一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，包括上连板、上向心关节、下向心关节、伸缩机构、弹簧、下连接板、上螺母、下螺母，所述上向心关节包括上向心关节轴承、上轴承座，所述的下向心关节包括下向心关节轴承、下轴承座；所述伸缩机构包括内钢筒和外钢筒，所述伸缩弹簧套在外钢筒上；所述下连接板固定于爬壁机器人底板上，所述上连接板与吸附机构连接。本实用新型结构简单，零件多为空心结构，质量轻，适应了爬壁机器人质轻的原则。
【专利说明】
一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构
技术领域
[0001]本发明属于爬壁机器人吸附领域，更具体地，涉及一种用于非平面的爬壁机器人壁面贴合吸附自适应结构。
【背景技术】
[0002]大型船舶的船体、大型化工压力容器、风机等由于长时间在高腐蚀和高压状态下工作，需要定期进行壁面检测，目前这些壁面检测工作都是由人工完成，工作量大，危险系数高，因此各高校和科研院所研究了众多爬壁机器人代替人工进行作业。这些壁面都是由多块钢板焊接而成，因此通常选择磁吸附，壁面上有众多焊缝壁、凸起等造成壁面的不平，另外这些壁面通常又都是存在一定曲率的曲面，机器人无法像行走在地面上一样和壁面紧密贴合，大大降低了磁吸附效率，因此解决爬壁机器人的吸附问题是爬壁机器人设计的重要环节，吸附问题追根究底是解决吸附贴合问题。
[0003]目前针对船体、化工容器等钢制壁面的爬壁机器人大多停留在研究阶段，为了实现爬壁机器人能贴附壁面进行吸附，通常使吸附机构和底面成一定角度，以适应特定曲率半径的壁面，但是无法实现自动适应各种曲率半径的壁面，因此让爬壁机器人的吸附机构和机器人底板铰链配合，使吸附机构可以绕底板翻转，以适应壁面。机器人与壁面的贴合效果直接决定吸附效率和爬壁机器人的安全作业，因此吸附贴合机构的研究具有非常重要的研究意义和应用前景。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种结构简单、灵活稳定的壁面吸附贴合机构，以解决现有的爬壁机器人壁面贴合效果差、吸附效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:包括上连接板、上向心关节、伸缩机构、弹簧、下向心关节、下连接板、上螺母、下螺母，所述下连接板固定于爬壁机器人底板上，所述上连接板与吸附机构连接。其中，所述上向心关节包括上向心关节轴承、上轴承座，所述的下向心关节包括下向心关节轴承、下轴承座，所述伸缩机构包括内钢筒和外钢筒，所述伸缩弹簧套在外钢筒上;所述上连接板与爬壁机器人的吸附机构相连接，所述下连接板安装在爬壁机器人底板上，爬壁机器人吸附模块和爬壁机器人底板铰链连接。爬壁机器人在非平面的壁面上作业时，所述伸缩机构通过伸长或缩短实现吸附模块绕底板翻转，所述套在外钢筒的弹簧通过弹力保证了吸附模块的稳定调整最终实现吸附模块与壁面的紧密贴合，以此提高磁吸附效率，增大吸附力。
[0006]所述伸缩机构包括包括内钢筒和外钢筒，均为中空阶梯轴状;所述内钢筒下端均匀安装3个弹性钢片，钢片下端部安装下部圆弧过渡、上部齐平的卡头;所述外钢筒上端空心部分起到外钢筒作用，外钢筒内壁有分布均匀的三道竖直沟槽，与内钢筒下端的卡头滑动配合，外钢筒内壁上端装有挡圈，其特征为上端圆弧过渡、下端平齐状。装配时利用所述内钢筒的卡头下端圆弧过渡部位和所述外钢筒挡圈圆弧过渡部位相互作用，弹性钢片发生变形，调整内钢筒，使内钢筒卡头在外钢筒的沟槽内滑动，装配完成;所述伸缩机构伸长时中所述外钢筒挡圈齐平部位发生作用，阻挡内钢筒卡头齐平部位，以达到安全配合效果。
[0007]所述上向心关节包括上向心关节轴承和上轴承座，上向心关节轴承外圈与上轴承座过渡配合，上向心关节轴承内圈套在内缸筒上并通过内钢筒台阶和上螺母固定;所述下向心关节包括下向心关节轴承和下轴承座，下向心关节轴承外圈与下轴承座过渡配合，下向心关节轴承内圈套在外缸筒上并通过外钢筒台阶和下螺母固定；当所述伸缩机构伸缩时，上向心关节和下向心关节实现了所述内钢筒绕上轴承座、所述外钢筒绕下轴承座进行位姿调整，而内缸筒和外缸筒始终保持平直滑动状态，进而调整爬壁机器人吸附模块和爬壁机器人底板的角度，实现壁面紧密贴合。
[0008]所述内钢筒和所述外钢筒为中空阶梯轴状，所述台阶处直径要大于所述弹簧直径，台阶起到弹簧压板的作用，使结构简单，降低成本。
[0009]总体而言，通过本发明专利的技术方案与现有技术相比，能够取得下列效果:
[0010]实现了非平面爬壁机器人与壁面紧密吸附贴合，提高吸附效率，尤其是针对钢制壁面磁吸附。
[0011 ] 实现了非平面爬壁机器人在不同曲率壁面上自动贴合吸附，并且在不同曲率半径壁面上移动时能稳定过渡。
[0012]结构简单、质轻、灵活稳定。
【附图说明】
:
[0013]图1为本实用新型整体结构不意图；
[0014]图2为本发明伸缩机构示意图；
[0015]图3为具体实施例一爬壁机器人在化工压力容器外壁自然状态下吸附效果示意图；
[0016]图4为具体实施例一爬壁机器人在化工压力容器外壁添加本发明后吸附效果示意图；
[0017]图5为具体实施例二爬壁机器人在化工压力容器内壁吸附效果示意图。
【具体实施方式】
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[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图具体实施例来详细描述本发明的技术方案。
[0019]实施例一
[0020]参照图1，一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:包括上连接板10、上向心关节20、伸缩机构、弹簧7 O、下向心关节50、下连接板60、上螺母81、下螺母82，所述下连接板60固定于爬壁机器人底板91上，所述上连接板10与吸附机构93连接。其中，所述上向心关节20包括上向心关节轴承21、上轴承座22，所述下向心关节50包括下向心关节轴承51、下轴承座52，所述伸缩机构包括内钢筒30和外钢筒40，所述伸缩弹簧70套在外钢筒40上;所述上连接板10与爬壁机器人的吸附机构93相连接，所述下连接板60安装在爬壁机器人底板91上，爬壁机器人吸附模块93和爬壁机器人底板91铰链连接。
[0021]参照图2，所述伸缩机构包括包括内钢筒30和外钢筒40，均为中空阶梯轴状;所述内钢筒30内部下端均匀安装3个弹性钢片31，钢片下端部安装下部圆弧过渡、上部齐平的卡头32;所述外钢筒40上端空心部分起到缸筒作用，外钢筒40内壁有分布均匀的三道竖直沟槽41，与内钢筒30下端的卡头32滑动配合，外钢筒40内壁上端装有挡圈42，其特征为上端圆弧过渡、下端平齐状。装配时利用所述内钢筒30的卡头32下端圆弧过渡部位和所述外钢筒40挡圈42圆弧过渡部位相互作用，弹性钢片31发生变形，调整内钢筒30，使内钢筒卡头32在外钢筒40的沟槽41内滑动，装配完成;所述伸缩机构伸长时中所述外钢筒挡圈42齐平部位发生作用，阻挡内钢筒卡头32齐平部位，以达到安全配合效果。
[0022]上向心关节20和下向心关节50提供了所述外钢筒40和所述内钢筒30的灵活旋转，上向心关节20和下向心关节50分别安装与内钢筒30上端和外钢筒40的下端，根据壁面需要，爬壁机器人吸附模块绕爬壁机器人底板翻转时，外钢筒40和内钢筒30始终保持上向心关节20和下向心关节50两点间的直线，内钢筒30可以在外钢筒40内滑动移动，实现上向心关节20和下向心关节50之间的距离变化。
[0023]所述弹簧70，其特征在于:选用拉伸弹簧，底端安装于外钢筒40台阶上，弹簧70顶部与内钢筒30顶端的法兰连接，自然吸附状态下，伸缩机构伸长时，拉伸弹簧发挥其弹性力，给其反作用力，使吸附模块93与壁面92紧密贴合。
[0024]参照图3，爬壁机器人在立式圆柱形压力容器外壁作业时，自然状态下，受吸附模块93重力和磁场力综合影响下，吸附模块93向外翻，壁面92仅和吸附模块93的外侧线接触，增加本发明后，拉伸弹簧70发挥作用，给上连接板10向下的拉力，使吸附模块93和壁面92紧密贴合，增强吸附效果。
[0025]实施例二
[0026]参照图4，本实施方式与实施方式一相比，主要是外钢筒40与内钢筒30之间的弹簧70发生变化:弹簧70由拉伸弹簧更换为压缩弹簧。
[0027]爬壁机器人在立式圆柱形压力容器内壁作业是，自然状态下，受吸附模块93重力和磁场力综合影响下，吸附模块93内翻，壁面92仅和吸附模块93的内侧线接触，增加本发明后，压缩弹簧70发挥作用，给上连接板10向上的推力，进而使吸附模块93和壁面92紧密贴合，增强吸附效果。
【主权项】
1.一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:包括上连接板、上向心关节、下向心关节、伸缩机构、弹簧、下连接板、上螺母、下螺母，其中，所述上向心关节包括上向心关节轴承、上轴承座，所述的下向心关节包括下向心关节轴承、下轴承座，所述伸缩机构包括内钢筒和外钢筒，所述伸缩弹簧套在外钢筒上，所述上连接板与爬壁机器人的吸附机构相连接，所述下连接板安装在爬壁机器人底板上，爬壁机器人吸附模块和爬壁机器人底板铰链连接。2.根据权利要求1所述的一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:所述内钢筒为中空的阶梯轴状，内钢筒下端均匀安装3个弹性钢片，钢片端部安装卡头，所述卡头其为下部圆弧、上部齐平状。3.根据权利要求1所述的一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:所述外钢筒为中空阶梯轴状，上端空心部分起到外钢筒作用，外钢筒内壁有分布均匀的三道竖直沟槽，与内钢筒下端的卡头滑动配合;外钢筒内壁上端装有挡圈，其特征为上端圆弧过渡、下端平齐状。4.根据权利要求1所述的一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:所述上向心关节包括上向心关节轴承、上轴承座，所述上向心关节轴承安装在所述上轴承座上，所述上关节轴承与内钢筒同轴配合，所述上向心关节轴承下端与内钢筒台阶上端配合，上向心关节轴承下端用上螺母固定;所述的下向心关节包括下向心关节轴承、下轴承座，所述下向心关节轴承安装在所述下轴承座上，所述下向心关节轴承与外钢筒同轴配合，所述下向心关节轴承上端与外钢筒台阶下端配合，下向心关节轴承下端用下螺母固定。5.根据权利要求1所述的一种非平面爬壁机器人吸附贴合机构，其特征在于:所述上连接板与吸附机构相连接，所述下连接板固定在爬壁机器人底板上。
【文档编号】B62D57/02GK205417840SQ201521007770
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月8日
【发明人】陈广庆, 张萌萌, 王明鹏, 王峰, 纪德恒, 唐小庆, 姜黎君
【申请人】山东科技大学