大型竖直管式内壁爬行机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大型竖直管式内壁爬行机器人，属于机械设计领域。该机器人主要由控制箱、上腿组件、下腿组件、本体油缸、油箱等机构组成。机器人通过本体油缸的伸缩运动，配以上、下腿交替张紧与松开运动，实现机器人在竖直管内壁爬行。机器人可适应不同机构材质和表面质量的壁面爬行要求；能够较容易地跨越障碍，对内部结构相对复杂的内壁具有较好的适应性；机器人腿部张紧力可调，使机器人的爬行更可靠。
【专利说明】
大型竖直管式内壁爬行机器人
技术领域
[0001]本发明涉及一种大型竖直管式内壁爬行机器人，属于机械设计领域。
【背景技术】
[0002]竖直管壁是工程、工业中常见的一种结构形式，并在工业、工程安全中处于重要的地位。对于中小型管壁结构，其建造、检测等技术相对成熟，容易实施。而在工程、工业现场中，存在多种结构形式的大型竖直管壁结构，例如工矿中的竖直井结构，高层建筑中的电梯井结构，运载火箭壳体结构，大型烟囱结构，海上平台粧腿机构等等。这些管壁结构在建造或使用过程中，通常需要进行检测、喷涂、打磨、焊接、清灰、安防等作业。目前，这些作业通常需要人工实施，其实施难度较大，且具有一定的危险性。因此，开发一种可在管壁内巡回爬行的机器人，以搭载检测、喷涂等作业工具，代替人工作业，可以降低作业的难度，提高作业安全性。
[0003]现有爬壁机器人的爬行方式主要有履带式、真空吸盘腿式、磁力吸附式等。履带式结构翻越障碍能力较差，真空吸盘腿式要求壁面光滑，磁力吸附式仅适用于磁性壁面。本发明克服以上缺点，设计一种本体伸缩，腿部轮换张紧与收缩的管式内壁爬行机器人，机器人可适应不同尺寸的要求，适应不同内壁结构及材质的要求，且对内壁表面质量没有特殊要求。机器人的适用范围广，爬行更可靠。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有爬壁机器人的缺点。提出了一种本体伸缩，腿部轮换张紧与收缩的管式内壁爬行机器人。
[0005]为实现上述目标，本发明采用以下技术方案:
机器人主要由控制箱(I)、上腿组件(2)、下腿组件(6)、本体油缸(3)、油箱(4)等机构组成。两个本体油缸(3)左右对称安装于上腿组件(2)和下腿组件(6)之间。本体油缸(3)底部法兰通过油缸上安装螺栓(8)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方。本体油缸(3)活塞杆末端法兰通过油缸下安装螺栓(5)固定于下腿组件(6)的限位导向板(12)上。油箱(4)通过安装螺钉(7)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方。控制箱(I)通过螺钉固定于上腿组件
(2)的底板(15)的上方。
[0006]上腿组件(2)、下腿组件(6)结构及尺寸完全相同，主要由固定机构、腿部机构和伸缩机构组成。
[0007]固定机构包括底板(15)、滑道(14)、油缸支架(20)、限位导向板(12)组成。滑道
(14)为槽式结构，四段滑道(14)分为两组，对称安放于底板(15)的两侧，并通过沉头螺钉
(27)与底板(15)固定。两个油缸支架(20)通过支架螺栓(19)对称固定于底板(15)的两端。两个限位导向板(12)分别通过限位导向板螺栓(21)对称固定于底板(15)的两端。
[0008]腿部机构由顶脚(9)、腿杆(11)、油缸顶杆支架(18)、腿杆支架(10)等部件组成。腿杆(11)为细长板式结构，两个腿杆(11)对称安装，并通过腿杆螺栓(22)固定于腿杆支架(10)的两侧。油缸顶杆支架(18)通过大螺栓(25)及大螺母(26)固定于腿杆支架(10)的内侦U。两个顶脚(9)分别通过顶脚螺栓(23)固定于腿杆(11)的末端。每个顶脚(9)外缘固定具有一定厚度的耐磨橡胶套(24)。两组腿部机构分别反向安置于底板(15)上的滑道(14)内，其腿杆(11)可在滑道(14)上滑槽内纵向滑动。
[0009]伸缩机构为两个相同的三级伸缩油缸(16)。伸缩油缸(16)的底部分别通过油缸销轴(17)与左右油缸支架(20)相连。伸缩油缸(16)的顶杆穿过腿杆支架(10)上的通孔(A)，并通过顶杆销轴(13)与油缸顶杆支架(18)相连。
[0010]与现有技术相比较，本发明具有以下优点:
1、通过本体伸缩，配合腿组机构交替张紧与松开实现机器人在竖直管式内壁爬行，可以容易地跨越管壁内障碍。对管壁内部结构较为复杂的场所具有较强的适应性。
[0011]2、腿脚靠液压机构实现张紧与收缩，其收缩范围大，可适应不同截面尺寸的壁面。张紧力可调，对壁面的材质、表面质量没有要求。
[0012]3、腿部伸缩液压缸两端为铰接形式，对液压缸径向力实施补偿，使得液压缸承受的径向力非常小，液压缸使用寿命长。
【附图说明】
[0013]图1机器人整体装配图图2机器人腿部组件装配图图3固定机构装配图
图4腿部机构装配图图5滑道俯视图图6滑道剖视图图7腿杆支架剖视图
图中:1、控制箱，2、上腿组件，3、本体油缸，4、油箱，5、油缸下安装螺栓，6、下腿组件，7、安装螺钉，8、油缸上安装螺栓，9、顶脚，10、腿杆支架，11、腿杆，12、限位导向板，13、顶杆销轴，14、滑道，15、底板，16、伸缩油缸，17、油缸销轴，18、油缸顶杆支架，19、支架螺栓，20、油缸支架，21、限位导向板螺栓，22、腿杆螺栓，23、顶脚螺栓，24、耐磨橡胶套，25、大螺栓，26、大螺母，27、沉头螺钉，A、通孔。
【具体实施方式】
[0014]大型竖直管式内壁爬行机器人主要由控制箱(I)、上腿组件(2 )、下腿组件(6 )、本体油缸(3)、油箱(4)等机构组成。两个本体油缸(3)左右对称安装于上腿组件(2)和下腿组件(6)之间。本体油缸(3)底部法兰通过油缸上安装螺栓(8)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方。本体油缸(3)活塞杆末端法兰通过油缸下安装螺栓(5)固定于下腿组件(6)的限位导向板(12)上。油箱(4)通过安装螺钉(7)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方。控制箱(I)通过螺钉固定于上腿组件(2)的底板(15)的上方。
[0015]上腿组件(2)、下腿组件(6)结构及尺寸完全相同，主要由固定机构、腿部机构和伸缩机构组成。
[0016]固定机构包括底板(15)、滑道(14)、油缸支架(20)、限位导向板(12)组成。滑道(14)为槽式结构，四段滑道(14)分为两组，对称安放于底板(15)的两侧，并通过沉头螺钉
(27)与底板(15)固定。两个油缸支架(20)通过支架螺栓(19)对称固定于底板(15)的两端。两个限位导向板(12)分别通过限位导向板螺栓(21)对称固定于底板(15)的两端。
[0017]腿部机构由顶脚(9)、腿杆(11)、油缸顶杆支架(18)、腿杆支架(10)等部件组成。腿杆(11)为细长板式结构，两个腿杆(11)对称安装，并通过腿杆螺栓(22)固定于腿杆支架
(10)的两侧。油缸顶杆支架(18)通过大螺栓(25)及大螺母(26)固定于腿杆支架(10)的内侦U。两个顶脚(9)分别通过顶脚螺栓(23)固定于腿杆(11)的末端。每个顶脚(9)外缘固定具有一定厚度的耐磨橡胶套(24)。两组腿部机构分别反向安置于底板(15)上的滑道(14)内，其腿杆(11)可在滑道(14)上滑槽内纵向滑动。
[0018]伸缩机构为两个相同的三级伸缩油缸(16)。伸缩油缸(16)的底部分别通过油缸销轴(17)与左右油缸支架(20)相连。伸缩油缸(16)的顶杆穿过腿杆支架(10)上的通孔(A)，并通过顶杆销轴(13)与油缸顶杆支架(18)相连。
[0019]以上所述为本发明的一个实例，我们可对其机械结构进行一些变换或附带相应的检测或作业设备，应用于各种工程、工业现场。只要其机器人的机械结构设计思想同本发明所叙述的一致，均应视为本发明所包括的范围。
【主权项】
1.大型竖直管结构内壁爬行机器人伸缩腿机构，其特征在于:伸缩腿机构由固定机构、腿部机构和伸缩机构组成； 大型竖直管式内壁爬行机器人，其特征在于:机器人主要由控制箱(1)、上腿组件(2)、下腿组件(6)、本体油缸(3)、油箱(4)等机构组成;两个本体油缸(3)左右对称安装于上腿组件(2)和下腿组件(6)之间；本体油缸(3)底部法兰通过油缸上安装螺栓(8)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方;本体油缸(3)活塞杆末端法兰通过油缸下安装螺栓(5)固定于下腿组件(6)的限位导向板(12)上；油箱(4)通过安装螺钉(7)固定于上腿组件(2)的底板(15)的下方;控制箱(I)通过螺钉固定于上腿组件(2)的底板(15)的上方； 上腿组件(2)、下腿组件(6)结构及尺寸完全相同，主要由固定机构、腿部机构和伸缩机构组成； 固定机构包括底板(15)、滑道(14)、油缸支架(20)、限位导向板(12)组成;滑道(14)为槽式结构，四段滑道(14)分为两组，对称安放于底板(15)的两侧，并通过沉头螺钉(27)与底板(15)固定;两个油缸支架(20)通过支架螺栓(19)对称固定于底板(I 5)的两端;两个限位导向板(12 )分别通过限位导向板螺栓(21)对称固定于底板(15 )的两端； 腿部机构由顶脚(9)、腿杆(11)、油缸顶杆支架(18)、腿杆支架(10)等部件组成；腿杆(11)为细长板式结构，两个腿杆(11)对称安装，并通过腿杆螺栓(22)固定于腿杆支架(10)的两侧；油缸顶杆支架(18)通过大螺栓(25)及大螺母(26)固定于腿杆支架(10)的内侧;两个顶脚(9)分别通过顶脚螺栓(23)固定于腿杆(11)的末端;每个顶脚(9)外缘固定具有一定厚度的耐磨橡胶套(24);两组腿部机构分别反向安置于底板(15)上的滑道(14)内，其腿杆(11)可在滑道(14)上滑槽内纵向滑动； 伸缩机构为两个相同的三级伸缩油缸(16);伸缩油缸(16)的底部分别通过油缸销轴(17)与左右油缸支架(20)相连;伸缩油缸(16)的顶杆穿过腿杆支架(10)上的通孔(A)，并通过顶杆销轴(13)与油缸顶杆支架(18)相连。
【文档编号】B62D57/024GK106043483SQ201610409212
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】张仕海
【申请人】天津职业技术师范大学