一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构制造技术

本发明专利技术属于爬壁机器人技术领域，尤其是一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构。本发明专利技术采用履带式和轮式运动机构结合起来，在导磁壁面及壁面上的障碍物上行走时，互相配合运动，运动过程中，增大了爬壁机器人的吸附力、负重能力和越障能力，增强了其行走越过障碍的安全性和灵活性，提高了工作效率，节约了工作成本。

Obstacle avoidance mechanism of magnetic wheel crawler wall climbing robot

The invention belongs to the technical field of wall-climbing robot, in particular to a barrier-climbing mechanism of a magnetic suction wheel-crawler wall-climbing robot. The invention adopts the combination of crawler type and wheeled motion mechanism, and when walking on the magnetic conducting wall and obstacles on the wall, it cooperates with each other in motion. During the movement process, the adsorption force, load bearing capacity and obstacle-crossing ability of the wall-climbing robot are increased, the safety and flexibility of the walking obstacle-crossing are enhanced, and the work efficiency is improved. The work cost is saved.

【技术实现步骤摘要】
一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构
本专利技术属于爬壁机器人
，尤其是一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构。
技术介绍
磁吸爬壁机器人是移动机器人领域的一个分支，它把地面移动机器人技术与磁吸附技术结合起来，可在钢质导磁壁面上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务，大大扩展了机器人的应用范围。目前，磁吸爬壁机器人主要应用于核工业、石化工业、造船业、水下、消防部门及侦查活动等，对于石化工业、电厂、造船业水下作业等行业中工作面的清洗和检测工作，由人工来完成，工人的工作环境恶劣且有一定的危险，工作效率也很低。磁吸爬壁机器人的使用将很大程度降低危险行业的人力成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率。中国专利文献CN102923205B公开了一种管道形锅炉管壁焊接用爬壁机器人行走机构，包括轴向行走机构、周向行走机构和磁吸附机构，所述轴向行走机构装在底盘上，周向行走机构装在底盘两侧，磁吸附机构装在底盘下方；本专利技术采用履带式运动机构和轮式运动机构具有较强的负载能力，同时磁吸附机构采用双稳态永磁结构来实现通磁和断磁两种状态的切换，磁力的变化是逐步可调的，和整个机构在轴向运动时所要克服的阻力成正比，避免了阻力过大影响机器人行走的特点，增加了爬壁机器人行走的安全性和灵活性，满足管道形锅炉管壁焊接过程中对焊接机器人在管道形锅炉管壁圆周切线方向和管道轴线方向双向移动的同时又具有较高吸附力的要求，提高了工作效率。目前，磁吸爬壁机器人主要有轮式磁吸爬壁机器人、履带式磁吸爬壁机器人及其他磁吸类爬壁机器人。轮式吸附装置包括两个或多个永磁轮，磁性轮由永磁体和轭铁构成，在工作时磁轮与导磁壁面之间构成闭合的磁路，该类型的机器人的优点是吸附装置和驱动机构结合在一块，结构上比较简单，爬行速度快、控制灵活，其缺点是磁轮与壁面之间的接触面积小，吸附力比较小，不能负重，易脱落。履带式磁吸爬壁机器人一般采用单车双履带结构，在链条上镶嵌永磁单元为机器人提供爬行时所需的吸附力，其优点是吸附力大，有一定越障能力，缺点是运动不灵活，不易转弯，转弯时易划伤壁面。其它类有足式、仿生类、电磁式等，因其对使用环境要求较高不能满足人们的作业需求并没有被广泛使用。现有轮式磁吸爬壁机器人由于磁轮与壁面接触面积小吸附力弱，易导致吸附不稳发生脱落且不能负重，限制其使用范围，且在越障时易因为吸附力弱发生翻车脱落；而现有履带式磁吸爬壁机器人不易转向，且转向时易划伤壁面，对于有涂层类壁面无法使用此类爬壁机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构，所述的越障机构采用永磁体轮与磁性履带相结合的方式，在钢质导磁壁面及壁面上的障碍物上行走时，互相配合运动，运动过程中增大爬壁机器人的吸附力、负重能力和越障能力，也解决其运动不灵活、不易转向且转向时易划伤导磁壁面的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构，所述的越障机构包括水平平行放置的前后永磁体轮车架，永磁体轮车架的两侧分别水平固定设置有履带车架；永磁体轮从动轮支架一端轴承转动安装在前永磁体轮车架中部，另一端固定安装左斜齿轮，其底部固定设置有永磁体轮从动轴，永磁体轮从动轴两端分别轴承转动安装永磁体轮从动轮，左斜齿轮与调高齿轮一侧啮合，调高齿轮另一侧与右斜齿轮啮合，右斜齿轮安装在永磁体轮驱动轮支架一端，另一端轴承转动安装在后永磁体轮车架中部，其底部固定设置有永磁体轮驱动轴，永磁体轮驱动轴两端分别轴承转动安装永磁体轮驱动轮，永磁体轮驱动轮及从动轮都包括轭铁，轭铁外嵌套设永磁铁圈，永磁铁圈外包覆有橡胶圈，轭铁嵌套在永磁体轮驱动轮及从动轮轴承外圈上；调高齿轮固定安装在调高齿轮轴一端上，调高齿轮轴另一端依次连接调高减速器、调高电机，调高减速器、调高电机固定安装在调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座上，调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座上还安装有工作机械臂、永磁体轮驱动轮驱动电机及永磁体轮驱动轮减速器，永磁体轮驱动轮驱动链条一端与永磁体轮驱动轮减速器输出端连接，另一端连接永磁体轮驱动轴；履带车架上均布设置有张紧弹簧，张紧弹簧顶部转动安装有履带上导向轮，履带车架前部转动安装有履带从动轮，其后部转动连接有履带驱动轮，履带车架底部均布固定安装有履带下导向轮组连接轴承，履带下导向轮组连接轴承与履带下导向轮组安装架竖直方向转动连接，履带下导向轮组安装架两端分别转动安装有履带下导向轮，橡胶履带依次套设在履带上导向轮、履带从动轮、履带下导向轮及履带驱动轮上转动链接，履带驱动轮中心处固定设置的履带驱动轮驱动轴一端向永磁体轮车架侧延伸出来且其上设置履带驱动轮从动链轮，履带驱动轮从动链轮与履带驱动轮驱动链条一端连接，履带驱动轮驱动链条另一端与履带驱动轮驱动链轮连接，履带驱动轮驱动链轮安装在履带驱动轮减速器输出轴上，履带驱动轮减速器与履带驱动轮驱动电机输出端连接且都安装在后永磁体轮车架后部的履带驱动轮驱动电机座上，橡胶履带上均布镶嵌有永磁块，永磁块上粘贴有橡胶层。进一步，所述的调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座关于永磁体轮车架中心对称分布且分别固定在左右履带车架的内侧。进一步，所述的橡胶履带的底部与导磁壁面的高度为5mm-10mm，在平整的导磁壁面上运动时，由永磁体轮驱动轮及从动轮吸附于壁面运动，可以做到运动灵活，转向便捷，在遇到障碍物或者凹凸不平壁面时，调高齿轮转动收起四个永磁体轮，主要由橡胶履带吸附于壁面运动，吸附牢固，不易发生翻转脱落。进一步，所述的履带下导向轮组安装架两端分别转动安装有履带下导向轮，在遇到障碍物或者凹凸不平壁面时，可实现前后两个履带下导向轮水平落差，减小橡胶履带与壁面间的空隙，增大橡胶履带与壁面间吸附力。进一步，所述的履带驱动轮驱动电机座两端分别固定在左右履带车架的内侧。本专利技术相比现有技术的有益效果：本专利技术采用履带式和轮式运动机构结合起来，在导磁壁面及壁面上的障碍物上行走时，互相配合运动，运动过程中，增大了爬壁机器人的吸附力、负重能力和越障能力，增强了其行走越过障碍的安全性和灵活性，提高了工作效率，节约了工作成本。具体来说：1、与磁吸轮式爬壁机器人相比，由于两侧双履带皆距离导磁壁面5mm-10mm,悬空设置，在壁面由四个永磁体轮吸附于导磁壁面运动，采用差动驱动方式，运动灵活，转向便捷，解决了磁吸履带式爬壁机器人的不易转向及划伤壁面等问题，当遇到障碍物时，调高齿轮转动收起四个永磁体轮，由履带吸附于壁面运动，吸附牢固不易发生翻转脱落，增大了该机器人与导磁壁面间的吸附力。2、下履带导向轮两个一组轴承活动连接于车架，翻越障碍物时一个轮子升高另一个轮子下降，减小了履带与导磁壁面的距离，使其吸附力更大。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图。图2为本专利技术的俯视结构示意图。图3为本专利技术的右视结构示意图。图4为本专利技术中磁吸履式爬壁机器人越障机构的结构示意图。图5为本专利技术中磁吸轮式爬壁机器人越障机构的结构示意图。图2、3、4、5中：1-工作机械臂；2-张紧弹簧；3-履带上导向轮；4-永磁块；5-橡胶层；6-橡胶履带；7-履带驱动轮；8-履带车架；9-履带下导向轮组连接轴承；10-履带下导向轮；11-履带驱动轮驱动电机；12-履带驱动轮减速器；13-履带驱动轮驱动链条；14-履带驱动轮驱动轴；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构，其特征在于：所述的越障机构包括水平平行前后放置的永磁体轮车架（15），永磁体轮车架（15）的两侧分别水平固定设置有履带车架（8）；永磁体轮从动轮支架（16）一端轴承转动安装在前永磁体轮车架（15）中部，另一端固定安装有左斜齿轮（17），其底部固定设置有永磁体轮从动轴（18），永磁体轮从动轴（18）两端分别轴承转动安装永磁体轮从动轮（181），左斜齿轮（17）与调高齿轮（26）一侧啮合，调高齿轮（26）另一侧与右斜齿轮（23）啮合，右斜齿轮（23）安装在永磁体轮驱动轮支架（22）一端，另一端轴承转动安装在后永磁体轮车架（15）中部，其底部固定设置有永磁体轮驱动轴（24），永磁体轮驱动轴（24）两端分别轴承转动安装永磁体轮驱动轮（241），永磁体轮驱动轮（241）及从动轮（181）都包括轭铁（19），轭铁（19）外嵌套设永磁铁圈（20），永磁铁圈（20）外包覆有橡胶圈（21），轭铁（19）嵌套在永磁体轮驱动轮（241）及从动轮（181）轴承外圈上；调高齿轮（26）固定安装在调高齿轮轴（25）一端上，调高齿轮轴（25）另一端依次连接调高减速器（27）、调高电机（28），调高减速器（27）、调高电机（28）固定安装在调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座（32）上，调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座（32）上还安装有永磁体轮驱动轮驱动电机（29）及永磁体轮驱动轮减速器（30），永磁体轮驱动轮驱动链条（31）一端与永磁体轮驱动轮减速器（30）输出端连接，另一端连接永磁体轮驱动轴（24）；履带车架（8）上均布设置有张紧弹簧（2），张紧弹簧（2）顶部转动安装有履带上导向轮（3），履带车架（8）前部转动安装有履带从动轮，其后部转动连接有履带驱动轮（7），履带车架（8）底部均布固定安装有履带下导向轮组连接轴承（9），履带下导向轮组连接轴承（9）与履带下导向轮组安装架竖直方向转动连接，履带下导向轮组安装架两端分别转动安装有履带下导向轮（10），橡胶履带（6）依次套设在履带上导向轮（3）、履带从动轮、履带下导向轮（10）及履带驱动轮（7）上转动链接，履带驱动轮（7）中心处固定设置的履带驱动轮驱动轴（14）一端向永磁体轮车架（15）侧延伸出来且其上设置履带驱动轮从动链轮，履带驱动轮从动链轮与履带驱动轮驱动链条（13）一端连接，履带驱动轮驱动链条（13）另一端与履带驱动轮驱动链轮连接，履带驱动轮驱动链轮安装在履带驱动轮减速器（12）的输出轴上，履带驱动轮减速器（12）与履带驱动轮驱动电机（11）连接，且都安装在永磁体轮车架（15）后部的履带驱动轮驱动电机座（33）上，橡胶履带（6）上均布镶嵌有永磁块（4），永磁块（4）上粘贴有橡胶层（5）。...

【技术特征摘要】
1.一种磁吸轮履式爬壁机器人越障机构，其特征在于：所述的越障机构包括水平平行前后放置的永磁体轮车架（15），永磁体轮车架（15）的两侧分别水平固定设置有履带车架（8）；永磁体轮从动轮支架（16）一端轴承转动安装在前永磁体轮车架（15）中部，另一端固定安装有左斜齿轮（17），其底部固定设置有永磁体轮从动轴（18），永磁体轮从动轴（18）两端分别轴承转动安装永磁体轮从动轮（181），左斜齿轮（17）与调高齿轮（26）一侧啮合，调高齿轮（26）另一侧与右斜齿轮（23）啮合，右斜齿轮（23）安装在永磁体轮驱动轮支架（22）一端，另一端轴承转动安装在后永磁体轮车架（15）中部，其底部固定设置有永磁体轮驱动轴（24），永磁体轮驱动轴（24）两端分别轴承转动安装永磁体轮驱动轮（241），永磁体轮驱动轮（241）及从动轮（181）都包括轭铁（19），轭铁（19）外嵌套设永磁铁圈（20），永磁铁圈（20）外包覆有橡胶圈（21），轭铁（19）嵌套在永磁体轮驱动轮（241）及从动轮（181）轴承外圈上；调高齿轮（26）固定安装在调高齿轮轴（25）一端上，调高齿轮轴（25）另一端依次连接调高减速器（27）、调高电机（28），调高减速器（27）、调高电机（28）固定安装在调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座（32）上，调高电机及永磁体轮驱动轮驱动电机座（32）上还安装有永磁体轮驱动轮驱动电机（29）及永磁体轮驱动轮减速器（30），永磁体轮驱动轮驱动链条（31）一端与永磁体轮驱动轮减速器（30）输出端连接，另一端连接永磁体轮驱动轴（24）；履带车架（8）上均布设置有张紧弹簧（2），张紧弹簧（2）顶部转动安装有履带上导向轮（3），履带车架（8）前部转动安装有履带从动轮，其后部转动连接有履带驱动轮（7），履带车架（8）底部均布固定安装有履带下导向轮组连接轴承（9），履带下导向轮组连接轴承（9）与履带下导向轮组安装架竖直方向转动连接，履带下导向轮组安装架...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，李瑞江，孟华，张竹青，
申请(专利权)人：李晓，
类型：发明
国别省市：河南,41