一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮制造技术

本实用新型专利技术为一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮，该车轮包括由同步带轮加工制作而成的车轮轮毂、与同步带轮啮合的同步带、嵌在同步带轮圆周环形区域内部的若干个磁铁、安装在所有磁铁两端的环形轭铁；若干个磁铁的按照相同极性阵列式排布。车轮具有结构紧凑、磁条布局合理、磁利用率高、磁吸附力强、质量轻、越障能力强等特点。越障能力强等特点。越障能力强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮


[0001]本技术涉及机器人技术，具体为提供一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，越来越多的机器人深入到了人们的生产生活中，机器人不仅为墙壁喷漆、除锈，还可以检测管道是否有裂纹、漏磁等缺陷，但是如何更好的在壁面上爬行，运载检测和施工设备是个不小的挑战，所以机器人在壁面爬行的关键就是磁轮的设计。
[0003]现如今的轮式爬壁吸附装置一般是以金属直接接触地面来保障其吸附效果，但是金属与壁面直接接触有十分容易划伤金属壁面，而且金属与壁面之间的摩擦系数相对较小，在运动中很容易出现打滑现象；对于此现象，不少人使用轮胎作为与壁面的接触装置，虽然可以提高磁铁与车轮之间的摩擦系数，但是这样的话会出现，磁铁距离金属壁面太高，磁吸附力不能很好的发生效果。综合这两种因素，本技术提出了一个吸附力强、摩擦系数高、磁利用率高、同步带形式的磁轮，提高工作效率。
[0004]经文献检索发现，中国专利公开号为CN 105946450 A，申请日为2016年9月21日，专利技术名称为：一种适用于壁面吸附攀爬的自驱式永磁转轮的技术专利，使用的是环形磁块，磁感线方向为法线方向，无法构成阵列式的格局，磁感线无法叠加出强度更大的磁力，磁场利用率低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是：提供一种金属壁面磁吸附能力强、磨损少的用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮，且车轮具有结构紧凑、磁条布局合理、磁利用率高、磁吸附力强、质量轻、越障能力强等特点。
[0006]本技术解决所述技术问题的技术方案是：设计一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮，其特征在于，该车轮包括由同步带轮加工制作而成的车轮轮毂、与同步带轮啮合的同步带、嵌在同步带轮圆周环形区域内部的若干个磁铁、安装在所有磁铁两端的环形轭铁；若干个磁铁的按照相同极性阵列式排布。
[0007]所述的同步带与同步带轮位于车轮的最外侧，两者相互啮合，不会发生滑动/滚动；同步带轮的圆面上沿其轴向方向开若干个通孔，用于嵌入磁铁；若干个磁铁沿同步带轮的轴向等角度嵌入，若干个磁铁均平行于同步带轮的轴向，相邻磁铁相同极性排布，N级与S级垂直于轮面；磁铁与同步带轮中的通孔过盈配合，在磁铁的左右两端设置有左右轭铁，左右轭铁限位将所有磁铁固定住，限制其垂直于轮面方向的运动，在位于左右轭铁之间的磁铁上对称设置有左右磁轮钢圈，左右磁轮钢圈将磁铁圈住防止磁铁法向运动。
[0008]所述轭铁采用纯铁制成，呈环形形状，环形的环面面积不小于若干磁铁所围成的环形阵列的端面面积，使轭铁能够围住环形阵列的磁铁。
[0009]所述同步带采用橡胶材料，整条同步带包裹在同步带轮表面，同步带所有位置的厚度相等，且同步带到同步带轮表面的距离均相等，同步带外径大于轭铁的外径，二者同轴，同步带不覆盖轭铁所在侧面。
[0010]所述同步带轮为圆环柱状，在圆环的内外径之间的区域内开设多个通孔，通孔与同步带轮轴向平行，相邻通孔之间的圆心角相同，在同步带轮轮毂结构的中心设置有连接车体的安装孔，使车轮与车体连接固定在一起。
[0011]同步带轮内外半径之比为2/3
‑
4/5，通孔的边缘紧靠同步带轮的内外径。
[0012]轭铁的厚度为1
‑
3mm，同步带205的外径比轭铁201半径大0.8
‑
1.5mm。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0014]1)本技术磁铁布局更加合理：磁铁采用环形阵列式布局(以某种固定规律进行排列的方式，本文指的是按固定角度圆周均布放置磁铁)，使得磁轮体积小、质量轻，环形排列的磁铁可提高磁场强度，减少磁铁的使用，使得机器人可以更大的磁力在壁面上运动。
[0015]2)本技术使用轭铁提高磁通量的利用率：用纯铁制成的轭铁将磁铁两侧环形围住，将本来围绕单个磁铁环绕的磁感线，被轭铁引导，导致磁感线将顺着轭铁流通，沿着轭铁的环形流通，减少了磁力的溢散，提高了磁通量的利用率。
[0016]3)本技术具有更高的摩擦系数：本技术创造性地以同步带轮和同步带构成车轮的主体结构，使用橡胶材料的同步带啮合同步带轮，使整个车轮与壁面接触更加均匀，改善了原本是铁与铁接触摩擦力系数低的问题，厚度均一的橡胶同步带的使用使机器人在运动过程中有更大的动力，提高机器人的动力性。
[0017]4)本技术具有较少的磨损：将同步带的高度高于轭铁，同时同步带又是用橡胶制作，所以两侧的轭铁就不会与金属壁面接触，只是橡胶与金属壁面接触，橡胶的材质相对较软，在运动中的磕碰对磁轮和金属壁面的损失很小。
[0018]5)本技术具有更好的壁面过渡能力：本技术车轮的结构是完全对称的，车轮各处的磁吸附能力都比较均匀，且都比较良好，在运动过程中，吸附力不会有很大波动，比较稳定，能够比较容易的实现壁面过渡。
[0019]6)本技术为一种轮式结构，橡胶制成的同步带不仅起到保护同步轮的作用，而且可以提高摩擦力和动力，将同步带的半径大于轭铁的半径，通过轭铁传导传到壁面，整个侧面一圈起作用，做成阵列式，防止轭铁与壁面直接接触，减少对壁面与磁轮的磨损。解决了传统磁轮存在的摩擦系数小，在壁面运动效果不够优秀、磁利用率低、壁面吸附能力差，运动过程中磁轮与金属壁面的磨损比较大等问题。
[0020]7)同等条件下应用本技术的车轮，越障能力更强，这个越障能力针对的是导磁壁面上的障碍物，由于阵列式的磁铁分布，轭铁传导的机制实现车轮各处都能产生比较强的磁力，所以车体能够实现较大障碍物、90度直角过渡以及非连续壁面过渡。
附图说明
[0021]图1为本技术用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮相对于壁面的二维平面结构示意图；
[0022]图2为本技术用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮的爆炸结构示意图；
[0023]图中：101磁轮、102壁面、201轭铁、202同步带轮做成的轮毂、203磁轮钢圈、204磁
铁、205同步带。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例及其附图进一步叙述本技术。但本申请的权利要求保护范围不限于所述实施例的描述范围。
[0025]本技术一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮，包括由同步带轮加工制作而成的车轮轮毂、与同步带轮啮合的同步带、嵌在同步带轮圆周环形区域内部的若干个磁铁、安装在所有磁铁两端的环形轭铁；若干个磁铁的按照相同极性阵列式排布。
[0026]所述的同步带与同步带轮位于车轮的最外侧，两者相互啮合，不会发生滑动；同步带轮的圆面上沿其轴向方向开若干个通孔，用于嵌入磁铁；若干个磁铁沿同步带轮轴向等角度嵌入，若干个磁铁均平行于同步带轮的轴向，相邻磁铁相同极性排布，N级与S级垂直于轮面，且磁铁与同步带轮中的通孔过盈配合，在磁铁的左右两端设置有左右轭铁，左右轭铁限位将所有磁铁固定住，限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于导磁壁面的阵列式永磁吸附车轮，其特征在于，该车轮包括由同步带轮加工制作而成的车轮轮毂、与同步带轮啮合的同步带、嵌在同步带轮圆周环形区域内部的若干个磁铁、安装在所有磁铁两端的环形轭铁；若干个磁铁的按照相同极性阵列式排布。2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于，所述的同步带与同步带轮位于车轮的最外侧，两者相互啮合，不会发生滑动/滚动；同步带轮的圆面上沿其轴向方向开若干个通孔，用于嵌入磁铁；若干个磁铁沿同步带轮的轴向等角度嵌入，若干个磁铁均平行于同步带轮的轴向，相邻磁铁相同极性排布，N级与S级垂直于轮面；磁铁与同步带轮中的通孔过盈配合，在磁铁的左右两端设置有左右轭铁，左右轭铁限位将所有磁铁固定住，限制其垂直于轮面方向的运动，在位于左右轭铁之间的磁铁上对称设置有左右磁轮钢圈，左右磁轮钢圈将磁铁圈住防止磁铁法向运动。3.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于，所述轭铁采用纯铁制成，呈环形形状，环形的环面面积不小于若干磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明路，张轩，李满宏，张小俊，孙凌宇，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：