，力传感器6的另一端固定于所述支撑板5上，变螺距螺杆直线电机4和力传感器6分别连接控制器，所述变螺距螺杆直线电机4包括驱动电机41、传动机构42、螺杆43和推杆44，驱动电机41通过传动机构42驱动螺杆43转动，螺杆43上设有变螺距的外螺纹431，推杆44套设在螺杆43上，推杆44的一端与螺杆43的螺纹配合连接，推杆44的一端连接磁铁底盘2。作为另一种实施方式，所述变螺距螺杆直线电机4还包括固定板45和保护套筒46，所述驱动电机41和螺杆43固定于固定板45上，所述保护套筒46套设在推杆44的外侧，避免外界的粉尘或者其他物质对螺杆43造成损害。

进一步地，所述螺杆43的螺距沿螺杆43一端到另一端逐渐变小；当永磁铁1接近墙壁壁面时，所述变螺距螺杆直线电机4工作在小螺距状态，输出力矩大，与墙壁壁面的距离调整较为精密；当永磁铁1离墙壁较远时，所述变螺距螺杆直线电机4工作在大螺距状态，输出力矩小，直线运动速度较快，可快速调整吸附力的大小。

进一步地，所述传动机构42包括第一齿轮421和第二齿轮422，第一齿轮421固定在驱动电机41的输出轴上，第二齿轮422固定在螺杆43的一端，第一齿轮421和第二齿轮422相啮合。

进一步地，所述永磁铁1为2个以上，2个以上的永磁铁1的N、S极间隔分布。

进一步地，所述永磁铁1由钕铁硼磁性材料成型。

进一步地，所述力传感器6为电阻应变式压力传感器6。

进一步地，所述电阻应变式压力传感器6包括弹性体、电阻应变片、惠更斯电桥，电阻应变片设于弹性体上，电阻应变片电连接惠更斯电桥，弹性体发生形变时，惠更斯电桥输出差点信号。由于采用全桥差分电路进行测量，从而具有温度补偿功能。

进一步地，所述惠更斯电桥通过AD采样电路和DSP读取电路连接控制器，所述AD采样电路和所述DSP读取电路采集读取电压信号。由于采用24位AD和DSP读取处理所采集的磁力信号，故精度更好，速度更快。

进一步地，本实用新型还包括2个以上的竖直导向杆8，竖直导向杆8间隔固定于磁铁底盘2的另一面上，所述车体7对应竖直导向杆8处开设有导向通孔。

本实用新型采用以上技术方案，利用低成本的力传感器6对永磁铁1的磁吸附力进行反馈信息，并利用变螺距螺杆43进行磁力调整，可根据磁力吸附爬壁机器人的工作实际状况，最大程度的利用直线电机的功率，快速精确的调节爬壁机器人与壁面之间的相对距离，从而控制吸附力至最优范围内。本实用新型的控制精度好，速度快，且在意外发生磁铁不会直接吸附于墙面上。