一种永磁履带的设计方法、永磁履带及攀爬机器人与流程

本发明涉及攀爬机器人技术领域，尤其涉及一种永磁履带的设计方法、永磁履带及攀爬机器人。

背景技术：

目前攀爬机器人，如船舶、钢结构等所用攀爬焊接机器人、管缆攀爬巡检、清洁机器人、救援攀爬机器人等，所用履带均采用固定式永磁履带。在履带板离开作业面时，固定式永磁履带仍具有很大磁力，需要耗费部分功率将履带板提起。因此，目前的固定式永磁履带存在浪费功率，攀爬速度慢等问题。

因此，亟待需要一种永磁履带以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种永磁履带的设计方法，当履带板离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

本发明的第二个目的在于提供一种永磁履带，基于上述永磁履带的设计方法进行设计，当履带板离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

本发明的第三个目的在于提供一种攀爬机器人，通过应用上述永磁履带，当履带板离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种永磁履带的设计方法，永磁履带包括轮组和缠绕在所述轮组上的履带链条，所述轮组包括依次设置的第一转轮、中间转轮和第二转轮；所述履带链条包括履带板和设置在所述履带板内的永磁体，所述永磁体被配置为能够吸附在作业对象的作业面上，所述永磁履带的设计方法包括：

使所述永磁体能够在所述履带板内沿靠近或远离所述作业面的方向移动；

当所述履带板运动至所述第一转轮处时，所述永磁体沿靠近所述作业面的方向移动至所述履带板的底部；

当所述履带板运动至在所述中间转轮处时，所述永磁体保持在所述履带板的底部位置；

当所述履带板运动至所述第二转轮处时，所述永磁体沿远离所述作业面的方向移动。

进一步地，所述履带板上还设置有履带齿，所述履带齿的一端插入所述履带板内且能够沿靠近或远离所述作业面的方向移动，且所述履带齿的一端与所述永磁体相连接，所述永磁履带的设计方法包括：

所述第一转轮能够抵压所述履带齿的另一端并使所述履带齿沿靠近所述作业面的方向移动，以驱动所述永磁体沿靠近所述作业面的方向移动至所述履带板的底部；

在所述中间转轮处，所述履带齿能够恢复至原位，且所述永磁体保持在所述履带板的底部；

所述第二转轮能够抵压所述履带齿的另一端并使所述履带齿沿靠近所述作业面的方向移动，以驱动所述永磁体沿远离所述作业面的方向移动。

一种永磁履带，包括轮组和缠绕在所述轮组上的履带链条，所述轮组包括依次设置的第一转轮、中间转轮和第二转轮；所述履带链条包括履带板和设置在所述履带板内的永磁体，所述永磁体被配置为能够吸附在作业面上，

所述永磁体能够在第一转轮处在所述履带板内沿靠近所述作业面的方向移动至所述履带板的底部；

所述永磁体能够在中间转轮处保持在所述履带板的底部；

所述永磁体能够在第二转轮处在所述履带板内沿远离所述作业面的方向移动。

进一步地，所述履带板上还设置有履带齿，所述履带齿的一端插入所述履带板内；

所述履带板内还设置有动作机构，所述动作机构的一端与所述履带齿插入所述履带板的一端相连接，其另一端与所述永磁体相连接；

所述履带齿能够沿靠近所述作业面的方向移动以通过所述动作机构驱动所述永磁体靠近或远离所述作业面。

进一步地，所述履带齿插入所述履带板的一端的外轮廓上设置有外齿；所述动作机构包括外齿轮、棘轮和传动杆组，所述外齿轮能够与所述履带齿上的外齿相啮合；所述外齿轮的内部设置有斜块，所述棘轮设置在所述外齿轮的内部并与所述斜块相配合；所述传动杆组的一端与所述棘轮转动连接，其另一端与所述永磁体转动连接；所述履带齿能够沿靠近或远离所述作业面的方向移动通过使所述外齿轮转动驱动所述棘轮单向转动。

进一步地，所述履带板内设置有支撑板，所述履带板内还设置有复位件，所述复位件的一端与所述支撑板相抵接，其另一端与所述履带齿相抵接以使所述履带齿恢复至原位。

进一步地，所述支撑板上设置有套筒，所述履带齿伸入所述履带板的一端设置有容纳孔，所述履带齿通过所述容纳孔可滑动地套设在所述套筒上。

进一步地，所述复位件的一端与所述套筒的底部相抵接，其另一端与所述容纳孔的底部相抵接。

进一步地，所述第一转轮设置有第一凹槽，所述第一凹槽的槽底面能够与所述履带齿相抵接；

所述第二转轮上设置有第二凹槽，所述第二凹槽的槽底面能够与所述履带齿相抵接；

所述中间转轮上设置有第三凹槽，所述第三凹槽的深度大于所述履带齿伸出所述履带板的最大高度。

一种攀爬机器人，包括如上所述的永磁履带。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的永磁履带的设计方法，通过使永磁体能够在履带板内移动，并使永磁体在第一转轮处沿靠近作业面的方向移动至履带板的底部，并在中间转轮处保持在履带板的底部，以保持永磁体对作业面的吸附力，防止永磁履带与作业面分离；使永磁体在经过第二转轮处沿远离作业面的方向移动，从而减小了永磁体对作业面的吸附力，以实现减小将履带板提起所需要的功率，减少功率浪费，提高攀爬速度。

本发明提供的永磁履带，基于上述永磁履带的设计方法进行设计，当履带板离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

本发明提供的攀爬机器人，通过应用上述永磁履带，当履带板离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的永磁履带的结构示意图；

图2为本发明提供的履带板和履带节配合的结构示意图；

图3为本发明提供的第一转轮的结构示意图；

图4为本发明提供的第二转轮的结构示意图；

图5为本发明提供的中间转轮的结构示意图；

图6为本发明提供的永磁体在一个状态下的示意图；

图7为本发明提供的永磁体在另一个状态下的示意图。

附图标记：

11-第一转轮；111-第一凹槽；12-中间转轮；121-第三凹槽；13-第二转轮；131-第二凹槽；

2-履带板；

3-永磁体；

4-履带齿；41-外齿；

5-动作机构；51-外齿轮；52-棘轮；53-传动杆组；

6-支撑板；61-套筒；

7-复位件；

8-履带节。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，永磁履带应用在攀爬机器人上以实现攀爬机器人能够在作业对象的作业面上行走并进行作业，如焊接机器人、喷涂机器人等。永磁履带包括轮组和缠绕在轮组上的履带链条，轮组包括依次设置的第一转轮11、中间转轮12和第二转轮13。此外，履带板2上设置有履带齿4，履带齿4能够与轮组相配合，以防止履带链条与轮组分离，保证永磁履带的正常运转。

如图2结合图6所示，履带链条包括履带板2和设置在履带板2内的永磁体3，永磁体3被配置为能够吸附在作业面上。履带链条还包括履带节8，通过履带节8将多个履带板2连接起来，具体为，履带板2设置在履带节8内，两个履带节8转动连接，可根据所需履带链条的长度选择一定数量的履带板2和履带节8。

为解决现有技术中固定式永磁履带所带来的功率浪费、攀爬速度慢等问题，本实施例提供了一种永磁履带的设计方法，该方法包括：使永磁体3能够在履带板2内沿靠近或远离作业面的方向移动；当履带板2运动至第一转轮11处，永磁体3沿靠近作业面的方向移动直至移动至履带板2的底部；当履带板2运动至在中间转轮12处，永磁体3保持在履带板2的底部位置；当履带板2运动至第二转轮13处，永磁体3沿远离作业面的方向移动。

本实施例提供的永磁履带的设计方法，通过使永磁体3能够在履带板2内移动，并使永磁体3在第一转轮11处沿靠近作业面的方向移动至履带板2的底部，从而增大永磁体3对作业面的吸附力；使永磁体3在中间转轮12处保持在履带板2的底部，以保持永磁体3对作业面的吸附力，防止永磁履带与作业面分离；使永磁体3在经过第二转轮13处沿远离作业面的方向移动，从而减小了永磁体3对作业面的吸附力，以实现减小将履带板2提起所需要的功率，减少功率浪费，提高攀爬速度。

示例性地，第一转轮11为主动轮，即第一个转轮，中间转轮12和第二转动为从动轮，且为最后一个转轮。第一转轮11的数量为一个，第二转轮13的数量也为一个，中间转轮12的数量可根据需要设计，具体可以为一个、二个、三个、四个等多个。

优选地，如图3-4所示，第一转轮11设置有第一凹槽111，第一凹槽111的槽底面能够与履带齿4相抵接，第二转轮13设置有第二凹槽131，第二凹槽131的槽底面能够与履带齿4相抵接，从而使第一转轮11和第二转轮13能够驱动履带齿4向下移动，从而使永磁体3靠近或远离作业面。

进一步地，如图5所示，为了防止履带与作业面分离，中间转轮12上设置有第三凹槽121，第三凹槽121的深度大于履带齿4伸出履带板2的最大高度，即中间转轮12不能够与履带齿4相抵接，履带齿4保持原位，永磁体3保持贴合在履带板2的底部，以保持强吸附力。

可选地，永磁履带的设计方法包括：使履带齿4的一端插入履带板2内且能够沿靠近或远离作业面的方向移动，且履带齿4的一端与永磁体3相连接；以实现第一转轮11能够抵压履带齿4的另一端并使履带齿4沿靠近作业面的方向移动，以驱动永磁体3沿靠近作业面的方向移动至履带板2的底部；在中间转轮12处，履带齿4能够恢复至原位，且永磁体3保持在履带板2的底部；第二转轮13能够抵压履带齿4的另一端并使履带齿4沿靠近作业面的方向移动，以驱动永磁体3沿远离作业面的方向移动。简而言之，第一转轮11和第二转轮13能够抵压履带齿4向靠近作业面的方向移动，中间转轮12不能够抵压履带齿4使履带齿4运动。当第一转轮11抵压履带齿4靠近作业面移动时，永磁体3靠近作业面；当履带齿4转动至中间转轮12处使履带齿4复位，且永磁体3保持在履带板2的底部，即保持强吸附力；当履带齿4随履带板2转动至第二转轮13时，第二转轮13重新抵压履带齿4靠近作业面，并带动永磁体3远离作业面，减小吸附力。

为实现上述方法，本实施例提供了一种永磁履带，永磁履带包括轮组和缠绕在轮组上的履带链条，轮组包括依次设置的第一转轮11、中间转轮12和第二转轮13；履带链条包括履带板2和设置在履带板2内的永磁体3，永磁体3被配置为能够吸附在作业面上。永磁体3能够在第一转轮11处在履带板2内沿靠近作业面的方向移动至履带板2的底部；永磁体3能够在中间转轮12处保持在履带板2的底部，保持永磁体3对作业面的强吸附力，防止履带与作业面分离；永磁体3能够在第二转轮13处在履带板2内沿远离作业面的方向移动，减小永磁体3对作业面的吸附力，提高攀爬速度。

可选地，如图6-7所示，履带板2上还设置有履带齿4，履带齿4的一端插入履带板2内；履带板2内还设置有动作机构5，动作机构5的一端与履带齿4插入履带板2的一端相连接，其另一端与永磁体3相连接；履带齿4能够沿靠近作业面的方向移动以通过动作机构5驱动永磁体3靠近或远离作业面。

进一步地，履带齿4插入履带板2的一端的外轮廓上设置有外齿41；动作机构5包括外齿轮51、棘轮52和传动杆组53，外齿轮51能够与履带齿4上的外齿41相啮合；外齿轮51上设置有斜块，棘轮52设置在外齿轮51的内部并与斜块相配合；传动杆组53的一端与内齿轮转动连接，其另一端与永磁体3转动连接；履带齿4能够沿靠近或远离作业面的方向移动以驱动外齿轮51转动，外齿轮51驱动棘轮52单向转动。

具体而言，当履带齿4向下运动过程中带动外齿轮51转动时，棘轮52能够转动并通过传动杆组53带动永磁体3靠近或远离作业面；当履带齿4恢复至原位过程中带动外齿轮51转动时，棘轮52不能够转动，永磁体3保持原位置不动。可选地，履带齿4插入履带板2的一端上设置有蜗杆，蜗杆的外齿41能够与外齿轮51相啮合以驱动外齿轮51转动，从而实现履带齿4的上下运动转换为外齿轮51的旋转运动。

在其他实施例中，履带齿4插入履带板2的一端设置有齿条，齿条的外齿41能够与外齿轮51相啮合以驱动外齿轮51转动，从而实现履带齿4的上下运动转换为外齿轮51的旋转运动。

示例性地，在本实施例中，动作机构5的数量为两个，两个动作机构5对称设置在履带齿4的两侧，传动杆组53分别与永磁体3的两端相连接，以保证永磁体3运动的平稳性。

可选地，在本实施例中，传动杆组53包括两根连杆，其中，一根连杆的一端与棘轮52偏心设置，以实现棘轮52转动时连杆上下运动，另一根连杆与永磁体3相连接。

需要说明的是，外齿轮51和棘轮52的直径和连杆的长度可根据需要进行设计，具体可参考永磁体3的尺寸以及履带的尺寸等参数进行设计。

进一步地，为了能够实现履带齿4能够恢复至原位，履带板2内设置有支撑板6，履带板2内还设置有复位件7，复位件7的一端与支撑板6相抵接，其另一端与履带齿4相抵接以使履带齿4恢复至原位。可选地，复位件7可以是弹簧。

示例性地，支撑板6上设置有通孔以供传动杆组53穿过。此外，支撑板6的高度可根据永磁体3的位移量进行设计。

为了保证履带齿4上下移动的稳定性，支撑板6上设置有套筒61，履带齿4伸入履带板2的一端设置有容纳孔，履带齿4通过容纳孔可滑动地套设在套筒61上，从而实现履带齿4能够沿套筒61滑动。

进一步地，复位件7一端与套筒61的底部相抵接，复位件7的另一端与容纳孔的底部相抵接，将复位件7设置在套筒61和容纳孔内能够保证复位件7的稳定性。

本发明提供的攀爬机器人，通过应用上述永磁履带，当履带板2离开作业面时，能够减少功率浪费，提高攀爬速度。

为了方便理解，本实施例提供的永磁履带工作原理和工作过程如下：

本实施例提供的永磁履带，利用机器人自身重量和磁吸力及相应的机械结构调整永磁体3的位置，当履带板2到第一转轮11时，履带齿4下压将永磁体3放下产生磁吸力，当履带板2到第二转轮13即最后一个转轮时，履带板2再次下压，永磁体3抬起脱离，从而使得履带可以接触时产生磁力，离开时消除磁力，整个动作利用机器自重和磁吸力，不浪费功率，可以提高行走速度，减小耗能。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。