一种吸力可调的履带式爬壁机器人的制作方法

本发明涉及爬壁机器人技术领域，尤其涉及一种吸力可调的履带式爬壁机器人。

背景技术：

大型球罐的焊缝打磨和船舶等大型钢质表面除锈、喷漆作业历来是人工作业，既危险，效率又低。采用爬壁机器人代替人工进行上述作业，可大大减少危险性。现有的钢材大多都是添加了不同成分、不同比例的合金，导磁率不完全相同，但是现有的爬壁机器人的磁力大小不可改变，如遇到导磁性较低的钢材，便有可能发生爬壁机器人坠落的意外事故，即使不会完全损坏，也对机器人的性能产生影响，大大的缩减了机器人的寿命。专利号为zl200920247834.7的中国专利公开了一种船舶壁面除锈爬壁机器人，专利号为zl201010191649.8的中国专利公开了一种用于干、湿环境的磁隙式爬壁机器人，这两种机器人分别采用永磁与真空混合吸附方式和永磁间隙与真空混合吸附方式，但这两种爬壁机器人在工作过程中，吸附力都是不可调节的，针对不同的壁面，不同的工作环境时，适应性比较差。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种吸力可调的履带式爬壁机器人。该机器人通过自行设计的滑动变阻器结构来改变接入串联电路中电阻的大小，用两个弹簧实现实时改变电阻，两个弹簧自然状态下处于平衡状态，施加外力后(旋入螺杆)平衡被打破，滑片被拉动，改变了电阻，从而改变了吸力，实现吸力可调的目的，能够针对不同的壁面，不同的工作环境，调节合适的吸附力，减少机器人坠落风险。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种吸力可调的履带式爬壁机器人，包括机器人本体、履带和行走轮，机器人本体上设有行走轮，履带和多个行走轮之间通过卡槽、轮齿配合连接，多个行走轮支撑一个履带；其特征在于：

所述行走轮的外壁上沿圆周方向均匀开设有若干数量的安装槽，每个安装槽内均嵌有电磁铁；行走轮中心通过相应的轴与机器人本体连接，在行走轮的内部设有安装腔，安装腔的内部设有滑动变阻器本体，滑动变阻器本体上设有金属棒，金属棒上滑动连接有滑片，滑片的一端与滑动变阻器本体的一侧壁之间通过第一弹簧连接，滑片的另一端连接有套筒，套筒的下端开设有第一通孔，在滑动变阻器本体另一侧与滑片之间的金属棒穿过套筒的第一通孔，且套筒能沿着金属棒来回移动，套筒的内部底壁与侧壁之间倾斜连接第一连接杆，第一连杆的最低点靠近滑片所在一侧，第一连接杆上活动套接有套环，套环的外圈连接有第二连接杆，第二连接杆的上部贯穿限位板，限位板下方的第二连接杆上固定安装有限位块，且限位块与限位板之间的第二连接杆上套接第二弹簧；所述限位板固定在安装腔的内壁上；第二连接杆的顶端的安装腔内安装有滑轮，第二连接杆远离套环的一端连接有连接线，且连接线远离第二连接杆的一端绕过滑轮并与螺杆连接；所述螺杆的一端螺纹连接安装腔的侧壁，另一端贯穿安装腔并伸出行走轮由螺帽固定；在安装腔内还固定有电源，电源、若干数量的电磁铁、滑片和滑动变阻器本体通过导线组成串联电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构简单，通过加入滑动变阻器本体、金属棒、滑片、第一弹簧和套筒等，旋入螺杆，使连接线发生移动，连接线带动第二连接杆上升或下降，使套环在第一连接杆上滑动，在第一弹簧的作用下，滑片发生移动，电阻的大小被改变，带动电流大小的改变，使电磁铁的磁力大小发生改变，此组合结构，操作简单方便，通过改变电阻的大小带动电流的改变，达到改变电磁铁磁力大小的目的，以适应不同导磁性的壁面，使机器人稳定作业，减少损伤，提升寿命。

本发明中通过控制螺杆旋入转动方向实现第二连杆的上升或下降，进而使相应的吸附力增强或降低；当壁面导磁性较强时，如果轮子吸附力太大，会增大行走的阻力，需要适当降低吸附力。

附图说明

图1为本发明吸力可调的履带式爬壁机器人一种实施例的右视结构示意图；

图2为图1中a部分的结构放大图；

图3为本发明吸力可调的履带式爬壁机器人一种实施例的行走轮2的图。

图中：机器人本体1、行走轮2、安装槽3、电磁铁4、安装腔5、滑动变阻器本体6、金属棒7、滑片8、第一弹簧9、套筒10、第一连接杆11、套环12、限位块13、第二弹簧14、第二连接杆15、连接线16、滑轮17、螺杆18、限位板19、电源20。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明吸力可调的履带式爬壁机器人(简称机器人，参见图1-3)包括机器人本体1、履带(图中未标出)和行走轮2，机器人本体1上设有行走轮2，履带和多个行走轮之间通过卡槽、轮齿配合连接，多个行走轮支撑一个履带；

所述行走轮2的外壁上沿圆周方向均匀开设有若干数量的安装槽3，每个安装槽内均嵌有电磁铁，所述安装槽的形状为圆柱体；行走轮2中心通过相应的轴与机器人本体1连接，在行走轮的内部设有安装腔5，安装腔5的内部设有滑动变阻器本体6，滑动变阻器本体6上设有金属棒7，金属棒7上滑动连接有滑片8，滑片8的一端与滑动变阻器本体6的一侧壁之间通过第一弹簧9连接，滑片8的另一端连接有套筒10，套筒10的下端开设有第一通孔，在滑动变阻器本体另一侧与滑片之间的金属棒穿过套筒的第一通孔，且套筒能沿着金属棒来回移动，套筒10的内部底壁与侧壁之间倾斜连接第一连接杆11，第一连杆的最低点靠近滑片8所在一侧，第一连接杆11上活动套接有套环12，套环12的外圈连接有第二连接杆15，第二连接杆15的上部贯穿限位板19，限位板下方的第二连接杆15上固定安装有限位块13，且限位块13与限位板19之间的第二连接杆上套接第二弹簧14；所述限位板19固定在安装腔的内壁上；第二连接杆15的顶端的安装腔内安装有滑轮17，第二连接杆15远离套环12的一端连接有连接线16，且连接线16远离第二连接杆15的一端绕过滑轮17并与螺杆18连接；所述螺杆18的一端螺纹连接安装腔5的侧壁，另一端贯穿安装腔5并伸出行走轮2由螺帽固定，能防止机器人本体1在行走中螺杆18脱落；在安装腔5内还固定有电源20，电源20、若干数量的电磁铁4、滑片8和滑动变阻器本体6通过导线组成串联电路。

当滑片8和滑动变阻器本体6靠近套筒10的一侧接入串联电路中时，滑片8右移，则串联电路中的电阻降低，电流增大，相应能增加吸附力；当滑片8左移时，则串联电路中的电阻增大，电流减小，相应能减小吸附力。当滑片8和滑动变阻器本体6远离套筒的一侧接入串联电路中时，当滑片8右移时，则串联电路中的电阻增大，电流减小，相应能减小吸附力；当滑片8左移时，则串联电路中的电阻降低，电流增大，相应能增加吸附力。因此通过控制螺杆的转动旋入方向及滑动变阻器本体接入电路端点位置的不同，能够控制吸附力是增强还是减小。

本发明的进一步特征在于所述行走轮2共有四个，以机器人本体为中心对称分布，能够保持机器人本体处于平衡，每个行走轮2上的安装槽3的数量均为二十四个，二十四个安装槽构成环形，保证行走轮在转动过程中能够良好、均匀地吸附，使电磁铁4与铁磁性壁面吸附更加牢固。

本发明的进一步特征在于第一连接杆11与套筒10的侧壁之间的夹角为30-45度。该角度能够平衡第一弹簧和第二弹簧的弹力，保证弹簧不在外力作用下产生移动，从而不会改变吸力；如果角度过大，第一弹簧将会在自然状态下，拉动套筒向左移动，当角度过小时，即便有外力拉动第二弹簧，第一弹簧的拉力也不足以拉动套筒向左移动。

本发明的进一步特征在于所述安装腔5为长方体，上下各为上壁和下壁，四周的四个面皆为侧壁，螺杆18一端固连一个侧壁，另一端贯穿对面的侧壁。

本发明机器人中限位板19的安装位置是根据第二弹簧14和连接杆15的长度而定；关于多个行走轮整体的布局要保证机器人本体处于平衡状态为前提，具体的空间布局和个数都可以根据实际想要达到的效果进行设计，行走轮的数量可以为四个、三个、六个等，布局方式也可以根据所需适应的不同工况进行选择。

本发明机器人的工作原理是：在初始状态时，两个弹簧(第一弹簧和第二弹簧)处于自然状态下，即平衡状态，此时套筒10未与滑片8连接的一端侧壁与滑动变阻器本体6的另一端之间具有一定间隙，保证在进行调节时套筒能在金属棒上移动一定的距离，从而能达到调节电阻的目的。

首先将机器人本体1与外接控制箱连接，通过电线远程控制机器人本体1行动，机器人本体1通过电磁铁4与铁磁性壁面吸附，从而实现爬壁功能。然后判断壁面导磁性的大小，若导磁性较小，则旋入螺杆18，通过控制螺杆旋入转动方向使第二连杆15上升，进而增强相应的吸附力；若导磁性较强，则控制螺杆反向旋入，使第二连杆15下降，进而降低相应的吸附力；

旋入螺杆18，缠绕连接线16，使连接线16发生移动，连接线16带动第二连接杆15上升或下降，使套环12在第一连接杆11上滑动，在第一弹簧9的作用下，滑片8发生移动，使接入串联电路中的电阻的大小被改变，带动电流大小的改变，进而使电磁铁4的磁力大小发生改变，此组合结构，操作简单方便，通过改变电阻的大小带动电流的改变，达到改变电磁铁4磁力大小的目的，以适应不同导磁性的壁面，使机器人稳定作业，减少损伤，提升寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围之内。

本发明未述及之处适用于现有技术。