一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构制造技术

本发明专利技术为一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，该机构包括悬架装置和具有磁性的辅助轮，所述辅助轮的输出轴连接悬架装置，悬架装置同时与磁吸附爬壁机器人的车体和驱动轮连接；所述悬架装置包括连杆结构和滑块结构，滑块结构分别与机器人车体和连杆结构连接，连杆结构一方面连接辅助轮，另一方面连接机器人的驱动轮；所述滑块结构包括滑块、固定板、连接轴一和轴承一，连杆结构包括连杆一、弹簧、连杆二和连杆三；连杆一、连杆二和滑块结构与通过连接轴一连接在一起。该机构能够被动自适应壁面而发生变形，使得磁铁受到切向力作用下，易于使磁铁随着机器人爬行角度变化而发生位置变化，可以使得机器人顺利地爬上具有一定钝角角度的拼接面。

A passive adaptive mechanism for magnetic adsorption wall climbing robot

The invention relates to a passive adaptive mechanism of a magnetic adsorption wall climbing robot, which comprises a suspension device and a magnetic auxiliary wheel. The output shaft of the auxiliary wheel is connected with the suspension device, which is simultaneously connected with the body and driving wheel of the magnetic adsorption wall climbing robot. The suspension device comprises a connecting rod structure and a slider structure, and the slider structure is respectively connected with the body and the connecting rod of the robot. The connecting rod structure connects the auxiliary wheel on one hand and the driving wheel of the robot on the other. The slider structure includes slider, fixing plate, connecting shaft and bearing one. The connecting rod structure includes connecting rod one, spring, connecting rod two and connecting rod three. The connecting rod one, connecting rod two and slider structure are connected together through connecting shaft one. The mechanism can passively adapt to wall deformation, which makes the magnet subject to tangential force. It is easy to change the position of the magnet with the change of the crawling angle of the robot. It can make the robot climb up the joint surface with a certain obtuse angle smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构
本专利技术涉及特种机器人
，具体为一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，该机构用于在具有一定钝角角度拼接面的金属立面进行作业。
技术介绍
爬壁机器人作为一种能够用于特殊环境的特种机器人，可以替代人工在高空垂直壁面进行作业。现有磁吸附机器人多采用轮式吸附，可以提高机器人的速度及运动地灵活性。在具有一定钝角角度拼接面的金属立面进行作业时，不能够自适应于壁面，需要加入一个自适应壁面的机构，调整弧形磁铁的位置，防止在一定钝角角度拼接面的拐角处，由于磁铁吸附处于镂空状态，出现机器人坠落到地面。若通过增加磁铁的体积和重量来增加磁力，不仅要加大电机的功率，还会导致整个机器人的体积和质量变大。采用自适应机构，可以更好地适应地形，在一定程度上可以缓冲震动；申请号为201710853261.1的专利公开了一种主被动变刚度独立悬架支撑机构，通过自身驱动主动调整弹簧的刚度，平稳地在地面上行走，其不足之处在于该机构同时涉及主动自适应机构，由主动带动被动，增加电机控制，增加了机构的重量和控制的复杂性，不方便安装。专利CN204527388U公开了自适应飞行吸附式爬壁机构，吸附机构设置有旋转机构，在电机的驱动下，可灵活切换的飞行、爬壁、栖息三种状态，其不足之处在于采用大功率的电机驱动旋转机构，旋转机构的结构复杂，三种状态的变换使得控制系统复杂，操作困难，也使得整体机构重量变大。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是：在磁铁体积、重量尽量小的前提下，提出了一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，该机构能够被动自适应壁面而发生变形，使得磁铁受到切向力作用下，易于使磁铁随着机器人爬行角度变化而发生位置变化，可以使得机器人顺利地爬上具有一定钝角角度的拼接面。该被动自适应机构重量和体积较小，结构简单，无需控制，能够被动的自适应壁面，解决越过爬坡障碍问题。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供了一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，其特征在于，该机构包括悬架装置和具有磁性的辅助轮，所述辅助轮的输出轴连接悬架装置，悬架装置同时与磁吸附爬壁机器人的车体和驱动轮连接；所述悬架装置包括连杆结构和滑块结构，滑块结构分别与机器人车体和连杆结构连接，连杆结构一方面连接辅助轮，另一方面连接机器人的驱动轮；所述滑块结构包括滑块、固定板、连接轴一和轴承一，连杆结构包括连杆一、弹簧、连杆二和连杆三；连杆一、连杆二和滑块结构与通过连接轴一连接在一起，连杆一、连杆二均与连接轴一连接，滑块结构固定在连接轴一上；连杆一和连杆二相接处的下部通过弹簧连接在一起；所述连杆二的下端垂直连接连杆三的一端，所述连杆三为L形杆，上部为圆柱体，下部为长方体，圆柱体和长方体相互垂直连接，呈L形；长方体的下端连接机器人驱动轮上的磁铁，圆柱体与连杆二连接的一端连接在驱动轮的轮毂外侧端面；所述滑块一端连接机器人车体侧面的弧槽，滑块能在弧槽内滑动，滑块的另一端安装固定板；所述连接轴一端与滑块结构连接在一起，另一端通过轴承一连接连杆一和连杆二。一种磁吸附爬壁机器人，该机器人应用上述的被动自适应机构，具有三个磁性车轮，前面两个左右对称的车轮采用驱动轮，后面一个车轮为万向轮；每个驱动轮连接一个被动自适应机构，两个被动自适应机构围绕车体呈左右对称布置；所述车体上安装驱动轮的两个侧面均设置有弧槽。与现有技术相比，本专利技术的有益的效果是：1.本专利技术被动自适应机构设计能够被动的自适应壁面的变化，尤其是对于具有一定钝角角度的拼接面。辅助轮采用重量轻，体积小的原理设计，当上坡或者下坡时，辅助轮根据壁面的变化发生转动，带动着悬架装置转动，弧形磁铁受到切向力的作用下，位置发生慢慢地变化，使得相应的机器人在过渡过程中，弧形磁铁能够贴合壁面发生变化的坡度角处，成功地过渡到另一个壁面上，可以防止普通轮式磁吸附爬壁机器人弧形磁铁与坡度角处出现镂空的状态或者贴合面积较小，提高整体的安全性和稳定性。2.本专利技术实现了机构的模块化设计，对于轮式磁吸附爬壁机器人能够实现快速组合、安装方便，便于维修和运输。3.本专利技术机器人的车轮结构设计采用了密封设置，车轮两端安装有挡板可以防止尘土和杂物进入车轮；被动自适应机构设计采用结构简单、结构紧凑、可靠性较高，无需控制以及电机数量的增加，使得整体的体积和质量不会发生较大的变化。附图说明图1是本专利技术磁吸附爬壁机器人的整体结构轴测示意图；图2是本专利技术磁吸附爬壁机器人的整体结构的左视图示意图；图3是本专利技术磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构的辅助轮的俯视结构示意图；图4是图3中A-A面的剖视结构示意图；图5是本专利技术中磁吸附爬壁机器人的驱动轮与被动自适应机构的悬架装置相连接的轴测示意图；图6是本专利技术磁吸附爬壁机器人的驱动轮的俯视结构示意图；图7是图6中B-B面的剖视结构示意图；图8是本专利技术磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构的悬架装置的轴测示意图；图9是图8中I的局部放大示意图；图10是本专利技术磁吸附爬壁机器人在平坦的壁面运动示意图；图11是本专利技术磁吸附爬壁机器人在上坡度角处的壁面运动示意图；图12是本专利技术磁吸附爬壁机器人爬上上坡度的壁面运动示意图；图13是本专利技术磁吸附爬壁机器人在下坡度角处的壁面运动示意图；图14是本专利技术磁吸附爬壁机器人爬上下坡度的壁面运动示意图；图中：1-被动自适应机构，2-驱动轮，3-车体，4-万向轮，300-弧槽，11-辅助轮，12-悬架装置，110-小螺钉，111-连接轴二，112-小挡板，113-小套筒，114-环形磁铁，115-小轴承，116-小轮，117-小螺纹孔，118-小挡圈，200-螺钉，201-弧形磁铁，202-空心轴，203-挡圈，204-轴承二，205-套筒，206-挡板，207-轮毂，208-螺纹孔，121-连杆结构，122-滑块结构，1210-连杆Ⅰ，1211-螺钉一，1212-弹簧，1213-连杆二，1214-螺钉二，1215-连杆三，122-滑块结构，1220-滑块，1221-固定板，1222-螺钉三，1223-连接轴一，1224-轴承一；具体实施方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本专利技术，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。本专利技术一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构(参见图1-2)，该机构包括悬架装置和具有磁性的辅助轮，所述辅助轮11的输出轴连接悬架装置12，悬架装置同时与磁吸附爬壁机器人的车体和驱动轮连接；辅助轮自适应壁面，在外力的作用下使得悬架装置发生变形，进而调整驱动轮中弧形磁铁的位置变化，被动自适应机构重量尽量轻，体积较小，方便于安装到机器人车体上。所述辅助轮11(参见图3和图4)包括小轮116、连接轴二111、小轴承115、小挡圈118、小套筒113、小挡板112和环形磁铁114，环形磁铁与小轮116的内孔过盈配合，小轮的两端均通过小螺钉110穿过相应的小螺钉孔117安装有小挡板，在环形磁铁114的内孔里由内向外内依次安装有小套筒113和小轴承115，连接轴二111依次穿过小套筒113、小轴承115、小挡圈118与外侧的小挡板112连接；小套筒与连接轴二通过轴肩定位，小轴承115的外侧安装小挡圈118，小轴承与环形磁铁内壁接触，小轴承起到定位和辅助支撑作用，小套筒与环形磁铁内壁接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，其特征在于，该机构包括悬架装置和具有磁性的辅助轮，所述辅助轮的输出轴连接悬架装置，悬架装置同时与磁吸附爬壁机器人的车体和驱动轮连接；所述悬架装置包括连杆结构和滑块结构，滑块结构分别与机器人车体和连杆结构连接，连杆结构一方面连接辅助轮，另一方面连接机器人的驱动轮；所述滑块结构包括滑块、固定板、连接轴一和轴承一，连杆结构包括连杆一、弹簧、连杆二和连杆三；连杆一、连杆二和滑块结构与通过连接轴一连接在一起，连杆一、连杆二均与连接轴一连接，滑块结构固定在连接轴一上；连杆一和连杆二相接处的下部通过弹簧连接在一起；所述连杆二的下端垂直连接连杆三的一端，所述连杆三为L形杆，上部为圆柱体，下部为长方体，圆柱体和长方体相互垂直连接，呈L形；长方体的下端连接机器人驱动轮上的弧形磁铁，圆柱体与连杆二连接的一端连接在驱动轮的轮毂外侧端面；所述滑块一端连接机器人车体侧面的弧槽，滑块能在弧槽内滑动，滑块的另一端安装固定板；所述连接轴一端与滑块结构连接在一起，另一端通过轴承一连接连杆一和连杆二。

【技术特征摘要】
1.一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，其特征在于，该机构包括悬架装置和具有磁性的辅助轮，所述辅助轮的输出轴连接悬架装置，悬架装置同时与磁吸附爬壁机器人的车体和驱动轮连接；所述悬架装置包括连杆结构和滑块结构，滑块结构分别与机器人车体和连杆结构连接，连杆结构一方面连接辅助轮，另一方面连接机器人的驱动轮；所述滑块结构包括滑块、固定板、连接轴一和轴承一，连杆结构包括连杆一、弹簧、连杆二和连杆三；连杆一、连杆二和滑块结构与通过连接轴一连接在一起，连杆一、连杆二均与连接轴一连接，滑块结构固定在连接轴一上；连杆一和连杆二相接处的下部通过弹簧连接在一起；所述连杆二的下端垂直连接连杆三的一端，所述连杆三为L形杆，上部为圆柱体，下部为长方体，圆柱体和长方体相互垂直连接，呈L形；长方体的下端连接机器人驱动轮上的弧形磁铁，圆柱体与连杆二连接的一端连接在驱动轮的轮毂外侧端面；所述滑块一端连接机器人车体侧面的弧槽，滑块能在弧槽内滑动，滑块的另一端安装固定板；所述连接轴一端与滑块结构连接在一起，另一端通过轴承一连接连杆一和连杆二。2.根据权利要求1所述的磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，其特征在于，所述连杆三的圆柱体的长度为机器人驱动轮的轮毂厚度的一半。3.根据权利要求1所述的磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构，其特征在于，连杆一和连杆二通过插接的方式连接在连接轴一上。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌宇，刘肖雅，张明路，朱丽莉，李志龙，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12