一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人的制作方法

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及为一种爬壁机器人，特别是涉及一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人。该爬壁机器人可应用于各类导磁性壁面（如管道表面、油罐壁面、船舶船体等），能够实现在复杂导磁面上的灵活爬行，并可根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁性壁面上开展相应极限作业（如搭载相应机械臂作业模块后，可代替人工对油罐壁面进行除锈、喷漆、检测等相关作业）。该爬壁机器人装置采用永磁吸附形式与四轮四驱传动方案，基于模块化设计思想，主要由两个相互独立的车体模块构成，各模块间机械电气完全隔离，同时具备独立的防尘防水功能，在狭小受限等特殊作业空间开展作业时，能够根据作业需求实现机器人的快速拆解、运输与对接，在通过非连续作业区域或狭窄运输空间方面具有极强的优势。

背景技术：

国民经济和国防建设等领域随处可见由钢铁等导磁性材料构建的各类大型复杂装备（如石油管道、化工储罐、大型船舶等），为保障装备的安全运转，世界各国每年需投入大量的人力物力对这些装备定期开展清洗、检测等维护作业。目前，世界范围内广泛采用传统的人工作业方法开展相应的检修作业，不仅存在劳动强度大、作业效率低、工作周期长、维护成本高、操作人员易患职业病等问题，而且时常伴有安全事故发生。因此，亟需研发一套可在各类复杂导磁面（如管道表面、油罐壁面、船舶船体等）上灵活爬行，能够根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁面上开展相应检修作业的智能化爬壁机器人系统。

爬壁机器人需重点解决吸附形式与行走机构两个核心问题。针对吸附形式，现有机器人主要采用电磁吸附与永磁吸附两种形式，其中电磁吸附结构相对复杂，作业过程中需消耗额外电能，且存在意外断电造成的安全隐患，故在爬壁机器人上应用相对较少，与电磁吸附相比，永磁吸附具有结构简单、吸附不耗能、不受断电影响等优点。对于行走机构，现有机器人主要采用履带式结构或轮式结构，其中履带式结构相对复杂，运动性能欠佳，特别是在进行转向运动时，由于履带和导磁壁面之间接触面积大，转向阻力大，转向半径大，转向灵活性较差，而轮式结构则具有结构简单、行走速度快、转弯容易等优点，比较适合在各类导磁面上实现灵活移动。

经对现有技术的文献检索发现，申请号 201410628337.7，申请日 2014.11.11 的发明专利公开了一种磁吸附轮式爬壁机器人，其虽采用四轮行走机构与永磁吸附形式，但该机器人四轮由四套电机独立驱动，且通过布置于车体下方的永磁强磁块组实现机器人与导磁面的吸附，不仅结构相对复杂，制造成本较高，而且受磁场特性影响，强磁块组需与导磁面近距布置，限制了机器人的越障性能。更为重要的是机器人不具备防尘防水功能，未考虑模块化设计思想，不可拆分，以致机器人难以通过狭小的运输空间后开展相应作业，限制了机器人的使用范围。

申请号为201410645993.8专利文献涉及的一种磁吸附爬壁机器人，该机器人采用不可拆分的分体式箱体结构，左右两箱体通过固定的转轴连接，实现布置于两箱体永磁履带对导磁曲面的自适应。该机器人虽可在一定程度上解决对导磁曲面的适应问题，但仍存在履带式爬壁机器人不可避免的结构复杂、制造成本高、转向灵活性较差等诸多局限。同时，该机器人也不具备防尘防水功能、不可拆分，以致机器人难以通过狭小的运输空间后开展相应作业，限制了机器人的使用范围。

综上所述，现有爬壁机器人普遍存在运动性能欠佳、结构过于复杂、制造成本较高等诸多问题，同时未考虑模块化设计思想，难以快速拆解、运输与安装，不具备防尘防水功能，以致难以适应各种极限作业空间的作业需求。

技术实现要素：

针对上述技术不足，本发明提出一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，本发明立足于爬壁机器人可根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁面上开展除锈、喷漆、检测等相应极限作业。该爬壁机器人采用永磁吸附形式与四轮四驱传动方案，基于模块化设计思想，主要由两个相互独立的车体模块构成，各模块间机械电气完全隔离，同时具备独立的防尘防水功能，在狭小受限等特殊作业空间开展作业时，能够根据作业需求实现机器人的快速拆解、运输与对接，便于通过非连续作业区域或狭窄运输空间。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，包括两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元，所述两个相互独立的车体模块分为左车体模块和右车体模块，二者结构相同，且外形与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块由左车箱体内的左车箱体驱动电机103通过左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器101与左车箱体前输出轴连接，左车箱体前输出轴通过左车箱体同步带106、左车箱体同步带轮109 、111、与左车箱体后输出轴104连接构成。

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，所述左车箱体由左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手102、左车箱体后端尾部把手107、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101支撑件、左车箱体减速器101固定支座、左车箱体电机驱动器支撑固定支架、左前端盖、左后端盖、定位块阴110、定位块阳119构成；

所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手和左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周，形成一个整体封闭式结构；所述左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定安装在左车箱体上端面和内侧端面上；左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有四个大小不同的防水防爆插头孔，用于车体整体密封式走线和机械与电气的相隔离；

所述左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101支撑件经螺钉固定在左车箱体内部，构成一种笼形结构，将驱动电机103和减速器101放置于笼子内部，不仅能稳定的支撑电机和减速器还能提高车体抗拉抗压强度。

左车箱体电机驱动器支撑固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器支撑固定支架上。左车箱体减速器固定支座上端固定在左车箱体减速器的固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体底部盖板上，用来实现左车箱体减速器的固定与定位。所述左前端盖位于左车箱体前输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖位于左车箱体后输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置；

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，所述左车箱体的左前端盖和左后端盖跟输出轴相接触部位为动静双密封，用于实现左车箱体内部与左车箱体外部环境隔离开；即左车箱体在其与左车箱体上盖板和侧盖板接触的上端面与侧端面均开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖与左后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，其与左车箱体上盖板、侧盖板、左前端盖和左后端盖的连接，通过密封沟槽内布置的O形圈实现车体的整体静密封；在左车箱体前输出轴跟左前盖板相接触位置与左车箱体输出后轴跟左后盖板相接触位置均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封，达到整个车体全封闭式的密封。

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，所述左车箱体后端尾部把手107与左车箱体前端把手上侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手107与右车箱体前端把手上侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，用于左右两车箱体模块拼接在一起，位于左右车箱体前端把手和后端尾部把手107上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，实现左右车箱体的快速便捷拼接；在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉固定有定位块阴110，在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阳119；所述定位块阳119为一带凸起结构，定位块阴110为一带凹陷结构，在定位块阳119和定位块阴110上分布有三组竖直分布的螺纹孔，用于定位块阳119凸起部分跟定位块阴110凹陷部分配合在一起，使左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳119与定位块阴110拧紧固定在一起；穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳119与定位块阴110的结合连接，用于实现左右车箱体的快速拼接。

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，所述左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101固定在一起后，竖直布置在左车箱体驱动电机和左车箱体减速器支撑件105搭建构成的笼形结构内部；左车箱体减速器固定支座108为一“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上101，其底端固定在左车箱体底部盖板上，用于实现将驱动电机103与减速器101的固定与定位；左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器101固定在轴承支座上，左车箱子体输出后轴104与左车箱体输出前轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴104均一端固定左车箱体同步带轮109、111，一端固定轮式永磁吸附单元210、220，两个左车箱体同步带轮109、111间张紧左车箱体同步带106，用于将左车箱体驱动电机输出的力和力矩传递到左车箱体输出后轴104上，实现单侧车体两磁轮210、220的同速转动，实现整个车体的四轮四驱形式。

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，所述轮式永磁吸附单元由环形永磁体217、外侧导磁轭铁211、内侧导磁轭铁213、定位套219和磁轮外侧橡胶212构成，所述环形永磁体217由强磁性材料：钕铁硼制备而成的环状结构，该环状结构为轴向充磁状态，该环形永磁体用于提供产生吸附力的强磁环境；所述外侧导磁轭铁211为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧导磁轭铁211内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合内侧导磁轭铁213侧面四个螺纹孔实现磁轮的装配；内侧导磁轭铁213为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动；内侧导磁轭铁213内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大的那一组环形阵列孔214用于实现环形永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔215，用于通过螺钉实现外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213的固定与定位，外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213均由高磁导率材料：硅钢、铁镍合金制备而成，起到疏导聚拢磁感线的作用。所述定位套219为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一部分套在外侧导磁轭铁211外圆内方轴的外圆上，顶紧外侧导磁轭铁，另一部分套在内侧导磁轭铁213外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁的同轴度；所述环形永磁体217内嵌在外侧导磁轭铁211与内侧导磁轭铁213之间的凹槽内，内侧与外侧导磁轭铁包裹住环形永磁体217侧面和圆柱面；外侧导磁轭铁211经轴端螺钉跟磁轮驱动轴216固定在一起，外侧轭铁211和内侧导磁轭铁213通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧；包覆在外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213外表面上的磁轮外侧橡胶212，用于避免永磁体高温退磁的情况发生，及防止磁轮在转动过程中出现打滑现象。

一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人的制作方法，采用两个相互独立、左右对称的车体模块，两个相互独立、左右对称的车体模块外形和内部结构均以两者连接平面为对称轴呈对称布置，制作的模块化轮式磁吸附爬壁机器人，且两模块间机械和电气完全隔离，同时具备独立的防尘防水功能；

采用的轮式永磁吸附单元为夹心结构，即环形永磁体的侧面和圆柱面被两侧的导磁轭铁充分包裹，并在永磁体的圆柱面留有一宽度的气隙，形成一种夹心结构；环形永磁体其磁感线从N极出发，流经外侧导磁轭铁，穿过导磁性壁面后，流经内侧导磁轭铁，最后流回环形永磁体S极；该夹心式结构，使环形永磁体磁感线聚拢在一起，使磁感线穿过导磁性壁面形成闭合回路，大大改善了环形永磁体磁感线的利用率，使爬壁机器人更牢固地吸附在导磁性壁面上；

采用的四轮四驱运动形式，单侧车体两磁轮同速转动，该机器人左右两侧传动单元均采用同步带传动，车体驱动电机经减速器减速后，将力和力矩传递到车体前输出轴上，车体前输出轴和车体后输出轴平行布置，且均一端固定安装车体同步带轮，另一端固定安装轮式永磁吸附单元；两车体同步带轮间张紧车体同步带，从而将车体前输出轴上的力和力矩传递到车体后输出轴上，从而实现同侧车体两磁轮的同速转动，左右两侧传动相同，实现整个车体的四轮四驱运动形式。

采用的车体整体式密封，所述左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设矩形密封沟槽，在其与前端盖与后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、前端盖和后端盖连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封，前端盖与前输出轴、后端盖与后输出轴相对转动位置的前端盖和后端盖内部均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封，最终达到整个车体全封闭式密封的目的；整体静密封和旋转式动密封使爬壁机器人车体内部和外界环境完全隔离，使得机器人在导磁性壁面上快速爬行时依然能保持良好的密封性，实现了机器人在恶劣环境下的正常作业。

采用的轮式永磁吸附单元由环形永磁体、外侧导磁轭铁、内侧导磁轭铁、定位套、磁轮外侧橡胶构成，其中的环形永磁体由强磁性材料钕铁硼制备而成，用于提供强磁环境，并采用轴向充磁方式；外侧导磁轭铁为柱状“山”字形结构，其中心轴为外圆内方的中空结构，用于磁轮驱动与装配，且外侧导磁轭铁内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合外侧导磁轭铁侧面四个螺纹孔实现磁轮装配过程中的定位于固定；内侧导磁轭铁为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一根外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动。内侧导磁轭铁内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大的那一组环形阵列孔用于实现环形永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔，用于通过螺钉实现外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁的固定与定位，外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁均由高磁导率材料的硅钢、铁镍合金制备而成，起到疏导聚拢磁感线的作用；

采用的定位套为非导磁性材料制成的定位元件，其一端套在外侧导磁轭铁中心位置的外圆内方轴上，另一端套在内侧导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁的同轴度；采用的环形永磁体内嵌在外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁之间的凹槽内，内侧与外侧导磁轭铁包裹住环形永磁体侧面和圆柱面；外侧导磁轭铁经轴端螺钉跟磁轮驱动轴固定在一起，外侧轭铁和内侧导磁轭铁通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧；磁轮外侧橡胶包覆在外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁外表面上，避免产生包覆在永磁体上使得永磁体高温退磁的情况，磁轮外侧橡胶用来增大磁轮摩擦力，防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动；

夹心式轮式永磁吸附单元工作时，环形永磁体的磁感线从N极流出，经外侧导磁轭铁疏导聚拢后，穿过导磁性壁面，流经内侧导磁轭铁，最后流回环形永磁体S极，形成了闭合磁感线回路，提高了磁感线利用率，增大了爬壁机器人在导磁壁面上的吸附力，避免了磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁性壁面上的灵活爬行。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

（1）该发明基于模块化车体设计思想，将爬壁机器人设计为两个结构相同、左右对称的独立车体模块，且两模块间机械和电气完全隔离，两模块均同时具有独立的防尘防水功能。模块化设计使得爬壁机器人在遇到狭小有限空间时，能方便快速的实现拆卸、运输与拼接，有较好的适应性。

（2）轮式永磁体吸附单元，其采用 “夹心”结构，环形永磁体内嵌在导磁轭铁之间的凹槽内，该夹心结构能有效聚拢永磁体的磁感线，使其磁感线穿过导磁性壁面形成闭合磁感线回路，提高了永磁体磁感线的利用率，使得爬壁机器人更牢固的吸附在导磁性壁面上。

（3）该爬壁机器人两侧车体模块均采用同步带传动，实现整个车体四轮四驱的运动形式。车体驱动电机经减速器减速后将力和力矩传递到车体前输出轴上，再经同步带，传递到跟车体前输出轴平行布置的车体后输出轴上，车体前输出轴和车体后输出轴上均安装固定有轮式永磁吸附单元。从而实现同侧车体两磁性驱动轮转速相同，达到车体四轮四驱的运动形式。该传动结构简单紧凑，机器人移动转弯操控简便，有很高的机动性。

(4) 车体整体式密封。车箱体在其与车箱体上盖板和侧盖板接触的上端面与侧端面均开设矩形密封沟槽，在其与前端盖与后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与车箱体上盖板、侧盖板、前端盖和后端盖连接时通过密封沟槽内布置的O形圈实现车体的整体静密封。在左车箱体前输出轴跟前盖板相接触位置与车箱体输出后轴跟后盖板相接触位置均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封。动静双密封使得爬壁机器人在移动攀爬过程中仍具有良好的密封性，实现整个车体全封闭式密封。整体式密封有效防止水、灰尘等杂质的浸入，提高了其适应性和延长了零部件的工作寿命。

附图说明

图1是本发明中轮式永磁吸附单元整体外观轴测图；

图2是本发明轮式永磁吸附单元左视图；

图3是本发明轮式永磁吸附单元右视图；

图4是本发明轮式永磁吸附单元内部剖视图；

图5是本发明定位块阴整体外观轴测图；

图6本发明定位块阳整体外观轴测图；

图7本发明车箱体内部结构俯视图；

图8是本发明车箱体内侧视图；

图9是本发明车箱体与上盖板密封结构图；

图10是本发明车箱体与外侧盖板密封机构图；

图11是本发明车体驱动后轴动密封结构图；

图12是本发明车体驱动前轴动密封结构图；

图中：101左侧箱体减速器、102左侧车箱体外侧把手、103左侧车箱体驱动电机、104左侧车箱体后输出轴、105左侧驱动电机和减速器固定支架、106左侧同步带、107左侧车箱体后端尾部把手、108左侧减速器固定支座、109左侧车箱体前带轮、110定位块阴、111左侧车箱体后带轮、112右侧车箱体后端尾部把手、113右侧驱动电机和减速器固定支架、114右侧车箱体后输出轴、115右侧车箱体驱动电机、116右侧车箱体外侧把手、117右侧箱体减速器、118左侧减速器固定支座、119定位块阳、120右侧车体上盖板密封、121左侧车体上盖板密封、122车体驱动后输出轴静密封、123车体驱动前输出轴静密封、124左侧车箱体驱动后输出轴动密封、125右侧车箱体驱动后输出轴动密封、125左侧车箱体驱动前输出轴动密封、126右侧车箱体驱动前输出轴动密封。211外侧导磁轭铁、212轮体外侧橡胶、213内侧导磁轭铁、214内侧导磁轭铁拆卸孔、215内侧导磁轭铁与外侧导磁轭铁螺纹连接螺钉、216磁轮驱动轴、217环形永磁体、218轴端外侧螺钉、219定位套、210左前磁轮吸附单元、220左后磁轮吸附单元、230右前磁轮吸附单元、240右后磁轮吸附单元。

具体实施方式

如图1至图12所示，一种模块化轮式磁吸附爬壁机器人，立足于爬壁机器人可根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁面上开展除锈、喷漆、检测等相应极限作业。该爬壁机器人采用永磁吸附形式与四轮四驱传动方案，基于模块化设计思想，主要由两个相互独立的车体模块构成，各模块间机械电气完全隔离，同时具备独立的防尘防水功能，在狭小受限等特殊作业空间开展作业时，能够根据作业需求实现机器人的快速拆解、运输与对接，便于通过非连续作业区域或狭窄运输空间。

该模块化轮式磁吸附爬壁机器人主要包括两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元。所述车体模块主要分为左车体模块和右车体模块，二者结构基本相同，且外形尺寸与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块主要由左车箱体、左车箱体驱动电机、左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器、左车箱体前输出轴、左车箱体同步带、左车箱体同步带轮、左车箱体后输出轴构成。

所述左车箱体主要由左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机与减速器的支撑件、左车箱体减速器固定支座、左车箱体电机驱动器固定支架、左前端盖、左后端盖、定位块阴、定位块阳构成。所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手和左车箱体前端把手分别环绕在左车箱体四周相应位置，形成一个整体的半封闭式结构。所述左车箱体上盖板与左车箱体内侧盖板为活动零件，当左车箱体内部的零部件安装完毕后，二者分别安装固定在左车箱体上端面和内侧端面。左车箱体上盖板右下角位置竖直分布有四个大小不同的圆孔，用来实现车体整体密封式走线设计和机械与电气相隔离的功能。所述左车箱体驱动电机与减速器支撑件经螺钉固定在左车箱体内部，搭建成一种笼形结构，不仅能稳定的支撑驱动电机和减速器还能提高车体抗拉与抗压强度，左车箱体驱动电机与减速器置于该笼形结构内。左车箱体电机驱动器固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器固定支架上。左车箱体减速器固定支座上端固定在左车箱体减速器的固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体驱动电机与减速器支撑件上，用来实现左车箱体减速器的固定与定位。所述左前端盖位于左车箱体前输出轴与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖位于左车箱体后输出轴与左车箱体外侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖和左后端盖跟输出轴相接触部位采用动、静双密封，从而实现将左车箱体内部和车体外部环境隔离开。所述左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设有矩形密封沟槽，在其与左前端盖与左后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、左前端盖和左后端盖连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封。在左车箱体前输出轴跟左前盖板相接触位置与左车箱体输出后轴跟左后盖板相接触位置处均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封。最终达到整个车体全封闭式密封的目的。

所述左车箱体后端尾部把手与左车箱体前端把手侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手与右车箱体前端把手侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，当左右两车箱体模块拼接在一起后，位于左右车箱体前端把手和后端尾部把手上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，实现左右车箱体的快速便捷拼接。在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阴，在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阳。定位块阳为一带凸起结构，定位块阴为一带凹陷结构，在定位块阳和定位块阴上均分布有三组竖直分布的螺纹孔，当定位块阳凸起部分与定位块阴凹陷部分配合在一起，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳与定位块阴拧紧。穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳与阴双重固定实现左右车箱体的快速拼接。

所述左车箱体驱动电机和左车箱体减速器固定装配在一起后，竖直布置在左车箱体驱动电机和左车箱体减速器支撑件搭建构成的笼形结构内部。左车箱体减速器固定支座为“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上，其底端固定在左车箱体底盖板上，实现左车箱体驱动电机和减速器的固定与定位。左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器后固定安装在轴承支座上，左车箱子体输出后轴与左车箱体输出前轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴均一端固定安装左车箱体同步带轮，一端固定安装轮式永磁吸附单元，两个左车箱体同步带轮间张紧左车箱体同步带，从而将左车箱体驱动电机输出的力和力矩传递到左车箱体输出后轴上，从而实现单侧车体两磁轮的同速转动，实现整个车体的四轮四驱形式。

所述轮式永磁吸附单元主要由环形永磁体、外侧导磁轭铁、内侧导磁轭铁、定位套、磁轮外侧橡胶构成。所述环形永磁体由强磁性材料（如钕铁硼）制备而成，用于提供强磁环境，并采用轴向充磁方式。外侧导磁轭铁为柱状“山”字形结构，其中心轴为外圆内方的中空结构，用于磁轮驱动与装配，且外侧导磁轭铁内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合外侧导磁轭铁侧面四个螺纹孔实现磁轮装配过程中的定位于固定。内侧导磁轭铁为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一根外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动。内侧导磁轭铁内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大的那一组环形阵列孔用于实现环形永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔，用于通过螺钉实现外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁的固定与定位，外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁均由高磁导率材料（如硅钢、铁镍合金）制备而成，起到疏导聚拢磁感线的作用。所述定位套为由非导磁性材料制成的定位元件，其一端套在外侧导磁轭铁中心位置的外圆内方轴上，另一端套在内侧导磁轭铁外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁的同轴度。所述环形永磁体内嵌在外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁之间的凹槽内，内侧与外侧导磁轭铁包裹住环形永磁体侧面和圆柱面。外侧导磁轭铁经轴端螺钉跟磁轮驱动轴固定在一起，外侧轭铁和内侧导磁轭铁通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧。磁轮外侧橡胶包覆在外侧导磁轭铁和内侧导磁轭铁外表面上，避免产生包覆在永磁体上使得永磁体高温退磁的情况，磁轮外侧橡胶用来增大磁轮摩擦力，防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。

该夹心式轮式永磁吸附单元工作时，环形永磁体的磁感线从N极流出，经外侧导磁轭铁疏导聚拢后，穿过导磁性壁面，流经内侧导磁轭铁，最后流回环形永磁体S极，形成了闭合磁感线回路，提高了磁感线利用率，增大了爬壁机器人在导磁壁面上的吸附力。避免了磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁性壁面上的灵活爬行。

基于模块化车体设计，将爬壁机器人设计为两个相互独立、左右对称的车体模块。两车体模块外形尺寸和内部结构均以两者连接平面为对称轴呈对称布置，且两模块间机械和电气完全隔离，同时具备独立的防尘防水功能。当遇到狭小受限空间时，该机器人的拆卸、运输、组装方便快捷。可根据不同的任务需求选择性搭载不同的机械臂，拆换方便。模块化设计理念提高了爬壁机器人的便携性，便于通过狭小空间（如通过油罐外表面圆孔），提高了其适应性和工作效率。

所述轮式永磁吸附单元采用夹心结构。环形永磁体的侧面和圆柱面被两侧的导磁轭铁充分包裹，并在永磁体的圆柱面留有一定宽度的气隙，形成一种夹心结构。环形永磁体其磁感线从N极出发，流经外侧导磁轭铁，穿过导磁性壁面后，流经内侧导磁轭铁，最后流回环形永磁体S极。该夹心式结构使环形永磁体磁感线聚拢在一起，使磁感线穿过导磁性壁面形成闭合回路，大大改善了环形永磁体磁感线的利用率，使爬壁机器人更牢固地吸附在导磁性壁面上。

该机器人整体采用四轮四驱运动形式，单侧车体两磁轮同速转动。该机器人左右两侧传动单元均采用同步带传动，车体驱动电机经减速器减速后，将力和力矩传递到车体前输出轴上。车体前输出轴和车体后输出轴平行布置，且均一端固定安装车体同步带轮，另一端固定安装轮式永磁吸附单元。两车体同步带轮间张紧车体同步带，从而将车体前输出轴上的力和力矩传递到车体后输出轴上，从而实现同侧车体两磁轮的同速转动，左右两侧传动相同，实现整个车体的四轮四驱运动形式。

车体采用整体式密封，左车箱体在其与左车箱体上盖板接触的上端面开设矩形密封沟槽，在其与前端盖与后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、前端盖和后端盖连接时通过密封沟槽内布置的橡胶O形圈实现车体的整体静密封。前端盖与前输出轴、后端盖与后输出轴相对转动位置的前端盖和后端盖内部均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封，最终达到整个车体全封闭式密封的目的。整体静密封和旋转式动密封使爬壁机器人车体内部和外界环境完全隔离，使得机器人在导磁性壁面上快速爬行时依然能保持良好的密封性，实现了机器人在恶劣环境下的正常作业。

该模块化轮式磁吸附爬壁机器人，具体包括两个相互独立的车体模块和四组结构相同的轮式永磁吸附单元。所述车体模块主要分为左车体模块和右车体模块，二者结构基本相同，且外形尺寸与内部结构均以二者连接平面为中心呈对称布置，其中左车体模块主要由左车箱体、左车箱体驱动电机103、左车箱体电机驱动器、左车箱体减速器101、左车箱体前输出轴、左车箱体同步带106、左车箱体同步带轮109与111、左车箱体后输出轴104构成。

所述左车箱体主要由左车箱体上盖板、左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体内侧盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手102、左车箱体后端尾部把手107、左车箱体前端把手、左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101支撑件、左车箱体减速器101固定支座、左车箱体电机驱动器支撑固定支架、左前端盖、左后端盖、定位块阴110、定位块阳119构成。所述左车箱体外侧盖板、左车箱体底部盖板、左车箱体前端盖板、左车箱体后端尾部盖板、左车箱体外侧把手、左车箱体后端尾部把手和左车箱体前端把手分别布置在左车箱体四周，形成一个整体封闭式结构。所述左车箱体上盖板和左车箱体内侧盖板经螺钉固定安装在左车箱体上端面和内侧端面上。左车箱体上盖板右下角位置竖直排列有四个大小不同的防水防爆插头孔，用来实现车体整体密封式走线设计和机械电气相隔离的功能。所述左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101支撑件经螺钉固定在左车箱体内部，形成一种笼形结构，将驱动电机103和减速器101放置于笼子内部，不仅能稳定的支撑电机和减速器还能提高车体抗拉抗压强度。左车箱体电机驱动器支撑固定支架经螺钉固定在左车箱体底盘内部侧面凸出部位，左车箱体电机驱动器经螺钉固定安装于左车箱体电机驱动器支撑固定支架上。左车箱体减速器固定支座上端固定在左车箱体减速器的固定法兰上，底端经螺钉固定在左车箱体底部盖板上，用来实现左车箱体减速器的固定与定位。所述左前端盖位于左车箱体前输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左后端盖位于左车箱体后输出轴与左车箱体侧盖板相接触的外侧位置，左前端盖和左后端盖跟输出轴相接触部位采用动静双密封，从而实现将左车箱体内部和左车箱体外部环境隔离开。所述左车箱体在其与左车箱体上盖板和侧盖板接触的上端面与侧端面均开设矩形密封沟槽，在其与左前端盖与左后端盖连接处以输出轴为中心开设环形密封沟槽，当其与左车箱体上盖板、侧盖板、左前端盖和左后端盖连接时通过密封沟槽内布置的O形圈实现车体的整体静密封。在左车箱体前输出轴跟左前盖板相接触位置与左车箱体输出后轴跟左后盖板相接触位置均开设有环形密封沟槽，用来放置橡胶O形圈，实现车体旋转式动密封。最终达到整个车体全封闭式密封的目的。

所述左车箱体后端尾部把手107与左车箱体前端把手上侧面位置均竖直排列有一组通孔，右车箱体后端尾部把手107与右车箱体前端把手上侧面位置也同样均竖直排列有一组通孔，当左右两车箱体模块拼接在一起后，位于左右车箱体前端把手和后端尾部把手107上的通孔对正对齐，螺栓穿过该通孔跟螺母配合，实现左右车箱体的快速便捷拼接。在左车箱体底部盖板与左车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阴110，在右车箱体底部盖板与右车箱体内侧盖板相接触位置的底盘中部，经螺钉安装固定有定位块阳119。所述定位块阳119为一带凸起结构，定位块阴110为一带凹陷结构，在定位块阳119和定位块阴110上分布有三组竖直分布的螺纹孔，当定位块阳119凸起部分跟定位块阴110凹陷部分配合在一起，左右车箱体对正组装在一起，再经螺钉将定位块阳119与定位块阴110拧紧在一起。穿过把手侧面通孔的螺栓与螺母以及定位块阳119与阴110实现左右车箱体的快速拼接。

所述左车箱体驱动电机103和左车箱体减速器101安装固定在一起后，竖直布置在左车箱体驱动电机和左车箱体减速器支撑件105搭建构成的笼形结构内部。左车箱体减速器固定支座108为一“凸”字形形状，其上端经左车箱体减速器的固定法兰孔固定在左车箱体减速器上101，其底端固定在左车箱体底部盖板上，实现将驱动电机103和减速器101的固定与定位。左车箱体前输出轴贯穿左车箱体减速器101后固定安装在轴承支座上，左车箱子体输出后轴104与左车箱体输出前轴平行固定在轴承支座上，左车箱体前输出轴和左车箱体后输出轴104均一端固定安装左车箱体同步带轮109与111，一端固定安装轮式永磁吸附单元210与220，两个左车箱体同步带轮109与111间张紧左车箱体同步带106，从而将左车箱体驱动电机输出的力和力矩传递到左车箱体输出后轴104上，从而实现单侧车体两磁轮210与220的同速转动，实现整个车体的四轮四驱形式。

所述轮式永磁吸附单元主要由环形永磁体217、外侧导磁轭铁211、内侧导磁轭铁213、定位套219和磁轮外侧橡胶212构成。所述环形永磁体217为由强磁性材料（如钕铁硼）制备而成的环状结构，并采取了轴向充磁方式，该环形永磁体用于提供产生吸附力的强磁环境。外侧导磁轭铁211为柱状“山”字形结构，在其中心位置固定有用于磁轮驱动与装配的外圆内方中空轴，且外侧导磁轭铁211内侧面有四个环形阵列螺纹孔，用于配合内侧导磁轭铁213侧面四个螺纹孔实现磁轮的装配。内侧导磁轭铁213为柱状“王”字形结构，在其中心位置同样固定有一外圆内方中空轴，用于磁轮装配与驱动。内侧导磁轭铁213内侧面有两组半径不同的环形阵列孔，半径较大的那一组环形阵列孔214用于实现环形永磁体的拆卸与维护，半径较小的那一组环形阵列孔215，用于通过螺钉实现外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213的固定与定位，外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213均由高磁导率材料（如硅钢、铁镍合金）制备而成，起到疏导聚拢磁感线的作用。所述定位套219为一由非导磁性材料制成的定位元件，其一部分套在外侧导磁轭铁211外圆内方轴的外圆上，顶紧外侧导磁轭铁，另一部分套在内侧导磁轭铁213外圆内方轴的外圆上，用于保证外侧导磁轭铁与内侧导磁轭铁的同轴度。所述环形永磁体217内嵌在外侧导磁轭铁211与内侧导磁轭铁213之间的凹槽内，内侧与外侧导磁轭铁包裹住环形永磁体217侧面和圆柱面。外侧导磁轭铁211经轴端螺钉跟磁轮驱动轴216固定在一起，外侧轭铁211和内侧导磁轭铁213通过各自侧面的螺纹孔经螺钉固定拧紧。磁轮外侧橡胶212包覆在外侧导磁轭铁211和内侧导磁轭铁213外表面上，避免产生包覆在永磁体上使得永磁体高温退磁的情况，磁轮外侧橡胶212用来增大磁轮摩擦力，防止磁轮在转动过程中出现打滑现象，实现爬壁机器人在导磁壁面上灵活移动。