一种磁吸附自适应曲面爬行机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，包括底盘、前驱动轮组、后驱动轮组、第一摆臂系统、第二摆臂系统、电子舱以及紧固件附件；所述电子舱固定在机器人底盘的上面，电子舱的内部设有机器人控制器和电器元件，用于控制机器人；所述前驱动轮组和后驱动轮组均位于底盘的下方，一前一后布置，用于提供磁吸附力和驱动力；所述第一摆臂系统和第二摆臂系统具有相同的结构，分别交错地固定在底盘的两侧，用于提供磁吸附力和驱动力。本发明专利技术所提供的磁吸附自适应曲面爬行机器人具有自适应吸附曲面曲率大范围变化的能力，从而使机器人可以应用于钢结构、罐体、石油平台的结构清洗、防腐剂检测；经压力补偿后，也可以在300米左右的水深下应用。

【技术实现步骤摘要】
一种磁吸附自适应曲面爬行机器人
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种磁吸附自适应曲面爬行机器人。
技术介绍
目前磁吸附爬壁机器人在船舶清洗、管道焊接等方面应用较为广泛。爬壁机器人在底盘上的驱动提供上增加永磁体或者电磁体以吸附到船舶或者金属表面，利用磁吸附力和摩擦力共同作用下克服机器人自身重力，使机器人可以在倾斜、甚至垂直的金属表面上做爬行运动。电磁体吸附的爬壁机器人由于控制相对复杂、同等吸附力的情况下电磁铁的重量也相对永磁体重，因此电磁体吸附形式的磁吸附爬壁机器人仅在非常特殊的情况下使用。因此，永磁体吸附的磁吸附爬壁机器人是当前应用主流和趋势。当前的磁吸附爬壁机器人主要是应用在平面或微小弯曲曲面上，这种爬壁机器人主要是以履带和轮式为主，吸附力对吸附表面的曲率比较敏感，一般都要求吸附表面的曲率应该在很小的范围内变化。而应用于管道焊接的磁吸附机器人主要是以平行轮式的驱动方式，其行走的方向主要是以绕管道的圆周方向运动，这种方式主要优点是能够具有适应各种管道直径的能力，缺点是沿管道轴向行走时效率特别低。现有磁吸附机器人主要存在以下问题：(1)自适应吸附曲面曲率变化的能力差，仅能用于平面或微小弯曲曲面上；(2)具有自适应吸附曲面变化的磁吸附爬壁机器人虽然具有一定的自适应吸附曲面的能力，但仅能沿管道的圆周运动，在一些曲面变化不规则曲面的场合，适应性差；(3)具有自适应吸附曲面变化的磁吸附爬壁机器人单位时间行走的距离较短，效率低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，不同于常规磁吸附爬壁机器人，本专利技术所提供的磁吸附自适应曲面爬行机器人具有自适应吸附曲面曲率大范围变化的能力，从而使机器人可以应用于钢结构、罐体、石油平台的结构清洗、防腐剂检查；经压力补偿后，也可以在300米左右的水深下应用。为此，本专利技术采用了以下技术方案：一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，包括底盘、前驱动轮组、后驱动轮组、第一摆臂系统、第二摆臂系统、电子舱以及紧固件附件；所述底盘包括底盘主梁，底盘主梁为长方体型框架结构，用于提供整个机器人的基础；所述电子舱固定在机器人底盘的上面，电子舱的内部设有机器人控制器和电器元件，用于控制机器人；所述前驱动轮组和后驱动轮组均位于底盘的下方，一前一后布置，用于提供驱动力和磁吸附力；所述第一摆臂系统和第二摆臂系统具有相同的结构，分别交错地固定在底盘的两侧，用于提供磁吸附力和驱动力。优选地，所述前驱动轮组包括带锥度的左驱动轮、带锥度的右驱动轮、驱动轮组转向轴和水密接插件；左驱动轮和右驱动轮分别用螺母和螺栓固定在转向轴的两侧，水密接插件通过螺纹固定在转向轴的顶部，转向轴内部是中空的，作为驱动轮的控制和驱动导线走线通道；前驱动轮组的转向轴从下向上穿过到固定于底盘前部的两个滑动轴承，并在底盘的上侧用两个第一锁紧螺母固定转向轴，从而前驱动轮组可相对底盘转动。进一步地，所述带锥度的左驱动轮和带锥度的右驱动轮具有相同的锥度α，它们轮子的轴向剖面的外沿形成了一个夹角β，β根据吸附曲面不同进行相应设计，使β能适应吸附曲面的变化；驱动轮组转向轴带有压力补偿接口，用于机器人在水下300米的应用场合。优选地，所述后驱动轮组包括带锥度的左驱动轮、带锥度的右驱动轮和驱动轮组转向轴；左驱动轮和右驱动轮分别用螺母和螺栓固定在转向轴的两侧，水密接插件通过螺纹固定在转向轴的顶部，转向轴内部是中空的，作为驱动轮的控制和驱动导线走线通道；后驱动轮组的转向轴从下向上穿过到固定于底盘尾部的两个滑动轴承，并在底盘的上侧用两个第一锁紧螺母固定转向轴，从而后驱动轮组可相对底盘转动。进一步地，所述带锥度的左驱动轮和带锥度的右驱动轮具有相同的锥度α，它们轮子的轴向剖面的外沿形成了一个夹角β，β根据吸附曲面不同进行相应设计，使β能适应吸附曲面的变化；驱动轮组转向轴带有压力补偿接口，用于机器人在水下300米的应用场合。优选地，所述第一摆臂系统和第二摆臂系统均是依次由上摆臂轴摆臂基座、上摆臂轴及上摆臂驱动系统、上摆臂、下摆臂销轴、下摆臂及下摆臂力传感机构、摆臂驱动轮组轴、带锥度的左驱动轮、带锥度的右驱动轮及附件串联成一个两个转动自由度的摆臂系统；螺栓穿过摆臂基座上的孔将整个摆臂系统固定于底盘上；所述带锥度的左驱动轮和带锥度的右驱动轮用螺栓固定于摆臂驱动轮组轴的两侧；带锥度的左驱动轮和带锥度的右驱动轮具有相同的锥度α，它们轮子的轴向剖面的外沿形成了一个夹角β，β根据吸附曲面不同进行相应设计，使β能适应吸附曲面的变化。进一步地，所述下摆臂力传感机构主要由下摆臂、力传感器、摆臂驱动轮组轴、水密接插件及O型圈等组成；所述摆臂驱动轮组轴的中部设有一个圆形凸起，中间加工有螺纹孔；方形的下摆臂的纵向设有一个孔，内部加工了圆形的内孔，在圆形内孔的底部加工有螺纹孔，力传感器两端的螺柱分别和下摆臂的该螺纹孔及摆臂驱动轮组轴的螺纹孔连接；O型圈安装在摆臂驱动轮组轴的中部有一个圆形凸起的径向槽上，分别与下摆臂的圆形内孔和摆臂驱动轮组轴的凸起配合，用于提供轴向密封。进一步地，所述下摆臂销轴依次穿过安装于上摆臂一端的、垂直于Y形槽的销孔上的滑动轴承、方形的下摆臂的另一端有垂直于纵向的销孔，末端使用轴用挡圈固定他们的位置。进一步地，所述上摆臂驱动系统主要由水下电机、蜗轮、蜗杆、圆锥滚子轴承、上摆臂的驱动机构基座、键、上摆臂轴、摆臂基座等组成；水下电机安装于上摆臂的驱动机构基座上，蜗杆的一端与水下电机的输出轴紧固，蜗杆的另一端分别沿轴向依次穿过安装于驱动机构基座上的O型圈和一对背对背安装的圆锥滚子轴承，在蜗杆的末端用第二锁紧螺母固定，圆锥滚子轴承的一侧设有垫圈；驱动机构基座该侧安装了端盖，并用螺钉固定，端盖的径向上加工有O型圈槽用于安装O型圈；蜗轮沿轴向安装在上摆臂轴一端，并用键固定；上摆臂轴沿轴向依次穿过端盖、安装于在摆臂基座一端上加工有垂直于Y形槽的孔上的圆锥滚子轴承、垂直于下摆臂一端的纵向的销孔，在上摆臂轴的末端用第二锁紧螺母固定；摆臂基座的两侧端面上安装着用螺钉紧固的两个端盖，盖上加工了径向的O型圈槽，上面安装了O型圈用于密封。优选地，所述底盘的底盘主梁前后均设有起吊吊环，用于起吊机器人；所述电子舱上安装有电子舱水密接插件，电子舱通过电子舱水密接插件和外部连接；所述电子舱带有压力补偿接口，用于机器人在水下300米的应用场合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)自适应吸附曲面曲率变化的能力强，能在曲面曲率变化大的场合下使用。(2)效率高。可用于管道行走的场合，可以沿管道轴向运动，单位时间行走的距离长。(3)可在陆地和水下环境下使用，系统经过压力补偿和防腐技术处理后，可以应用于300米左右的水深。附图说明图1是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人的整体结构示意图。图2是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人的主视图。图3是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人的仰视图。图4是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人的左视图。图5是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人中第一摆臂系统的主视图。图6是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人中第一摆臂系统的仰视图。图7是本专利技术所提供的一种磁吸附自适应曲面爬行机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，包括底盘(Ⅰ)、前驱动轮组(Ⅵ)、后驱动轮组(Ⅳ)、第一摆臂系统(Ⅱ)、第二摆臂系统(Ⅴ)、电子舱(Ⅲ)以及紧固件附件，其特征在于：所述底盘(Ⅰ)包括底盘主梁(2)，底盘主梁(2)为长方体型框架结构，用于提供整个机器人的基础；所述电子舱(Ⅲ)固定在机器人底盘(Ⅰ)的上面，电子舱(Ⅲ)的内部设有机器人控制器和电器元件，用于控制机器人；所述前驱动轮组(Ⅵ)和后驱动轮组(Ⅳ)均位于底盘(Ⅰ)的下方，一前一后布置，用于提供磁吸附力和驱动力；所述第一摆臂系统(Ⅱ)和第二摆臂系统(Ⅴ)具有相同的结构，分别交错地固定在底盘(Ⅰ)的两侧，用于提供磁吸附力和驱动力。

【技术特征摘要】
1.一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，包括底盘(Ⅰ)、前驱动轮组(Ⅵ)、后驱动轮组(Ⅳ)、第一摆臂系统(Ⅱ)、第二摆臂系统(Ⅴ)、电子舱(Ⅲ)以及紧固件附件，其特征在于：所述底盘(Ⅰ)包括底盘主梁(2)，底盘主梁(2)为长方体型框架结构，用于提供整个机器人的基础；所述电子舱(Ⅲ)固定在机器人底盘(Ⅰ)的上面，电子舱(Ⅲ)的内部设有机器人控制器和电器元件，用于控制机器人；所述前驱动轮组(Ⅵ)和后驱动轮组(Ⅳ)均位于底盘(Ⅰ)的下方，一前一后布置，用于提供磁吸附力和驱动力；所述第一摆臂系统(Ⅱ)和第二摆臂系统(Ⅴ)具有相同的结构，分别交错地固定在底盘(Ⅰ)的两侧，用于提供磁吸附力和驱动力。2.根据权利要求1所述的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，其特征在于：所述前驱动轮组(Ⅵ)包括带锥度的左驱动轮(12)、带锥度的右驱动轮(13)、驱动轮组转向轴(8)和水密接插件(5)；左驱动轮(12)和右驱动轮(13)分别用螺母(10)和螺栓(11)固定在转向轴(8)的两侧，水密接插件(5)通过螺纹固定在转向轴(8)的顶部，转向轴(8)内部是中空的，作为驱动轮的控制和驱动导线走线通道；前驱动轮组(Ⅵ)的转向轴(8)从下向上穿过到固定于底盘(Ⅰ)前部的两个滑动轴承(3)，并在底盘(Ⅰ)的上侧用两个第一锁紧螺母(4)固定转向轴，从而前驱动轮组(Ⅵ)可相对底盘(Ⅰ)转动。3.根据权利要求2所述的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，其特征在于：所述带锥度的左驱动轮(12)和带锥度的右驱动轮(13)具有相同的锥度α，它们轮子的轴向剖面的外沿形成了一个夹角β，β根据吸附曲面不同进行相应设计，使β能适应吸附曲面的变化；驱动轮组转向轴(8)带有压力补偿接口(7)，用于机器人在水下300米的应用场合。4.根据权利要求1所述的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，其特征在于：所述后驱动轮组(Ⅳ)包括带锥度的左驱动轮(12)、带锥度的右驱动轮(13)和驱动轮组转向轴(8)；左驱动轮(12)和右驱动轮(13)分别用螺母(10)和螺栓(11)固定在转向轴(8)的两侧，水密接插件(5)通过螺纹固定在转向轴(8)的顶部，转向轴(8)内部是中空的，作为驱动轮的控制和驱动导线走线通道；后驱动轮组(Ⅳ)的转向轴(8)从下向上穿过到固定于底盘(Ⅰ)尾部的两个滑动轴承，并在底盘(Ⅰ)的上侧用两个第一锁紧螺母(4)固定转向轴，从而后驱动轮组(Ⅳ)可相对底盘(Ⅰ)转动。5.根据权利要求4所述的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，其特征在于：所述带锥度的左驱动轮(12)和带锥度的右驱动轮(13)具有相同的锥度α，它们轮子的轴向剖面的外沿形成了一个夹角β，β根据吸附曲面不同进行相应设计，使β能适应吸附曲面的变化；驱动轮组转向轴(8)带有压力补偿接口(7)，用于机器人在水下300米的应用场合。6.根据权利要求1所述的一种磁吸附自适应曲面爬行机器人，其特征在于：所述第一摆臂系统(Ⅱ)和第二摆臂系统(Ⅴ)均是依次由上摆臂轴摆臂基座(19)、上摆臂轴(17)及上摆臂驱动系统、上摆臂(14)、下摆臂销轴(31)、下摆臂(29)及下摆臂力传感机构、摆臂驱动轮组轴(27)、带锥度的左驱动轮(12)、带锥度的右驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗高生，姜哲，王彪，郭威，
申请(专利权)人：罗高生，
类型：发明
国别省市：上海,31