可用于K-TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人制造技术

本发明专利技术涉及爬壁机器人技术领域，公开了一种可用于K－TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，包括机体和三组可升降移动轮组，可升降移动轮组包括底板，间隔设置于机体的下方，下表面左右两侧均设置有磁吸附组件；升降机构，上部与机体连接，下部穿过底板延伸至底板的下侧，底部固定有升降板；两组驱动轮组件，分别安装在底板的左右两侧；多个气弹簧，气弹簧一端安装在机体上，另一端安装在底板上；控制器，升降机构、驱动轮组件均与控制器电连接；升降机构能驱动升降板上下运动，底板向上运动压缩气弹簧，以使得驱动轮贴合在壁面上。本发明专利技术适用于多曲率和大曲率的曲面壁面，提高爬壁机器人的曲面自适应性和运动平稳性，降低爬壁机器人的作业风险。器人的作业风险。器人的作业风险。

【技术实现步骤摘要】
可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人


[0001]本专利技术涉及爬壁机器人
，特别是涉及一种可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人。

技术介绍

[0002]爬壁机器人是移动机器人研究领域中的一个重要分支，可以替代人在高危高空等极限环境下作业，在许多行业中具有非常广泛的应用前景，如船舶、石化、核电和消防等领域。目前应用爬壁机器人进行管道无损检测、船舶壁面除锈喷漆的技术已相当成熟，但其在焊接领域的应用受到一定的限制，一方面是因为焊接作业的复杂性及其环境的恶劣性对于焊接设备的性能提出了更高的要求，另一方面是传统的焊接方法与爬壁机器人相结合不能有效提升焊接质量与效率。但随着技术的不断发展，它可以将壁面吸附技术、地面移动技术与K
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TIG焊接方法有机结合，可附着在倾斜、垂直或者倒立壁面上爬行，在运动过程中能搭载K
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TIG焊枪以执行一定的焊接作业任务。由于K
‑
TIG焊接方法能在不开坡口、不填充焊材的条件下，焊接厚度为12mm不锈钢板并且实现双面成形，因此在作业灵活性和柔性等方面具有明显优势，极大地拓宽机器人的应用范围，对于提高焊接作业质量、降低制造成本、改善工人作业环境等具有重要的实际应用价值。
[0003]目前，以磁吸附技术和移动技术相结合的爬壁机器人主要有磁轮式、磁履带式和非接触磁吸附轮足式。磁轮式爬壁机器人将永磁铁嵌入到驱动轮上，通过磁轮产生吸附力以保证机器人的爬壁运动安全；磁履带式爬壁机器人的磁性履带与壁面的接触面积大，可以产生较大的吸附力，使得机器人行走稳定性出众；非接触磁吸附轮足式爬壁机器人兼具轮式的灵活性与足式的越障能力。现有的磁轮式与磁履带式爬壁机器人虽然结构紧凑、磁吸附力稳定，但由于控制困难、磁吸附力不可控等特点，导致其运动性能较差，无法满足其在壁面上灵活运动的功能，而且安装和拆卸也较为困难。所以非接触磁吸附轮足式爬壁机器人的应用更加广泛。
[0004]而目前现有的非接触磁吸附爬行式机器人，虽然能够实现磁吸附力可调节，但其曲面自适应能力具有一定的局限性，一般只能适应平面和小曲率的曲面，难以适用于大曲率的曲面。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，以解决现有的非接触磁吸附爬行式机器人只能适应平面和小曲率的曲面，难以适用于大曲率的曲面的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，包括机体和前后间隔设置在所述机体下侧的三组可升降移动轮组，所述可升降移动轮组包括：
[0008]底板，所述底板间隔设置于所述机体的下方，所述底板的下表面左右两侧均设置
有磁吸附组件；
[0009]升降机构，所述升降机构的上部与所述机体连接，所述升降机构的下部穿过所述底板延伸至所述底板的下侧，所述升降机构的底部固定有升降板；
[0010]两组驱动轮组件，两组所述驱动轮组件分别安装在所述底板的左右两侧，所述驱动轮组件包括用以在壁面上运动的驱动轮；
[0011]多个气弹簧，所述气弹簧的一端安装在所述机体上，所述气弹簧的另一端安装在所述底板上；
[0012]控制器，所述升降机构、所述驱动轮组件均与所述控制器电连接；
[0013]所述升降机构能够驱动所述升降板上下运动，所述升降板向上运动时带动所述底板向上运动，所述底板压缩所述气弹簧，以使得所述驱动轮贴合在所述壁面上。
[0014]优选地，所述壁面的曲率半径与所述气弹簧的压缩量满足以下公式：
[0015][0016]其中，R表示壁面的曲率半径；S表示气弹簧的压缩量；L表示相邻可升降移动轮组的中心间距，r表示驱动轮的半径；壁面为凸曲面时，取
“‑”
号，壁面为凹曲面时，取“+”号。
[0017]优选地，所述壁面为凸曲面时，所述壁面的最小曲率半径为1280mm；所述壁面为凹曲面时，所述壁面的最小曲率半径为2260mm。
[0018]优选地，所述机体前侧的所述可升降移动轮组还包括激光测距传感器和测距传感器支架，所述底板上表面的左右两侧各安装一个所述测距传感器支架，所述激光测距传感器安装在所述测距传感器支架上，所述激光测距传感器与所述控制器电连接。
[0019]优选地，所述机体的前侧安装有激光雷达。
[0020]优选地，所述底板包括左底板和右底板，所述左底板的右侧与所述右底板的左侧可拆连接，所述左底板的右侧设置有第一缺口，所述右底板的左侧均设置有第二缺口，所述第一缺口和所述第二缺口合围形成供所述升降机构穿过的通孔。
[0021]优选地，所述磁吸附组件包括轭铁板和永磁铁块，所述轭铁板固定在所述底板的下表面，所述轭铁板的下表面左右两侧各固定一个所述永磁铁块。
[0022]优选地，所述驱动轮组件包括车轮、电机和电机支架，所述电机支架固定在所述底板的上表面，所述电机安装在所述电机支架上，所述电机与所述车轮传动连接。
[0023]优选地，所述机体的下侧设置有连接板，所述升降机构、所述气弹簧均安装在所述连接板上。
[0024]本专利技术实施例一种可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人与现有技术相比，其有益效果在于：
[0025]本专利技术实施例的可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，在机体下侧设置三组可升降移动轮组，可升降移动轮组的驱动轮组件安装在底板上，通过多个气弹簧连接底板与机体，通过升降机构驱动升降板运动，升降板向上运动时带动底板向上运动，底板压缩气弹簧，使得驱动轮能够始终贴合在壁面上，适用于多曲率和大曲率的曲面壁面，提高了爬壁机器人的曲面自适应性和运动平稳性，降低爬壁机器人的作业风险。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例所述可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例所述可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人的主视示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例所述可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人的俯视示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例所述可用于K
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TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人的侧视示意图；
[0030]图5是本专利技术中磁吸附组件的结构示意图；
[0031]图6是本专利技术中驱动轮组件的结构示意图；
[0032]图7是本专利技术的爬壁机器人在凸曲面壁面上的自适应示意图；
[0033]图8是本专利技术的爬壁机器人在凹曲面壁面上的自适应示意图；
[0034]图中，1、机体；11、连接板；2、可升降移动轮组；21、底板；211、左底板；212、右底板；22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于K－TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，其特征在于，包括机体和前后间隔设置在所述机体下侧的三组可升降移动轮组，所述可升降移动轮组包括：底板，所述底板间隔设置于所述机体的下方，所述底板的下表面左右两侧均设置有磁吸附组件；升降机构，所述升降机构的上部与所述机体连接，所述升降机构的下部穿过所述底板延伸至所述底板的下侧，所述升降机构的底部固定有升降板；两组驱动轮组件，两组所述驱动轮组件分别安装在所述底板的左右两侧，所述驱动轮组件包括用以在壁面上运动的驱动轮；多个气弹簧，所述气弹簧的一端安装在所述机体上，所述气弹簧的另一端安装在所述底板上；控制器，所述升降机构、所述驱动轮组件均与所述控制器电连接；所述升降机构能够驱动所述升降板上下运动，所述升降板向上运动时带动所述底板向上运动，所述底板压缩所述气弹簧，以使得所述驱动轮贴合在所述壁面上。2.根据权利要求1所述的可用于K－TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，其特征在于，所述壁面的曲率半径与所述气弹簧的压缩量满足以下公式：其中，R表示壁面的曲率半径；S表示气弹簧的压缩量；L表示相邻可升降移动轮组的中心间距，r表示驱动轮的半径；壁面为凸曲面时，取“－”号，壁面为凹曲面时，取“+”号。3.根据权利要求2所述的可用于K－TIG焊接的曲面自适应轮足式爬壁机器人，其特征在于，所述壁面为凸曲面时，所述壁面的最小曲率半径为1280mm；所述壁面为凹曲面时，所述壁面的最小曲率半径为2260mm。4.根据权利要求1所述的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔书婉，裴逊一，戴鹏辉，宋虎喆，庞舒文，田富元，于云鹤，潘玲，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：