【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及爬壁机器人，尤其是涉及一种可调节吸合力的爬壁机器人。
技术介绍
1、爬壁机器人可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁机器人又称为导磁壁面移动机器人。爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中负压方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于导磁壁面上，不受导磁壁面材料的限制；永磁吸附方式则有永磁吸机构和电磁吸机构两种方式，只适用于吸附导磁性导磁壁面。爬壁机器人主要用于石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理，或进行建筑物的清洁和喷涂。在核工业中用来检查测厚等，还可以用于消防和造船等行业。
2、现有技术中的爬壁机器人在经过内折角时，容易发生倾覆。如图1至图4所示，机器人从竖直壁面跨越至天花板和从天花板跨越至竖直壁面是机器人内折角跨越倾覆的两个最危险工况。前车轮和后车轮与壁面之间的接触点分别为a和b，倾覆发生在车轮与壁面接触点处。机器人从竖直壁面跨越至天花板和从天花板跨越至竖直壁面过程中，b点和a点分别为旋转中心的倾覆点。α为机器人前后车轮轴心所在平面与竖直壁面的夹角。当机器人处于倾覆的临界状态时，支持力fn1和fn2的值分别为0。此时机器人应分别满足公式(1)和公式(2)。
3、
4、
5、式中，mmb、mma分别为机器人磁吸力对倾覆点b、a的稳定力矩；lg为机器人自重与负载总和g距离倾覆点的力臂。lg为机器人自重和负载之和对倾覆点的力臂。
6、需要说明的是，机器人从竖直壁面跨越至天花板和从天花板跨越至竖直壁面过
7、机器人带载从竖直壁面跨越至天花板和从天花板跨越至竖直壁面过程中，机器人前后车轮轴心所在平面与前一壁面的夹角α从0°逐渐变为90°，机器人处于倾覆的临界状态时，天花板对机器人前、后车轮的法向支持力分别为零，机器人的临界倾覆力矩为其自重和负载总和对倾覆点的力矩。每间隔1°利用maxwel l模块计算磁吸力，提取磁吸力对倾覆点b、a的稳定力矩。如图3所示，机器人从竖直壁面跨越至天花板时，前后车轮轴心所在平面与竖直壁面的夹角为4°时最危险；如图4所示，机器人从天花板跨越至竖直壁面时，前后车轮轴心所在平面与天花板的夹角为86°时最危险。通过上述分析可知，机器人在最危险状态的稳定力矩主要由前车轮和后车轮的磁铁磁吸力提供，因此，提高前车轮和后车轮的磁铁的磁吸力，可显著提高机器人跨越内折角时的带载能力。但是也会导致机器人在平直壁面上的行走阻力。如何提高机器人跨越内折角时的带载能力同时不会导致机器人在平直壁面上的行走阻力过大是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种提高机器人跨越内折角时的带载能力同时不会导致机器人在平直壁面上的行走阻力过大的可调节吸合力的爬壁机器人。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种可调节吸合力的爬壁机器人，为磁吸小车，包括沿其行走方向依次连接的两个行走吸附模块，所述行走吸附模块包括车体、车轮以及轮部磁铁，所述车轮和所述轮部磁铁均连接所述车体，所述车轮可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面滚动接触，所述轮部磁铁可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面吸合；
3、至少一个所述行走吸附模块还包括中间磁铁和升降驱动设备，所述中间磁铁设于所述磁吸小车的底部并位于所述两个行走吸附模块的轮部磁铁之间，所述中间磁铁可与所述磁吸小车车底的导磁壁面吸合，所述升降驱动设备的机身连接于所述车体上，所述升降驱动设备的移动端连接所述中间磁铁，所述升降驱动设备带动所述中间磁铁沿所述磁吸小车的车高方向运动。
4、进一步地，所述车体设有用于检测其姿态的姿态传感器，所述轮部磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器a，所述中间磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器b。
5、进一步地，所述力传感器a和/或所述力传感器b为弹簧式力传感器，所述弹簧式力传感器,包括支架件、弹簧以及位移传感器，所述力传感器a的支架件与所述车体相对固定，所述力传感器b的支架件与所述升降驱动设备的移动端相对固定，被测磁铁通过所述弹簧可浮动连接于所述支架件上，所述位移传感器用于检测被测磁铁相对所述支架件的位移量。
6、进一步地，所述升降驱动设备为带有位移检测功能的eha电液伺服作动器。
7、进一步地，其中一个所述行走吸附模块包括所述中间磁铁和所述升降驱动设备，所述中间磁铁位于所述磁吸小车车底的中心位置。
8、进一步地，所述轮部磁铁呈半包围形状包覆于所述车体上，包括拼接在一起的磁吸部a、磁吸部b以及磁吸部c，所述磁吸部a位于所述磁吸小车的车底，用于与磁吸小车车底的导磁壁面吸合，所述磁吸部c位于所述磁吸小车的端部，用于与所述磁吸小车端部的导磁壁面吸合，所述磁吸部b位于所述磁吸部a和所述磁吸部c之间。
9、进一步地，至少一个所述行走吸附模块还包括抵持件和伸缩驱动设备，所述抵持件设于所述磁吸小车的端部，所述抵持件可抵持爬壁机器人端部的导磁壁面，所述伸缩驱动设备的机身连接于所述车体上，所述伸缩驱动设备的移动端带动所述抵持件沿所述磁吸小车的行走方向运动。
10、进一步地，所述两个行走吸附模块均包括所述抵持件和所述伸缩驱动设备。
11、进一步地，所述伸缩驱动设备为带有位移检测功能的eha电液伺服作动器。
12、进一步地，所述车轮为电机一体轮。
13、进一步地，所述两个行走吸附模块通过被动适应模块连接。
14、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
15、1)本专利技术所述的可调节吸合力的爬壁机器人，中间磁铁与导磁壁面之间的距离可调节，当爬壁机器人越过内折角结构或隆起结构时，将中间磁铁与导磁壁面之间的距离调小，从而使中间磁铁与导磁壁面之间的磁吸力增大，从而提高机器人跨越内折角结构或隆起结构时的带载能力，当爬壁机器人在平直壁面上行走时，将中间磁铁与导磁壁面之间的距离调大，从而使中间磁铁与导磁壁面之间的磁吸力减小，从而使机器人在平直壁面上的行走阻力不会过大；所述爬壁机器人翻越内折角，且由于中间磁铁可调整，可以增加内折角翻越过程中的稳定性，提高负载能力；
16、2)本专利技术所述的可调节吸合力的爬壁机器人，通过姿态传感器实时检测车体的姿态，通过力传感器a实时检测轮部磁铁受到的磁吸力，通过力传感器b实时检测中间磁铁受到的磁吸力，实时计算爬壁机器人的倾覆力矩和稳定力矩，并实时调节爬壁机器人的稳定力矩，使爬壁机器人的稳定力矩始终大于爬壁机器人的倾覆力矩，在此过程中，如果中间磁铁已经运动至其极限位置，而爬壁机器人的稳定力矩依然没有大于爬壁机器人的倾覆力矩时，可以控制爬壁机器人放弃攀爬内折角结构和隆起结构，降低爬壁机器人的倾覆风险；
17、3)本专利技术所述的可调节吸合力的爬壁机器人，由于磁铁与导磁壁面之间的瞬时磁吸力很大，传统的应变片式力传感器很容易本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可调节吸合力的爬壁机器人，所述爬壁机器人为磁吸小车，包括沿其行走方向依次连接的两个行走吸附模块，所述行走吸附模块包括车体、车轮以及轮部磁铁，所述车轮和所述轮部磁铁均连接所述车体，所述车轮可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面滚动接触，所述轮部磁铁可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面吸合；
2.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述车体设有用于检测其姿态的姿态传感器，所述轮部磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器A，所述中间磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器B。
3.根据权利要求2所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述力传感器A和/或所述力传感器B为弹簧式力传感器，所述弹簧式力传感器包括支架件、弹簧以及位移传感器，所述力传感器A的支架件与所述车体相对固定，所述力传感器B的支架件与所述升降驱动设备的移动端相对固定，被测磁铁通过所述弹簧可浮动连接于所述支架件上，所述位移传感器用于检测被测磁铁相对所述支架件的位移量。
4.根据权利要求2所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述升降驱动设备为带有位移检测
5.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述中间磁铁位于所述磁吸小车车底的中心位置。
6.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述轮部磁铁呈半包围形状包覆于所述车体上，包括拼接在一起的磁吸部A、磁吸部B以及磁吸部C，所述磁吸部A位于所述磁吸小车的车底，用于与磁吸小车车底的导磁壁面吸合，所述磁吸部C位于所述磁吸小车的端部，用于与所述磁吸小车端部的导磁壁面吸合，所述磁吸部B位于所述磁吸部A和所述磁吸部C之间。
7.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，至少一个所述行走吸附模块还包括抵持件和伸缩驱动设备，所述抵持件设于所述磁吸小车的端部，所述抵持件可抵持爬壁机器人端部的导磁壁面，所述伸缩驱动设备的机身连接于所述车体上，所述伸缩驱动设备的移动端带动所述抵持件沿所述磁吸小车的行走方向运动。
8.根据权利要求7所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩驱动设备为带有位移检测功能的EHA电液伺服作动器。
9.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述车轮为电机一体轮。
10.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述两个行走吸附模块通过被动适应模块连接。
...【技术特征摘要】
1.一种可调节吸合力的爬壁机器人，所述爬壁机器人为磁吸小车，包括沿其行走方向依次连接的两个行走吸附模块，所述行走吸附模块包括车体、车轮以及轮部磁铁，所述车轮和所述轮部磁铁均连接所述车体，所述车轮可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面滚动接触，所述轮部磁铁可与所述磁吸小车车底和端部的导磁壁面吸合；
2.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述车体设有用于检测其姿态的姿态传感器，所述轮部磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器a，所述中间磁铁设有用于检测其所受磁吸力的力传感器b。
3.根据权利要求2所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述力传感器a和/或所述力传感器b为弹簧式力传感器，所述弹簧式力传感器包括支架件、弹簧以及位移传感器，所述力传感器a的支架件与所述车体相对固定，所述力传感器b的支架件与所述升降驱动设备的移动端相对固定，被测磁铁通过所述弹簧可浮动连接于所述支架件上，所述位移传感器用于检测被测磁铁相对所述支架件的位移量。
4.根据权利要求2所述的可调节吸合力的爬壁机器人，其特征在于，所述升降驱动设备为带有位移检测功能的eha电液伺服作动器。
5.根据权利要求1所述的可调节吸合力的爬壁机器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝玉，陈春华，李建伟，孙正茂，章军福，周义华，
申请(专利权)人：江苏镌极特种设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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