一种大型金属立面越障爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术一种大型金属立面越障爬壁机器人，该机器人包括多个车架模块、在每个车架模块上对称安装的轮足复合式驱动模块、用于连接相邻两个车架模块的车架连接模块、安装在每个车架模块上的复合式变磁力吸附模块；所述车架连接模块包括：连接壳体、上部橡胶、下部橡胶、半截式滚针轴承、连接件、固定塞，所述连接壳体位于车架模块的相应位置上，连接壳体内的空腔具有恰好容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的圆柱形部分，在圆柱形部分的外侧为与连接件横梁形状相配合的矩形腔部分，连接件横梁与连接壳体的矩形腔部分的上下表面之间具有间隙；固定塞与车架模块固连。该机器人具有轮优秀的越障能力，能满足机器人在复杂环境下运动并作业的需求。

A large metal facade climbing robot

【技术实现步骤摘要】
一种大型金属立面越障爬壁机器人
本技术涉及的是一种用于金属立面的机器人，具体是一种大型金属立面越障爬壁机器人。
技术介绍
目前国内外石化储罐及船舶等大型金属立面的除锈、喷漆、检测等维护施工作业对环境保护、人身安全及低成本高效率的要求日趋严格，因此越障爬壁机器人作为一种能够在金属立面吸附并移动的自动化设备，具有广泛的应用前景。因永磁吸附具有吸附力稳定且较大的优点，应用于金属立面上的爬壁机器人多采用永磁铁作为主要吸附机构，虽然永磁铁能提供稳定且较大的吸附力，但不易于调节磁力，难以适应机器人的越障过程。市面上永磁式爬壁机器人多为轮式、履带式，轮式具有较高的移动速度及运动平稳性，履带式具有吸附力较强的特点，两者虽然都具备一定的曲面自适应能力，但不具备优良的越障性能。大部分永磁式爬壁机器人多通过机器人的结构设置实现刚性曲面自适应，一部分机器人通过铰链等方式实现其柔性曲面自适应，刚性难以适应复杂的曲面及障碍，柔性难以把控机器人内部弯曲角度，不适应大型金属立面的工作环境。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的不足之处，提供一种大型金属立面越障爬壁机器人，解决现有永磁爬壁机器人在大型金属立面作业时存在的一系列问题，该机器人既具有轮式移动机器人移动速度快、平稳性良好、转向灵活的优点，还具有足式移动机器人良好的地形通过性，即优秀的越障能力，能满足机器人在复杂环境下运动并作业的需求。本技术是通过以下技术方案实现的，一种大型金属立面越障爬壁机器人，其特征在于，该机器人包括多个车架模块、在每个车架模块上对称安装的轮足复合式驱动模块、用于连接相邻两个车架模块的车架连接模块、安装在每个车架模块上的复合式变磁力吸附模块；相邻两个车架模块相对面的底端均设置有车架下端橡胶，在相邻两个车架模块之间设置有两个结构相同的车架连接模块，所述车架连接模块包括：连接壳体、上部橡胶、下部橡胶、半截式滚针轴承、连接件、固定塞，所述连接壳体位于车架模块的相应位置上，连接壳体内部设置有用于安装连接件的空腔，所述连接件两端为圆柱形，两个圆柱形的侧面由长方体型横梁连接，圆柱形与长方体型横梁一体构成，在圆柱形的侧面上远离横梁的一端安装半截式滚针轴承，连接件与半截式滚针轴承相配合位于连接壳体内部空腔，半截式滚针轴承的外圈与连接壳体紧配合，连接件的圆柱形未包裹半截式滚针轴承的侧面与连接壳体的空腔壁接触；连接壳体内的空腔具有恰好容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的圆柱形部分，在圆柱形部分的外侧为与连接件横梁形状相配合的矩形腔部分，矩形腔部分与连接件相接触的上下内表面上分别铺设有上部橡胶和下部橡胶，且连接件横梁与连接壳体的矩形腔部分的上下表面之间具有间隙，该间隙记为H，横梁伸入矩形腔部分的深度记为L；在靠近矩形腔部分且远离车架轴心的位置的连接壳体内设置固定塞安装腔，固定塞安装腔的大小能容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的组件，固定塞的外表面通过螺钉与相应的车架模块相连。所述轮足复合式驱动模块包括提升臂组件、支撑臂组件、驱动臂组件和行走轮；提升臂组件的一部分安装在车架模块上，另一部分与驱动臂组件的上部相连；支撑臂组件的一部分与车架模块相连，另一部分与驱动臂组件的下部相连，驱动臂组件的末端安装有行走轮；提升臂组件和支撑臂组件共同用于实现轮足复合式驱动模块的提升，驱动臂组件用于驱动行走轮行走；提升臂组件与支撑臂组件在驱动臂组件的两个安装位置之间的距离等于提升臂组件与支撑臂组件在车架模块上的两个安装位置之间的距离；所述提升臂组件包括提升臂驱动电机、减速器和提升臂；提升臂驱动电机安装在车架模块上，提升臂驱动电机的输出轴与减速器的输入端相连，减速器的输出端通过键与提升臂的一端固连，减速器输出轴位置为提升臂上关节；提升臂的另一端通过第一连接轴铰接在驱动臂组件上部的铰支座上，提升臂与驱动臂组件上部的铰支座形成转动副，第一连接轴位置为提升臂下关节；所述支撑臂组件包括支撑臂、第二连接轴和第三连接轴；支撑臂的一端通过第二连接轴铰接在待安装爬壁机器人的车架上，支撑臂与车架模块形成转动副，第二连接轴位置为支撑臂上关节；支撑臂的另一端通过第三连接轴铰接在驱动臂组件下部铰支座上，支撑臂与驱动臂组件下部铰支座形成转动副，第三连接轴位置为支撑臂下关节；上述四个关节围合形成平行四边形结构。在每个车架模块上安装一个复合式变磁力吸附模块，复合式变磁力吸附模块包括丝杠组件和吸附组件，所述的吸附组件位于车架模块底部的外侧，且正常行驶状态时，吸附组件距离车架底部有一段距离；丝杠组件位于车架模块内部，丝杠组件能驱动吸附组件上下移动。所述的丝杠组件包括：丝杠电机、丝杠电机减速齿轮箱、丝杠电机制动器、丝杠电机法兰盘、A型带轮、皮带、B型带轮、B型带轮圆锥滚子轴承、丝杠螺母、丝杠螺母圆锥滚子轴承、螺钉、丝杠螺母定位架、丝杠；其中，丝杠电机制动器、丝杠电机、丝杠电机减速齿轮箱依次连接，丝杠电机减速齿轮箱的输出端穿过丝杠电机法兰盘，且丝杠电机减速齿轮箱端部与丝杠电机法兰盘固定，且丝杠电机法兰盘的侧壁固定连接在车架模块上；在丝杠电机减速齿轮箱的输出端上安装A型带轮，A型带轮和B型带轮通过皮带连接传动；所述B型带轮的下端具有B型带轮下端凸台，在B型带轮下端凸台外圈套接B型带轮圆锥滚子轴承，B型带轮下端凸台与B型带轮圆锥滚子轴承的内圈相配合固定；所述丝杠穿过B型带轮，丝杠的下部与吸附组件固定；B型带轮圆锥滚子轴承的下端与车架模块底部相接触；位于B型带轮上部的丝杠上安装丝杠螺母，所述丝杠螺母包括上部圆柱部分和下部支撑板，圆柱部分的上端具有丝杠螺母上端凸台，支撑板上具有丝杠螺母下端螺纹孔，B型带轮的上端与支撑板通过丝杠螺母下端螺纹孔、螺钉固连在一起；在丝杠螺母上端凸台的上部安装丝杠螺母圆锥滚子轴承，丝杠螺母上端凸台和丝杠螺母圆锥滚子轴承内径相配合；在丝杠螺母、丝杠螺母圆锥滚子轴承、B型带轮圆锥滚子轴承及B型带轮外整体套装丝杠螺母定位架，丝杠螺母能相对丝杠螺母定位架转动；丝杠螺母定位架的下端与车架模块底面固定；所述吸附组件包括：轭铁、偶数个一类永磁铁、一个二类永磁铁、两组电磁铁、导轨；所述轭铁下表面开有用于安装一类永磁铁、二类永磁铁及电磁铁的凹槽，轭铁中心开有连接丝杠下端螺纹的轭铁上端中心螺纹孔；所述二类永磁铁位于轭铁的中心位置，二类永磁铁中心开有用于容纳丝杠下端螺纹的孔；沿轭铁长度方向的两侧以二类磁铁为对称轴，对称布置一类永磁铁；沿轭铁宽度方向的两侧以二类永磁铁为轴，对称布置两组电磁铁；一类永磁铁、二类永磁铁及电磁铁的下表面等高；所述导轨下端固定安装在轭铁上表面，导轨与车架模块上的导轨座相配合。该机器人还包括搭载高压水枪模块，所述的搭载高压水枪模块包括：驱动电机、水枪支撑臂、水枪座，驱动电机固定于位于中间的车架模块内部，水枪支撑臂直接插在驱动电机减速器的输出轴上，由输出轴的转动带动水枪支撑臂的转动，水枪座固定于水枪支撑臂上。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)通过车架连接模块的设计，连接件与半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型金属立面越障爬壁机器人，其特征在于，该机器人包括多个车架模块、在每个车架模块上对称安装的轮足复合式驱动模块、用于连接相邻两个车架模块的车架连接模块、安装在每个车架模块上的复合式变磁力吸附模块；/n相邻两个车架模块相对面的底端均设置有车架下端橡胶，在相邻两个车架模块之间设置有两个结构相同的车架连接模块，/n所述车架连接模块包括：连接壳体、上部橡胶、下部橡胶、半截式滚针轴承、连接件、固定塞，/n所述连接壳体位于车架模块的相应位置上，连接壳体内部设置有用于安装连接件的空腔，所述连接件两端为圆柱形，两个圆柱形的侧面由长方体型横梁连接，圆柱形与长方体型横梁一体构成，在圆柱形的侧面上远离横梁的一端安装半截式滚针轴承，连接件与半截式滚针轴承相配合位于连接壳体内部空腔，半截式滚针轴承的外圈与连接壳体紧配合，连接件的圆柱形未包裹半截式滚针轴承的侧面与连接壳体的空腔壁接触；连接壳体内的空腔具有恰好容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的圆柱形部分，在圆柱形部分的外侧为与连接件横梁形状相配合的矩形腔部分，矩形腔部分与连接件相接触的上下内表面上分别铺设有上部橡胶和下部橡胶，且连接件横梁与连接壳体的矩形腔部分的上下表面之间具有间隙；在靠近矩形腔部分且远离车架轴心的位置的连接壳体内设置固定塞安装腔，固定塞安装腔的大小能容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的组件，固定塞的外表面与相应的车架模块固连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大型金属立面越障爬壁机器人，其特征在于，该机器人包括多个车架模块、在每个车架模块上对称安装的轮足复合式驱动模块、用于连接相邻两个车架模块的车架连接模块、安装在每个车架模块上的复合式变磁力吸附模块；
相邻两个车架模块相对面的底端均设置有车架下端橡胶，在相邻两个车架模块之间设置有两个结构相同的车架连接模块，
所述车架连接模块包括：连接壳体、上部橡胶、下部橡胶、半截式滚针轴承、连接件、固定塞，
所述连接壳体位于车架模块的相应位置上，连接壳体内部设置有用于安装连接件的空腔，所述连接件两端为圆柱形，两个圆柱形的侧面由长方体型横梁连接，圆柱形与长方体型横梁一体构成，在圆柱形的侧面上远离横梁的一端安装半截式滚针轴承，连接件与半截式滚针轴承相配合位于连接壳体内部空腔，半截式滚针轴承的外圈与连接壳体紧配合，连接件的圆柱形未包裹半截式滚针轴承的侧面与连接壳体的空腔壁接触；连接壳体内的空腔具有恰好容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的圆柱形部分，在圆柱形部分的外侧为与连接件横梁形状相配合的矩形腔部分，矩形腔部分与连接件相接触的上下内表面上分别铺设有上部橡胶和下部橡胶，且连接件横梁与连接壳体的矩形腔部分的上下表面之间具有间隙；在靠近矩形腔部分且远离车架轴心的位置的连接壳体内设置固定塞安装腔，固定塞安装腔的大小能容纳连接件与半截式滚针轴承装配后的组件，固定塞的外表面与相应的车架模块固连。


2.根据权利要求1所述的大型金属立面越障爬壁机器人，其特征在于，所述轮足复合式驱动模块包括提升臂组件、支撑臂组件、驱动臂组件和行走轮；提升臂组件的一部分安装在车架模块上，另一部分与驱动臂组件的上部相连；支撑臂组件的一部分与车架模块相连，另一部分与驱动臂组件的下部相连，驱动臂组件的末端安装有行走轮；提升臂组件和支撑臂组件共同用于实现轮足复合式驱动模块的提升，驱动臂组件用于驱动行走轮行走；提升臂组件与支撑臂组件在驱动臂组件的两个安装位置之间的距离等于提升臂组件与支撑臂组件在车架模块上的两个安装位置之间的距离；
所述提升臂组件包括提升臂驱动电机、减速器和提升臂；提升臂驱动电机安装在车架模块上，提升臂驱动电机的输出轴与减速器的输入端相连，减速器的输出端通过键与提升臂的一端固连，减速器输出轴位置为提升臂上关节；提升臂的另一端通过第一连接轴铰接在驱动臂组件上部的铰支座上，提升臂与驱动臂组件上部的铰支座形成转动副，第一连接轴位置为提升臂下关节；
所述支撑臂组件包括支撑臂、第二连接轴和第三连接轴；支撑臂的一端通过第二连接轴铰接在待安装爬壁机器人的车架上，支撑臂与车架模块形成转动副，第二连接轴位置为支撑臂上关节；支撑臂的另一端通过第三连接轴铰接在驱动臂组件下部铰支座上，支撑臂与驱动臂组件下部铰支座形成转动副，第三连接轴位置为支撑臂下关节；
上述四个关节围合形成平行四边形结构。


3.根据权利要求1所述的大型金属立面越障爬壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小俊，马秋实，王志鹏，万媛，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12