一种轮式磁吸附爬壁机器人制造技术

一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体，所述车体采用铝合金制作成封闭性的腔体，内部装有控制系统、电源和行走驱动系统。根据本发明专利技术所述的轮式磁吸附爬壁机器人，可用于管道内部、船舶表面、大型钢构桥梁、石油天然气管道的探查，还可携带修复工具，针对缺陷进行修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业机器人领域，特别涉及一种轮式磁吸附爬壁机器人。
技术介绍
目前，管道内部、船舶表面、大型钢构桥梁每隔一段时间就需要进行检查，而这些表面基本上均为仰视的平面和大面积的侧面，是人工难以到达的部位，并且此类平面基本上面积较大，工作量较大。世界上对管道内部检查基本上使用内窥镜，船舶表面和大型钢构桥梁使用吊篮系人的方式检查，但是这些方式对人工的依赖性很大，劳动强度高，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提出一种轮式磁吸附爬壁机器人，主要用于管道内部、船舶表面、大型钢构桥梁、石油天然气管道等，可以代替人工到达一些难以到达的位置进行探查。同时，机器人还可携带有高分辨率摄像机，对表面进行拍摄并将视频实时传输到后方，以及携带一些修复工具，针对一些缺陷进行修复。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体，所述车体为立方体结构，其中上下两个面的面积较大。所述车体采用铝合金制作成封闭性的腔体，内部装有控制系统、电源和行走驱动系统。车体两侧装有四个轮子用于行走和转向，车体前部、后部和顶部的中心位置均装有摄像头，用于摄像侦查。顶部摄像头旁边均布置有两组光源，两侧轮子中间装有图像传输天线和控制天线。在车体前后侧设置超声及激光测距传感器，可进行测距，实现自主避障。在车体底部分别具有两块磁铁布置区域，这两块磁铁布置区域呈矩形结构并且分别位于在车体底部的前部和后部，在两块磁铁布置区域内部设置永磁铁。优选的，作为动力系统，在轮式磁吸附爬壁机器人内部装有两台电机，两台电机分别位于在车体底部的前部和后部，每台电机驱动一侧轮子，前侧电机驱动右侧轮子，后侧电机驱动左侧轮子，所述电机通过传动带驱动轮子。前侧电机的输出轴连接右侧传动带的主动带轮，主动带轮带动右侧传动带转动，右侧传动带的转动带动位于后部轮轴上的被动带轮，从而实现右侧前后两个轮子的转动。同样的，后侧电机的输出轴连接左侧传动带的主动带轮，主动带轮带动左侧传动带转动，左侧传动带的转动带动位于后部轮轴上的被动带轮，从而实现左侧前后两个轮子的转动。前进和后退时电机转向和转速相同，转弯时则通过两侧电机的速度差来实现。优选的，作为控制系统，采用2.4G无线射频信号进行遥控，可将机器人端的数据传回遥控端。摄像头得到的三路图像均可以通过5.8G射频信号传回到遥控器端。控制系统主控芯片CPU采用STM32F103VET6，电机驱动采用TI集成芯片DRV8432驱动两个Maxon直流有刷电机，支持电机编码器接口测速实现速度闭环控制，还支持电机电流监测实现电流闭环控制。附图说明图1为本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人的示意图。图2是本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人的另一视角的示意图。图3是本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人的内部结构示意图。图4是本专利技术一种轮式磁吸附爬壁机器人的电路连接图。(注意：附图中的所示结构只是为了说明本专利技术特征的示意，并非是要
依据附图所示结构。)具体实施方式如图1-3所示，根据本专利技术所述的轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体，所述车体为立方体结构，其中上下两个面的面积较大。所述车体采用铝合金制作成封闭性的腔体，内部装有控制系统、电源和行走驱动系统。车体两侧装有四个轮子6用于行走和转向，车体前部、后部和顶部的中心位置均装有摄像头4、8、5，用于摄像侦查。顶部摄像头5旁边均布置有两组光源2，两侧轮子6中间装有图像传输天线1和控制天线7。此外，还可在车体前后侧设置超声及激光测距传感器(未图示)，可进行测距，实现自主避障。如图2所示，在轮式磁吸附爬壁机器人的车体底部分别具有两块磁铁布置区域9、10。这两块磁铁布置区域9、10呈矩形结构并且分别位于在车体底部的前部和后部。在两块磁铁布置区域9、10内部设置永磁铁。由此一来，使用永磁吸附技术来实现轮式磁吸附爬壁机器人对管道等吸附面的附着，由于永磁铁布置在轮式磁吸附爬壁机器人车体底部，因此永磁铁与吸附面不直接接触从而形成悬磁吸附。如图3所示，根据本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人的内部结构示意图可知，在轮式磁吸附爬壁机器人内部装有两台电机11，两台电机11分别位于在车体底部的前部和后部，每台电机11驱动一侧轮子6。如前侧电机11驱动右侧轮子6，后侧电机11驱动左侧轮子6。进一步的，所述电机11通过传动带12驱动轮子6。如图3所示，前侧电机11的输出轴连接右侧传动带12的主动带轮，主动带轮带动右侧传动带12转动，右侧传动带12的转动带动位于后部轮轴上的被动带轮，从而实现右侧前后两个轮子6的转动。同样的，后侧电机11的输出轴连接左侧传动带12的主动带轮，主动带轮带动左侧传动带12转动，左侧传动带12的转动带动位于后部轮轴上的被动带轮，从而实现左侧前后两个轮子6的转动。前进和后退时电机11转向和转速相同，转弯时则通过两侧电机11的速度差来实现。如图4所示，根据本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人采用遥控行走方式。采用2.4G无线射频信号进行遥控，并可将机器人端的数据(如测距传感器测得的数据，机器人剩余电量)传回遥控端，供操作员参考。三路图像均可以通过5.8G射频信号传回到遥控器端。控制系统主控芯片CPU采用STM32F103VET6，电机驱动采用TI集成芯片DRV8432驱动两个Maxon直流有刷电机，支持电机编码器接口测速实现速度闭环控制，还支持电机电流监测实现电流闭环控制。具体的，如图4所示，所述控制系统包括CPU，所述CPU接收编码器接口I和编码器接口II的信号，同时CPU还接收来自电流检测I和电流检测II的信号，以及2.4G无线遥控、测距传感器、摄像头及图传模块的信号。其中电流检测I和编码器接口I接收电机I的信息，电流检测II和编码器接口II接收电机II的信息。所述CPU还与2.4G无线遥控以及摄像头及图传模块交互信号，并且对照明灯进行控制。此外，根据本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人，可采用电池和外接电源供电，电池供电时爬行灵活，外接电源拖缆供电时不受电池续航能力限制，可长时间工作。电池有两款可选，可灵活更换，大容量常温电池可实现3-4小时长时间续航；低温电池可工作在-40度的酷寒环境，工作时间不小于1小时。根据本专利技术的轮式磁吸附爬壁机器人，具有以下实用性优点：(1)采用永磁体吸附，附着可靠，断电后不会掉落损害机器人车体。(2)采用双电机四轮动力输出传动布置结构，动力强大，转向灵活。(3)采用三摄像头布置，前后行进均可以目视操作，视野宽阔。(4)可以在顶面，侧面进行全方向行走。(5)采用铝合金全密闭车体，可以在高湿、高盐碱条件下使用。以上所述，仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体，所述车体为立方体结构，其中上下两个面的面积较大，其特征在于：所述车体采用铝合金制作成封闭性的腔体，内部装有控制系统、电源和行走驱动系统；车体两侧装有四个轮子(6)用于行走和转向，车体前部、后部和顶部的中心位置均装有摄像头(4、8、5)，用于摄像侦查；顶部摄像头(5)旁边均布置有两组光源(2)，两侧轮子(6)中间装有图像传输天线(1)和控制天线(7)；在车体前后侧设置超声及激光测距传感器，可进行测距，实现自主避障；在车体底部分别具有两块磁铁布置区域(9、10)，这两块磁铁布置区域(9、10)呈矩形结构并且分别位于在车体底部的前部和后部，在两块磁铁布置区域(9、10)内部设置永磁铁。

【技术特征摘要】
1.一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体，所述车体为立方体结构，其中上下两个面的面积较大，其特征在于：所述车体采用铝合金制作成封闭性的腔体，内部装有控制系统、电源和行走驱动系统；车体两侧装有四个轮子(6)用于行走和转向，车体前部、后部和顶部的中心位置均装有摄像头(4、8、5)，用于摄像侦查；顶部摄像头(5)旁边均布置有两组光源(2)，两侧轮子(6)中间装有图像传输天线(1)和控制天线(7)；在车体前后侧设置超声及激光测距传感器，可进行测距，实现自主避障；在车体底部分别具有两块磁铁布置区域(9、10)，这两块磁铁布置区域(9、10)呈矩形结构并且分别位于在车体底部的前部和后部，在两块磁铁布置区域(9、10)内部设置永磁铁。2.根据权利要求1所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于：在轮式磁吸附爬壁机器人内部装有两台电机(11)，两台电机(11)分别位于在车体底部的前部和后部，每台电机(11)驱动一侧轮子(6)，前侧电机(11)驱动右侧轮子(6)，后侧电机(11)驱动左侧轮子(6)，所述电机(11)通过传动带(12)驱动轮子(6)。3.根据权利要求2所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于：前侧电机(11)的输出轴连接右侧传动带(12)的主动带轮，主动带轮带动右侧传动带(12)转动，右侧传动带(12)的转动带动位于后部轮轴上的被动带轮，从而实现右侧前后两个轮子(6)的转动；同样的，后侧电机(11)的输出轴连接左侧传动带(12)的主动带轮，主动带轮带动...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，白相林，乔智，张岩岭，王飞，
申请(专利权)人：哈工大机器人集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23