本实用新型专利技术公开了一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，前后两个车架底部分别转动安装有前后车轮，每个车轮的空腔中设置有磁力吸附系统，磁力吸附系统包括转轴、磁吸安装座、磁吸组件，转轴转动安装在车轮的空腔中且与车轮同轴心，磁吸安装座的连接端固定连接在转轴上，磁吸安装座的自由端外壁面为圆弧面，且磁吸安装座的自由端开有磁吸安装腔，磁吸组件置于磁吸安装腔中，通过调节电机带动转轴旋转，从而带动磁吸组件转动，进而实现对磁吸组件在车轮空腔中周向位置的自主调节。本实用新型专利技术相比现有技术具有以下优点：可实现磁吸力的主动调节，在保证机器人轻量化的同时，使得爬壁机器人能顺利经过夹角壁面。使得爬壁机器人能顺利经过夹角壁面。使得爬壁机器人能顺利经过夹角壁面。
【技术实现步骤摘要】
一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人
[0001]本技术涉及爬壁机器人
，尤其涉及的是一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人。
技术介绍
[0002]目前爬壁机器人已大量应用于社会生活的各个领域，它可以取代人工进行高危环境的作业。爬壁机器人属于移动型机器人，需要尽量减小整机质量，否则会影响运动性能。特别是采用电池组供电时，冗余的结构质量不仅不符合节能减排要求，还会降低机器人的续航能力。因此，轻量化设计是爬壁机器人的重点研究内容之一。
[0003]爬壁机器人依据移动方式的不同，可分为轮式、履带式和其他类型。其中轮式爬壁机器人因其运动灵活、行走效率高，已获得广泛应用。目前车轮式爬壁机器人普遍将磁吸附单元布置在车轮外缘。这种结构将机器人的移动功能与吸附功能进行整合，使机器人结构紧凑。但是这种永磁轮设计也有以下缺点：首先，由于无法控制永磁轮吸力的大小与方向，因此不便于机器人与壁面分离；其次，考虑到磁力会随着与壁面距离增大而迅速衰减这一特性，因此在任意时刻，只有靠近壁面的永磁体为机器人提供吸力，车轮整体吸附效率不高；再次，因为磁力均匀分布在永磁轮表面，当永磁轮行走到夹角壁面尤其是内直角壁面时，磁力会均匀地施加在两个壁面上，导致机器人无法通过夹角壁面。现有技术中，为了解决这个问题，一般是添加额外的车轮提升结构，这样就增大了机器人自身自身重量，从而减少了机器人的有效载荷。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，可实现磁吸力的主动调节，从而主动改变磁吸力的方向，在保证机器人轻量化的同时，使得爬壁机器人能顺利经过夹角壁面。
[0005]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，包括前后两个车架，前后两车架支架之间通过转向结构实现转动连接，前后两个车架底部分别转动安装有前后车轮，每个车轮为内设空腔的空心结构，车轮的空腔中设置有磁力吸附系统，磁力吸附系统包括转轴、磁吸安装座、磁吸组件，转轴转动安装在车轮的空腔中且与车轮同轴心，磁吸安装座一端为连接端、另一端为自由端，磁吸安装座的连接端固定连接在转轴上，磁吸安装座的自由端外壁面为圆弧面，且磁吸安装座的自由端开有磁吸安装腔，磁吸组件置于磁吸安装腔中，转轴一端伸出车轮之外并与安装在车架上的调节电机的输出端固定连接，通过调节电机带动转轴旋转，从而带动磁吸组件绕着转轴的轴心线转动，进而实现对磁吸组件在车轮空腔中周向位置的自主调节。
[0007]作为上述机器人的优选方案，所述磁吸组件包括多根永磁体，磁吸安装座的自由端呈与转轴同心的扇环状，磁吸安装座自由端的磁吸安装腔包括多个磁吸安装槽，每个磁
吸安装槽的延伸方向与车轮轴线相平行，多个磁吸安装槽沿着磁吸安装座自由端的扇环周向依次排布且整体形成扇环状，多根永磁体一一对应的嵌装在多个磁吸安装槽中。
[0008]作为上述机器人的优选方案，所述车轮包括车轮壳体、车轮盖板、轮胎，轮胎套在车轮壳体外，车轮壳体为一端封闭、一端敞口的圆筒状，车轮盖板可拆卸地安装在车轮壳体的敞口端处，车轮盖板与车轮壳体之间的空间形成所述空腔，车轮壳体的封闭端以及车轮盖板上分别设有安装台，所述转轴左右两端分别通过两个第一轴承转动安装在两个安装台上。
[0009]作为上述机器人的优选方案，所述转向结构包括转向电机、驱动摇臂、转向拉杆、转向摇臂，转向电机安装在前车架上，转向电机的输出轴与驱动摇臂的首端固定连接，，驱动摇臂末端与转向拉杆首端之间、转向拉杆末端与转向摇臂首端之间、转向摇臂末端与前车架之间分别转动连接，转向摇臂首端设有一段延伸段，转向摇臂首端的延伸段通过连接板与后车架固定连接，驱动摇臂、转向拉杆、转向摇臂与前车架共同构成平行四边形机构，通过转向电机带动驱动摇臂旋转，在平行四边形机构的作用下，带动前车架相对于后车架旋转。
[0010]作为上述机器人的优选方案，所述转向电机位于前车架沿左右方向上的一侧，驱动前车轮转动的驱动电机安装在前车架沿左右方向上的另一侧，所述前车架顶部设有工作负载安装台。
[0011]作为上述机器人的优选方案，所述转向摇臂末端开穿孔，前车架上通过两个第二轴承转动安装有竖向延伸的销轴，转向摇臂通过末端的穿孔套装在销轴上。
[0012]作为上述机器人的优选方案，所述连接板底部设有工作负载安装吊舱。
[0013]本技术相比现有技术具有以下优点：
[0014]1、本技术提供的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，通过将车轮设计为空心结构，并在车轮的空腔中设置磁力吸附系统，过调节电机带动转轴旋转，从而带动磁吸组件绕着转轴的轴心线转动，进而实现对磁吸组件在车轮空腔中周向位置的自主调节，实现了对磁吸力方向的主动调节；当调节电机关闭时，该机器人为被动调节模式；当调节电机启动时，该机器人为主动调节模式；两种模式自由切换，使得该爬壁机器人能顺利经过夹角壁面，同时能方便地将机器人从壁面上取下；此外，本技术将磁力吸附系统收纳在车轮内部，且无须添加额外的车轮提升结构，保证了机器人的轻量化设计需求。
[0015]2、本技术提供的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，其磁吸组件包括多根永磁体，多根永磁体一一对应的嵌装在多个磁吸安装槽中，由于多个磁吸安装槽整体形成扇环状，使得多根永磁体呈扇环排布，结构设计巧妙、布局紧凑，且磁吸组件能沿着车轮的轴心线自由转动，使得在机器人车轮沿壁面行驶时，该磁吸组件始终指向壁面，提高了其与壁面的吸附效果，同时机器人重心更靠近壁面，使其具有出色的横向稳定性。
[0016]3、本技术提供的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，将转向电机安装在前车架左右方向上的一侧，一方面，可留出车架顶部的空间并设置工作负载安装台，为工作负载安装留出安装空间；另一方面，可降低机器人重心；此外，由于驱动电机较重，将转向电机与驱动电机分列在前车架左右方向的两侧，可起到平衡机器人左右两侧重量的作用。
[0017]4、本技术提供的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，其上预留两处工作负载的安装位置，易于升级和改装，具有较强的可扩展性。
附图说明
[0018]图1是本技术的立体图。
[0019]图2是本技术另一个视角的立体图。
[0020]图3是本技术前后两个车架的立体图。
[0021]图4是本技术的转向结构的立体图。
[0022]图5是本技术的车轮和驱动电机的立体爆炸图图。
[0023]图6是本技术的磁力吸附系统与车轮的立体装配图。
[0024]图7是本技术的磁力吸附系统的立体图。
[0025]图8是本技术的磁力吸附系统的立体爆炸图。
[0026]图9是本技术的立体剖面图。
[0027]图10是本技术经过直角壁面的过程图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，包括前后两个车架，前后两车架支架之间通过转向结构实现转动连接，前后两个车架底部分别转动安装有前后车轮(1)，其特征在于：每个车轮(1)为内设空腔(2)的空心结构，车轮(1)的空腔(2)中设置有磁力吸附系统，磁力吸附系统包括转轴(3)、磁吸安装座(4)、磁吸组件(5)，转轴(3)转动安装在车轮(1)的空腔(2)中且与车轮(1)同轴心，磁吸安装座(4)一端为连接端、另一端为自由端，磁吸安装座(4)的连接端固定连接在转轴(3)上，磁吸安装座(4)的自由端外壁面为圆弧面，且磁吸安装座(4)的自由端开有磁吸安装腔，磁吸组件(5)置于磁吸安装腔中，转轴(3)一端伸出车轮(1)之外并与安装在车架上的调节电机(6)的输出端固定连接，通过调节电机(6)带动转轴(3)旋转，从而带动磁吸组件(5)绕着转轴(3)的轴心线转动，进而实现对磁吸组件(5)在车轮(1)空腔(2)中周向位置的自主调节。2.如权利要求1所述的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，其特征在于：所述磁吸组件(5)包括多根永磁体(8)，磁吸安装座(4)的自由端呈与转轴(3)同心的扇环状，磁吸安装座(4)自由端的磁吸安装腔包括多个磁吸安装槽(9)，每个磁吸安装槽(9)的延伸方向与车轮(1)轴线相平行，多个磁吸安装槽(9)沿着磁吸安装座(4)自由端的扇环周向依次排布且整体形成扇环状，多根永磁体(8)一一对应的嵌装在多个磁吸安装槽(9)中。3.如权利要求1所述的一种具备夹角壁面过渡能力的自适应磁吸爬壁机器人，其特征在于：所述车轮(1)包括车轮壳体(10)、车轮盖板(11)、轮胎(12)，轮胎(12)套在车轮壳体(10)外，车轮壳体(10)为一端封闭、一端敞口的圆筒状，车轮盖板(11)可拆卸地安装在车轮壳体(10)的敞口端处，车轮盖板(11)与车轮壳体(10)之间的空间...
【专利技术属性】
技术研发人员：李露，周硕，赵汉宾，陆昌怀，曹凯，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：
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