磁吸附攀爬机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种磁吸附攀爬机器人，包括磁性车轮、驱动车体和转向车体，所述驱动车体包括驱动车体主体和动力驱动装置，两个磁性车轮安装在驱动车体主体上，通过动力驱动装置驱动，作为驱动后轮；所述转向车体包括转向车体主体和转向装置，两个磁性车轮安装在转向车体主体上，通过转向装置控制转向，作为转向前轮，所述驱动车体主体和转向车体主体之间通过一个具体转动自由度的悬挂装置相连。本发明专利技术将永磁体创新的与车轮结合，实现了车轮的稳定吸附，为后面的图像传输部件、机械臂部件、超声波探伤部件的正常工作创造了可能。

【技术实现步骤摘要】
磁吸附攀爬机器人
本专利技术属于机器人领域，涉及一种攀爬机器人，具体涉及一种磁吸附攀爬机器人，可以携带机械臂、高清图传设备、超声波探伤设备的多功能机器检测平台。
技术介绍
我国在港口起重机领域占有重要地位，以上海振华为代表中国企业世界起重机板块牢牢占据着一席之地。起重机，尤其是大型岸桥起重机的监控与检修也变得越来越重要。金属设备的无损检测主要有X射线无损探伤、电磁超声、超声波、涡流探伤、漏磁探伤、渗透探伤、磁粉探伤等，本专利技术携带的检测设备为超声无损探伤仪，可以不需要工人携带探伤头到起重机上进行检测，简化起重机安全评价和寿命评估，间接提高起重机的安全性，具有较大的研究意义和应用前景。由于起重机体积较大、结构复杂，检测人员工作量大，安全性低，而且起重机有些部分难以检测。起重机的超声波探伤交由机器人完成将能够大大提高工人的安全性与生产效率。经对现有技术文献的检索发现，中国专利技术专利申请号201710367820.8，该技术公开了一种自适应接触的磁性履带攀爬机器人。其结构包括两条履带、驱动电机、自适应摇臂以及其他必要结构。该机器人可以利用摇臂的伸缩实现履带与接触面的自适应，提高可靠性。但该机构过于庞大笨重，并且越障性能不足，无法适应在起重机上全方位攀爬的要求。中国专利技术专利申请号201810275240.0，该技术公开了一种多功能消防灭火机器人。其工作机构包括可调节高度的高压喷头、摄像头、用于驱散浓烟的大功率电扇以及用于移动的普通履带。该机构搭载了很多工作部件，结构紧凑，灭火效果好，在平面上具有较好的移动性能，但是无法胜任金属壁面的攀爬要求。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述现有技术的不足，开发一种可以携带相关设备在港口起重机上全方位工作的攀爬机器人。本专利技术利用永磁体吸附原理，巧妙地与车轮联系起来，使小车可以在金属壁面上正常行驶，达到全方位移动的目的。与传统履带机器人相比，本专利技术转向灵活，控制简便，功能完善，并且具有低成本与高可靠性的优点。本专利技术攀爬机器人能在起重机结构表面移动攀爬，并能承载相机等图传设备进行图像信息回传，配备有机械臂与超声波探伤仪，降低工人的劳动强度，提高生产效率。同时，本机器人采用单片机进行控制，该单片机控制两台各自独立的驱动器，每台驱动器分别控制一个步进电机，配备有行星轮减速器；单片机还控制一个转向舵机，用于控制车辆转向。图传设备、机械臂和WiFi无线控制模块也由这台单片机集中控制。控制模块简单可靠。另外，本专利技术采用后轮各自独立驱动的方式，既可以提供强大的驱动力，又可以取消差速器，简化机械结构，提高可靠性。考虑到应对起重机全方位攀爬的要求，本机器人车轮沿圆周布置有矩形钕铁硼永磁体，做到了小车在任何工况下都能提供足够的吸附力，确保稳定性与安全性。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种磁吸附攀爬机器人，其特征在于：包括磁性车轮、驱动车体和转向车体，所述驱动车体包括驱动车体主体和动力驱动装置，两个磁性车轮安装在驱动车体主体上，通过动力驱动装置驱动，作为驱动后轮；所述转向车体包括转向车体主体和转向装置，两个磁性车轮安装在转向车体主体上，通过转向装置控制转向，作为转向前轮，所述驱动车体主体和转向车体主体之间通过一个具体转动自由度的悬挂装置相连。优选的，所述驱动装置包括两个步进电机、电机输出轴、电机减速器和与步进电机对应的步进电机驱动器，所述电机输出轴、电机减速器和步进电机依次相连为一体化结构，两个步进电机分别通过两个步进电机支架安装在驱动车体主体后端两侧底部，所述步进电机驱动器通过步进电机驱动器支架安装在相应步进电机侧方的驱动车体主体上，两个磁性车轮安装在相应步进电机的电机输出轴上。优选的，所述悬挂装置包括两个转动副轴承和一个悬挂中轴，两个转动副轴承分别固定安装在驱动车体主体和转向车体主体的底部，悬挂中轴穿过两个转动副轴承相连。优选的，所述转向装置包括两个转向块、平行四边形拉杆机构和转向舵机，两个转向块分别通过两个竖直方向的转动副安装在转向车体主体两侧底部，两个磁性车轮分别通过两个车轮轴安装在两个转向块上，所述平行四边形拉杆机构将两个转向块相连，并通过转动连杆连接到转向舵机的输出轴上，所述转向舵机固定安装在转向车体主体底部，所述转动转向舵机通过转动连杆和平行四边形拉杆机构拉动两个转向块转动，从而实现车轮转向。优选的，所述车轮轴一端通过轴锁紧环和双轴承法兰座安装在转向块上，另一端与磁性车轮相连。优选的，所述平行四边形拉杆机构包括依次通过鱼眼轴承铰接相连的杆一、杆二、杆三和杆四，其中杆一固定在一个转向块上，杆三穿过并固定在另一个转向块上，杆三一端与杆二铰接相连，另一端与转动连杆一端铰接相连，转动连杆另一端固定在转动转向舵机的输出轴上。优选的，安装转向块的转动副包括转向板、两个球头轴承和转向轴，两个球头轴承在竖直方向同心的安装在转向板上，所述转向板通过转向板支架安装在转向车体主体两侧底部，转向块通过两个转向轴安装在两个球头轴承之间。优选的，所述转向车体主体前端顶部设有超声波探测装置，所述超声波探测装置包括直流电机、超声波探头和超声波探头支架，所述超声波探头固定安装在超声波探头支架底部，超声波探头支架顶部通过摆杆与直流电机的输出轴固定相连，通过直流电机可以驱动超声波探头在转向车体主体前方摆动。优选的，所述磁吸车轮包括两个车轮支架、两个永磁体支架、永磁体和法兰联轴器，所述两个车轮支架之间通过连接柱固定相连，两个永磁体支架分别固定安装在相应的车轮支架上，所述永磁体支架四周设有多个用于安装永磁体的固定片，车轮轴通过法兰联轴器与其中一个车轮支架固定相连。优选的，所述车轮支架为塑料制成的圆盘，法兰联轴器与圆盘通过螺栓相连，所述永磁体支架为环形支架，固定片上设有安装永磁体的螺孔，所述永磁体为矩形永磁体，矩形永磁体通过螺栓固定安装在两个永磁体支架之间对应的固定片上。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术改进的磁性车轮更适用于港口起重机的全方位攀爬，本专利技术将永磁体创新的与车轮结合，实现了车轮的稳定吸附，为后面的图像传输部件、机械臂部件、超声波探伤部件的正常工作创造了可能。转向车体与驱动车体采用分体式设计，在不影响刚度的情况下改善了四个车轮与金属壁面的接触状况，间接提高了永磁体吸附力。转向装置利用转向杆的平行四边形原理实现转向，互换性高，可调性好，可以根据不同的工况要求调节合适的力矩与转向角度。本专利技术的工作部件具有互换性，可以根据不同的需求选配合适的部件，适应能力强。附图说明图1是本专利技术磁吸附攀爬机器人的整体示意图；图2是驱动车体俯视图；图3是驱动车体底部示意图；图4是转向车体底部示意图；图5是转向车体俯视图；图6是转向块系统爆炸示意图；图7是驱动车体和转向车体连接分解示意图图8是驱动车体和转向车体连接示意图；图9是磁性车轮爆炸示意图；图10是磁性车轮组装示意图；图11是磁性车轮加永磁铁装配示意图；图12是固定在磁性车轮外圆面上的防滑硅胶垫。图中，Ⅰ-磁性车轮，Ⅱ-驱动车体，Ⅲ-转向车体，1-动力电池，2-驱动车体主体，3-步进电机，4-电机减速器，5-输出轴套，6-电机输出轴，7-步进电机支架，8-电机驱动器，9-电机驱动器支架，10-悬挂中轴，11-转动副轴承，12-转向车体主体，13-转向板支架，14-转向板，15-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁吸附攀爬机器人，其特征在于：包括磁性车轮、驱动车体和转向车体，所述驱动车体包括驱动车体主体和动力驱动装置，两个磁性车轮安装在驱动车体主体上，通过动力驱动装置驱动，作为驱动后轮；所述转向车体包括转向车体主体和转向装置，两个磁性车轮安装在转向车体主体上，通过转向装置控制转向，作为转向前轮，所述驱动车体主体和转向车体主体之间通过一个具体转动自由度的悬挂装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种磁吸附攀爬机器人，其特征在于：包括磁性车轮、驱动车体和转向车体，所述驱动车体包括驱动车体主体和动力驱动装置，两个磁性车轮安装在驱动车体主体上，通过动力驱动装置驱动，作为驱动后轮；所述转向车体包括转向车体主体和转向装置，两个磁性车轮安装在转向车体主体上，通过转向装置控制转向，作为转向前轮，所述驱动车体主体和转向车体主体之间通过一个具体转动自由度的悬挂装置相连。2.如权利要求1所述的磁吸附攀爬机器人，其特征在于：所述驱动装置包括两个步进电机、电机输出轴、电机减速器和与步进电机对应的步进电机驱动器，所述电机输出轴、电机减速器和步进电机依次相连为一体化结构，两个步进电机分别通过两个步进电机支架安装在驱动车体主体后端两侧底部，所述步进电机驱动器通过步进电机驱动器支架安装在相应步进电机侧方的驱动车体主体上，两个磁性车轮安装在相应步进电机的电机输出轴上。3.如权利要求2所述的磁吸附攀爬机器人，其特征在于：所述悬挂装置包括两个转动副轴承和一个悬挂中轴，两个转动副轴承分别固定安装在驱动车体主体和转向车体主体的底部，悬挂中轴穿过两个转动副轴承相连。4.如权利要求3所述的磁吸附攀爬机器人，其特征在于：所述转向装置包括两个转向块、平行四边形拉杆机构和转向舵机，两个转向块分别通过两个竖直方向的转动副安装在转向车体主体两侧底部，两个磁性车轮分别通过两个车轮轴安装在两个转向块上，所述平行四边形拉杆机构将两个转向块相连，并通过转动连杆连接到转向舵机的输出轴上，所述转向舵机固定安装在转向车体主体底部，所述转动转向舵机通过转动连杆和平行四边形拉杆机构拉动两个转向块转动，从而实现车轮转向。5.如权利要求4所述的磁吸附攀爬机器人，其特征在于：所述车轮轴一端通过轴锁紧环和双轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵章焰，李钟谷，李楠，范晨阳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42