可直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人的制作方法

本实用新型涉及到一种磁吸附轮式爬壁机器人，特别是一种可内外直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人。

背景技术：

磁吸附爬壁机器人是一种设计用来在恶劣危险且程序性强的导磁壁面上进行特定作业的一种自动化机械装置，它在造船业、核工业、石化工业等铁磁性结构的环境里受到愈来愈广泛的应用，可以代替人类进行的工作包括喷漆、除锈、探伤检测、加工安装、维修、焊接等多个方面，所以越来越受到人们的重视。

某些探测场合需要爬壁机器人可以过渡直角导磁壁面，但目前国内可自主过渡直角壁面的相关研究较少。中国2008.8.27公开的专利 200720015481.9 “新型爬壁机器人机构”可以做到内直角壁面主动干预下的直角壁面过渡，但无法外直角壁面过渡或自主过渡，且移动速度相对较慢。南京理工大学王华等人在World Congress on Intelligent Control and Automation中的文章 A New Inspection Robot System for Storage Tank 中提出一种六轮双节车体方案，但只能主动干预下的内直角过渡，无法外直角过渡，且车体之间为主动关节，不规则地面适应性差。

技术实现要素：

针对现有技术多为主动直角壁面过渡，且无法外直角壁面过渡等不足之处，本实用新型要解决的问题是寻找一种具备内外直角壁面自主过渡能力的磁吸附爬壁机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案包括：

一种可直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人，包括前车体、后车体、六个主动磁轮、四个辅助磁轮；其特征在于前车体与后车体转动副配合；前车体前端安装有两个主动磁轮、前车体的主磁轮上侧靠前安装有辅助磁轮，后车体安装有四个主动磁轮，后车体的后主磁轮的上侧后端装有辅助磁轮；后车体上安装有针对前车体旋转的限位销，前车体可以绕后车体部分转动。主动磁轮由电机驱动，辅助磁轮可自由转动。轮距和磁轮吸附力关系较大。

可直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人，其特征在于：差速转向，两部电机分别控制左右侧主磁轮的转速大小和方向。

磁轮为一个磁铁轮和两个轭铁轮组成的甲型磁路，磁轮外圆处敷设一层薄橡胶。

前主磁轮和中主磁轮之间车架、中主磁轮和后主磁轮之间车架分别为倒V形。

本实用新型的有益结果是实现了一种具备导磁直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人。

附图说明：

图1 爬壁机器人主视图

图2 图1的俯视图

图3为爬壁机器人由水平面到铅垂壁面的内直角导磁壁面过渡示意图，其他内直角导磁壁面过渡类似。

图1中：1 前辅助磁轮，2 前辅助磁轮支架，3前车体，4前主磁轮，5前车体传动过渡轴，6后车体前主磁轮，7后车体传动过渡轴，8后车体后主磁轮，9后车体，10 后车体辅助磁轮，11后车体电源支架，12前后车体转动限位销，13电机。

图4为爬壁机器人外直角导磁壁面过渡示意图。

具体实施方式

本实用新型可直角壁面自主过渡的磁吸附爬壁机器人机构包括：前车体、后车体、六个主动磁轮、四个辅助磁轮。

磁轮由两个轭铁轮和一个磁铁轮组成的甲型磁路组成。

六个主动磁轮分别由左右两侧电机驱动，辅助磁轮自由旋转。前车体车架与后车体车架分别为倒V形，如此可以避免爬壁机器人过渡外直角壁面时与车体的干涉。

前后车体转动限位销12使得前车体仅能向上方转动特定角度。

图3为爬壁机器人由水平面到铅垂面的内直角导磁壁面过渡示意图，其他直角导磁壁面过渡类似。

a图中爬壁机器人主动磁轮由电机驱动，向前运动，至前辅助磁轮接触铅垂导磁面时，前车体受后车体的主动磁轮推力和墙面对前辅助磁轮的推力，两推力形成逆时针力矩，力矩迫使前车体绕后车体转动，前主磁轮抬起进而脱离水平面；此时机器人继续前进，前辅助磁轮处于吸附状态，前主磁轮悬空，前后车体夹角由180度变小。

b图中机器人继续前进，直至前主磁轮吸附于铅垂壁面，此时前主磁轮与前辅助磁轮均吸附于铅锤壁面；当机器人后车体继续前进时，后车体的推力对前车体形成逆时针力矩，壁面和前辅助磁轮之间吸附力对前车体形成顺时针力矩，逆时针力矩大于顺时针力矩，进而使前辅助磁轮脱离铅锤壁面，机器人继续前进，前后车体夹角继续变小。

c图中机器人前车体继续沿铅锤壁面爬行、后车体继续向前运动，前后车体夹角越来越小；当前车体与后车体上的限位销12接触时，前车体无法继续绕后车体转动；此时，在前主磁轮拉力和后磁轮推力形成的逆时针力矩下，中主磁轮脱离水平壁面，车体继续前进，此时前后车体夹角保持不变，中主磁轮呈悬空状态。

d图中机器人后车体继续前进，前主磁轮继续沿铅锤壁面爬行，直至中主磁轮吸附铅垂壁面；然后前主磁轮和中主磁轮继续沿铅锤壁面爬行，后主磁轮继续前进，前车体离开限位销，前后车体夹角变大。

e图中前主磁轮和中主磁轮继续沿铅锤壁面爬行，后主磁轮继续沿水平面前进，前后车体夹角变大，同时后车体与水平面夹角变大，直至后辅助磁轮接触水平面；此时后主磁轮在前主磁轮和中主磁轮的拉力下脱离水平面呈悬空状，但后辅助磁轮依然吸附于水平壁面。

f图中前主磁轮和中主磁轮继续沿铅锤壁面爬行，后车体继续前进直至后主磁轮吸附于铅垂壁面；此时，前后车体夹角复原为180度，后辅助磁轮依然吸附于水平壁面。前中后主磁轮继续沿铅锤壁面爬行，其驱动力大于后辅助磁轮与水平面的吸附力，促使后辅助磁轮脱离水平面；此时爬壁机器人完全运行在铅垂壁面上。

图4为爬壁机器人外直角导磁壁面过渡示意图。高吸附力磁轮和独特的倒V形车体，使得爬壁机器人能自主过渡外直角壁面。