一种爬壁机器人行走机构的制作方法

本实用新型涉及爬壁机器人技术领域，尤其是涉及一种爬壁机器人行走机构。

背景技术：

船舶涂装是造船的重要步骤，也是关键环节，船舶在使用过程中，船身长时间处于恶劣腐蚀坏境中，海水的侵蚀会使船身锈蚀，加速船舶的损坏。船舶涂装不但可以改变船舶的外观，还可以阻挡海水对船舶的侵蚀，延长船舶的使用寿命。

公布号为cn104959258a的发明专利提供了一种爬壁机器人装置，包括框体以及设置在框体上的行走机构，行走机构包括设置在框体上的吸附单元以及驱动轮，吸附单元将框体吸附在船体表面，驱动轮通过电机驱动转动，从而带动整个爬壁机器人在船舶表面移动，现有技术中，吸附单元主要由永磁铁组成。

上述技术方案存在以下缺陷：为保证车身整体结构的稳定性，永磁铁固定在框体中心位置，但是由于船舶表面存在曲面，在框体行走过程中，位于框体中部的永磁铁极易与船舶表面接触从而吸附在船舶表面上，此时框体即被固定住，吸附住的永磁铁不仅会阻止框体移动，而且想要将其与船舶分离也十分费力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种爬壁机器人行走机构，可以避免行走过程中永磁铁与船舶表面接触从而避免框体被固定在船舶表面。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：一种爬壁机器人行走机构，包括框体以及设置在框体底部的若干永磁铁，所述框体包括两个对称设置的外侧板，两个所述外侧板上设有若干组行走轮，所述框体内设有驱动行走轮转动的驱动装置，所述永磁铁与每组行走轮对应设置，所述永磁铁的中轴线与对应的行走轮轴线平行且位于同一竖直平面内。

通过采用上述技术方案，将永磁铁设置在两个行走轮中间并且中轴线与行走轮轴线对齐，不管框体移动到船舶表面何处，永磁铁到船舶表面的距离均是不变的，即永磁铁底面到行走轮最低点的距离不变，在框体移动的过程中，可以保证永磁铁始终不会与船舶表面接触，从而有效的避免框体被永磁铁固定在船舶表面上，提高了爬壁机器人的适应性以及工作过程的稳定性。

本实用新型进一步设置为：两个所述外侧板之间设有两个内侧板，所述外侧板与对应的内侧板通过第二连杆固定，所述驱动装置包括固定设置在两个内侧板之间的两个驱动电机，两个所述驱动电机相背设置，所述驱动电机的输出轴与对应侧的行走轮通过链传动连接。

通过采用上述技术方案，在链传动的作用下，两个驱动电机分别驱动同侧所有行走轮同步转动，通过分别控制两个驱动电机转动或者停止，即可实现框体的行走以及转向，操控十分方便。

本实用新型进一步设置为：两个所述内侧板之间设有支撑杆，所述支撑杆与永磁铁对应设置，所述支撑杆上设有用于固定永磁铁的固定件，所述支撑杆两端分别与对应内侧板连接。

通过采用上述技术方案，安装完毕之后，支撑杆不仅可以对两个内侧板起到支撑作用，稳定实现内侧板的固定，通过固定件实现永磁铁的固定，也可以方便安装以及拆卸永磁铁，简化结构，减轻框体整体重量。

本实用新型进一步设置为：所述固定件包括沿竖直方向设置的固定螺栓，所述固定螺栓贯穿支撑杆后与永磁铁螺纹连接。

通过采用上述技术方案，采用固定螺栓将用磁铁固定住，不仅可以十分稳定的实现永磁铁与支撑杆的固定，而且拆卸以及安装均十分方便，方便维护。

本实用新型进一步设置为：所述外侧板的外侧面上设有u形杆，所述u形杆两端分别固定在外侧板长度方向两端且顶部高于外侧板。

通过采用上述技术方案，u形杆不仅可以对外侧板起到支撑作用，提高框体的结构强度，而且在框体行走过程中，u形杆以及横杆可以对框体起到保护，当维修时，将框体翻转之后，u形杆还可以对整个框体起到支撑作用，方便维护；并且万一爬壁机器人从工作表面上脱落，u形杆可以先与地面撞击，起到一个牺牲、缓冲的作用，以防爬壁机器人直接摔坏。

本实用新型进一步设置为：所述外侧板底部与行走轮的转轴对应设有开口槽，所述外侧板外部沿外侧板长度方向可拆卸固定有覆盖开口槽的安装板，所述行走轮的转轴一端与内侧板转动连接，另一端穿过开口槽后与安装板转动连接。

通过采用上述技术方案，当想要拆卸行走轮时，只需要将安装板拆卸下来，即可实现行走轮的转轴的一端的拆卸，进而可以将行走轮从内侧板与外侧板之间取出，这样在维护时，不需要拆卸外侧板，也可以实现行走轮的拆卸以及更换。

本实用新型进一步设置为：所述永磁铁采用磁阵列方式，其阵列形式为halbach阵列。

通过采用上述技术方案，以halbach阵列进行排列，能提供更强的磁场以及更大吸力，使用这种阵列方式产生的磁场近乎单面磁场，即磁铁的一面磁场很强，产生吸力，另一面几乎没有磁场，这对整个机器人中其他电气元件以及驱动电机来说产生的电磁影响更小，系统工作更加安全。

本实用新型进一步设置为：所述外侧板以及内侧板上设有镂空部，所述行走轮外包覆有柔性材料。

通过采用上述技术方案，镂空部可以有效减轻框体重量，柔性材料如橡胶垫，一方面可以增大行走轮与船舶之间的摩擦力，有效避免行走轮在行走过程中出现打滑现象，从而有效提高行走过程中的稳定性；另一方面可以保护工作表面不受破坏，减少爬壁机器人在清洗过程中对工作表面产生损伤的可能。

本实用新型进一步设置为：所述永磁铁沿长度方向的两边设有倒角。

通过采用上述技术方案，倒角可以减少永磁体沿长度方向两边的高度，而这两边又正是距离行走轮较远端，因此这样的设置可以减少永磁体与曲面或不规则面碰触的可能，提高爬壁机器人在曲面或不规则面上的行走稳定性。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.将永磁铁设置在行走轮之间并且关于行走轮对应设置，可以有效避免爬壁机器人在行走过程中，永磁铁与船舶表面接触的可能，从而提高了爬壁机器人的适应性以及可靠性；

2.通过设置内侧板以及外侧板，不仅可以十分稳定的实现各个部件的安装，同时有效的简化了框体结构，减轻框体重量，降低了负载，操控以及搬运十分方便。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是图1的底部结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是本实用新型的链传动结构示意图。

图5是图4的底部结构示意图。

图中，1、框体；2、外侧板；21、第一连杆；22、u形杆；23、横杆；3、内侧板；31、第二连杆；4、行走轮；41、橡胶垫；5、永磁铁；51、支撑杆；52、固定螺栓；53、倒角；6、驱动电机；61、链传动；7、开口槽；71、安装板；8、减重孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，一种爬壁机器人行走机构，包括框体1，框体1包括两个对称设置的外侧板2，两个外侧板2之间通过第一连杆21固定连接，第一连杆21设为两个，两个第一连杆21分别设置在两个外侧板2的两端并且靠近外侧板2底部的位置，第一连杆21的两端通过螺栓与外侧板2固定，参照图2，在两个外侧板2上对称设有若干组行走轮4，同一组的行走轮4为两个且对称设置在框体1两侧，即同组的行走轮4是同轴设置的，本实施例中，行走轮4为两组，两组行走轮4分别靠近外侧板2的两端设置，这样在框体1的中部可以形成足够的空间，方便安装其他零部件，在框体1内还设有驱动行走轮4转动的驱动装置，通过驱动装置驱动行走轮4正反转动，即可实现框体1的移动。

参照图2以及图3，为实现框体1与船舶表面的吸附，在框体1内还设有若干永磁铁5，永磁铁5与框体1固定连接，每组行走轮4对应一个永磁铁5，永磁铁5设置在同一组的两个行走轮4之间，永磁铁5的中轴线与对应的行走轮4轴线平行且位于同一竖直平面内，这样不管框体1移动到船舶表面何处，由于永磁铁5底面到行走轮4最低点的竖直距离不变，因此永磁铁5到船舶表面的距离均是不变的，所以在框体1移动的过程中，可以保证永磁铁5始终不会与船舶表面接触，从而有效的避免框体1被永磁铁5固定在船舶表面上。永磁铁5沿长度方向的两边均设有倒角53，倒角53的倾斜度设置为5~15°，这样永磁体5沿长度方向两边的厚度较小，因此爬壁机器人在行走过程中遇到曲面或不规则表面时，可以大大减少永磁体5沿长度方向的两边与船舶表面接触、吸附的可能，以提高爬壁机器人在曲面或不规则面上的行走稳定性。

参照图2，为方便安装永磁铁5，在两个外侧板2之间设有两个内侧板3，行走轮4设置在内侧板3与外侧板2之间，内侧板3与外侧板2平行设置，内侧板3的面积小于外侧板2面积，外侧板2与对应的内侧板3通过第二连杆31固定，第二连杆31的两端通过螺栓与内侧板3或者外侧板2固定，参照图4，在两个内侧板3之间设有支撑杆51，支撑杆51与永磁铁5对应设置，支撑杆51设置在永磁铁5的正上方，支撑杆51上设有用于固定永磁铁5的固定件，支撑杆51两端分别与对应内侧板3通过螺栓固定连接，支撑杆51不仅可以对两个内侧板3起到支撑作用，稳定实现内侧板3的固定，同时也可以方便安装以及拆卸永磁铁5，简化结构，减轻框体1整体重量，方便操控。

参照图4，为方便将永磁铁5从支撑杆51上拆卸下来，固定件包括沿竖直方向设置的固定螺栓52，固定螺栓52为两个分别设置在支撑杆51两端，固定螺栓52贯穿支撑杆51后与永磁铁5螺纹连接，采用固定螺栓52将永磁体5固定住，不仅可以十分稳定的实现永磁铁5与支撑杆51的固定，而且拆卸以及安装均十分方便，方便维护。

参照图4，为提高框体1行走过程的灵活性，驱动装置包括固定设置在两个内侧板3之间的两个驱动电机6，两个驱动电机6沿框体1宽度方向设置，两个驱动电机6分别设置在内侧板3长度方向的两端，并且两个驱动电机6相背设置，驱动电机6的输出轴与对应侧的驱动轮通过链传动61连接，两个驱动电机6可以分别驱动同侧所有行走轮4同步转动，通过分别控制两个驱动电机6转向和转速，即可实现框体1的行走以及转向，操控十分方便。

参照图4以及图5，为稳定实现行走轮4的驱动，链传动61设置在内侧板3以及外侧板2之间，内侧板3以及外侧板2可以对链传动61起到保护作用，避免传动过程中出现卡死现象，链传动61包括设置在驱动电机6输出轴上的主动链轮，在行走轮4的转轴上固定有从动链轮，主动链轮与从动链轮之间通过链条连接。

参照图1以及图2，为提高框体1的防护性能，在两个外侧板2的外侧面上均固定连接有u形杆22，u形杆22两端分别固定在外侧板2长度方向两端且顶部高于外侧板2，两个u形杆22之间固定连接有若干横杆23，横杆23均沿框体1宽度方向设置，横杆23通过焊接或者螺栓连接的方式与u形杆22固定，本实施例中，横杆23为两根，一根设置在u形杆22的顶部，位于外侧板2上方，另一个设置在外侧板2远离喷涂装置的一端，即爬壁机器人的尾端，u形杆22不仅可以对外侧板2起到支撑作用，提高框体1的结构强度，而且在框体1行走过程中，万一爬壁机器人从工作表面上掉落，u形杆以及横杆23可以先与地面撞击，起到一个牺牲、缓冲的作用，以防爬壁机器人撞击地面直接摔坏，因此u形杆22以及横杆23可以对框体1起到保护；当维修时，将框体1翻转之后，u形杆22还可以对整个框体1起到支撑作用，方便维护。

参照图1以及图2，为方便实现行走轮4的拆装，在外侧板2底部与行走轮4的转轴对应设有开口槽7，开口槽7呈方形设置，在外侧板2外部沿外侧板2长度方向设有安装板71，安装板71与外侧板2之间通过螺栓固定，安装板71安装完毕之后覆盖开口槽7，行走轮4的转轴一端穿过开口槽7后与安装板71转动连接，行走轮4的转轴另一端与内侧板3转动连接，当操作者想要拆卸行走轮4时，只需要将安装板71拆卸下来，即可实现行走轮4的转轴的一端的拆卸，进而可以将行走轮4从内侧板3与外侧板2之间取出，这样在维护时，不需要拆卸外侧板2，也可以实现行走轮4的拆卸以及更换。

参照图1以及图2，为方便控制并且提高行走过程中的稳定性，在外侧板2以及内侧板3上设有镂空部，镂空部包括若干减重孔8，减重孔8均布在内侧板3以及外侧板2表面，可以有效减轻框体1重量，此外，在行走轮4外包覆有柔性材料，本实施例中柔性材料优选为橡胶垫41，橡胶垫41可以增大行走轮4与船舶之间的摩擦力，有效避免行走轮4在行走过程中出现打滑现象，并且橡胶垫41具有柔性，可以保护工作表面不受破坏，减少爬壁机器人在清洗过程中对工作表面产生损伤的可能。

此外，参照图2，为提高框体1与船舶之间的吸附力，永磁铁5采用磁阵列方式，其阵列形式为halbach阵列，以halbach阵列设置，永磁铁5能提供更强的磁场以及更大吸力，使用这种磁铁排列方式产生的磁场近乎单面磁场，即磁铁的一面磁场很强，产生吸力，另一面几乎没有磁场，这对整个机器人中其他电气元件以及驱动电机6来说产生的电磁影响更小，系统工作更加安全。

本实施例的实施原理为：使用时，直接将框体1放置到船舶表面，在永磁铁5的磁力作用下，框体1被吸附在船舶表面，由于永磁铁5的磁力是竖直方向的，因此对框体1水平方向移动影响很小，开启驱动电机6，即可驱动行走轮4转动，实现框体1的移动。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。