[發(fā)明專利]用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人

有效

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• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101863294A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛勝雄;陳正文;王永強(qiáng);任啟樂;蘇吉鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥通用機(jī)械研究院
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附式機(jī)器人，具體是一種用于干式和濕式鋼質(zhì)表面焊縫打磨、除銹除漆的一種磁隙式爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)

大型球罐的焊縫打磨和船舶等大型鋼質(zhì)表面除銹(漆)作業(yè)歷來是人工作業(yè)，既危險又效率低。采用爬壁機(jī)器人進(jìn)行上述作業(yè)，可大大減少危險性，但在進(jìn)行除銹(漆)作業(yè)時，由于作業(yè)的打擊力(焊縫打磨、摩擦力和250MPa超高壓水射流除銹的打擊力)都比較大，作業(yè)寬度在250～350mm，作業(yè)軌跡需靈活實現(xiàn)橫移、縱移、轉(zhuǎn)彎換行等動作，爬壁機(jī)器人必須具備吸附可靠、運行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)向靈活、高空承載作業(yè)和作業(yè)工具轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)等技術(shù)條件。現(xiàn)有的單一的真空式或磁吸性爬壁機(jī)器人均滿足不了上述要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，采用磁隙式吸附為主，真空吸附為輔的復(fù)合吸附形式，實現(xiàn)了重載爬壁，無接觸磁性吸附和運行作業(yè)的目標(biāo)。本發(fā)明的爬壁機(jī)器人不僅適用于現(xiàn)有干、濕式作業(yè)環(huán)境，也可用于類似的大型鋼質(zhì)工作壁面作業(yè)，如水下作業(yè)、大型鋼結(jié)構(gòu)表面作業(yè)等發(fā)明內(nèi)容。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，包括有框式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人骨架，機(jī)器人骨架底部安裝有輪系行走機(jī)構(gòu)，機(jī)器人骨架內(nèi)有真空負(fù)載腔殼體，真空負(fù)載腔殼體內(nèi)安裝有可旋轉(zhuǎn)的作業(yè)工具，所述的真空負(fù)載腔殼體的唇邊設(shè)有具彈性的密封裙邊與工作壁面貼合，真空負(fù)載腔殼體上具有真空抽吸口，其特征在于所述的爬壁機(jī)器人上安裝有磁塊，與工作壁面之間產(chǎn)生磁吸力；機(jī)器人骨架與真空負(fù)載腔殼體之間通過多個連接點柔性連接。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的爬壁機(jī)器人的機(jī)器人骨架、真空負(fù)載腔殼體或輪式行走機(jī)構(gòu)的骨架上安裝有磁塊。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的磁塊與工作壁面之間的距離2-10mm可調(diào)。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的機(jī)器人骨架與真空負(fù)載腔殼體之間活動連接有多個氣缸，通過氣缸活塞的伸縮帶動真空負(fù)載腔殼體使其密封裙邊與工作壁面之間始終保持良好貼合。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于機(jī)器人骨架與真空負(fù)載腔殼體之間采用柔性連接，當(dāng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向時，真空腔體與機(jī)器人本體骨架能形成相對轉(zhuǎn)動，從而可減少機(jī)器人轉(zhuǎn)向時阻力，使其轉(zhuǎn)向更靈活。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于機(jī)器人骨架上連接有鋼絲繩。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的輪系行走機(jī)構(gòu)為履帶式行走機(jī)構(gòu)，履帶式行走機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述的機(jī)器人骨架兩側(cè)的履帶輪系，每個履帶輪系由安裝于機(jī)器人骨架上的二個從動輪、一個主動輪以及裝配于二個從動輪與主動輪外的履帶組成，所述的機(jī)器人骨架上安裝有氣動馬達(dá)作為主動輪驅(qū)動裝置。

所述的用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的可旋轉(zhuǎn)的作業(yè)工具是指旋轉(zhuǎn)打磨砂輪或旋轉(zhuǎn)射流噴頭，所述的作業(yè)工具安裝于真空負(fù)載腔殼體內(nèi)，所述的機(jī)器人骨架上安裝有作業(yè)工具的氣動馬達(dá)驅(qū)動裝置。

本發(fā)明爬壁機(jī)器人以磁隙式吸附為主進(jìn)行載重爬壁行進(jìn)，其磁塊與鋼質(zhì)工作壁面的距離可調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不同的磁吸附力適應(yīng)不同重量，不同行進(jìn)速度和不同作業(yè)方式的要求，所爬工作壁面可以是90°垂直面、大直徑球面、柱面；也可以是鋼質(zhì)容器等內(nèi)壁頂面。

本發(fā)明人設(shè)計了用于干、濕環(huán)境的磁隙式爬壁機(jī)器人，其干式旋轉(zhuǎn)打磨砂輪或濕式旋轉(zhuǎn)射流噴頭都采用氣動馬達(dá)強(qiáng)制其在真空負(fù)載腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)作業(yè)，且一般情況下加載于磁隙式爬壁機(jī)器人的中心位置，由其帶動實現(xiàn)全自動化遙控作業(yè)，真空負(fù)載腔殼體內(nèi)置干式旋轉(zhuǎn)打磨砂輪或濕式旋轉(zhuǎn)射流噴頭，可按照預(yù)定的作業(yè)軌跡靈活實現(xiàn)橫移、縱移、換行、轉(zhuǎn)彎等動作。所有動作和無極調(diào)節(jié)行進(jìn)速度均由操作人員遙控氣動馬達(dá)進(jìn)行。作業(yè)后的廢屑、廢水等都由真空泵機(jī)組抽吸至儲罐。這既不同于單一的真空吸附式爬壁機(jī)器人，嚴(yán)重限制了機(jī)器人重量和一旦泵故障造成安全隱患；又不同于磁塊貼壁吸附式爬壁機(jī)器人，由于摩擦力太大而影響機(jī)器人運行的靈活性。本發(fā)明的爬壁機(jī)器人由氣動(或電動)馬達(dá)帶動履帶行走，而由磁塊組成的吸附單元分別置于履帶兩側(cè)并與作業(yè)的鋼質(zhì)表面不接觸而形成可調(diào)節(jié)的磁隙，該磁隙既保證了機(jī)器人的磁性吸附，又保證了機(jī)器人的靈活爬行，極有利于同質(zhì)量機(jī)器人的節(jié)能與控制，是爬壁機(jī)器人重型化、商品化的有效形式。

附圖說明

圖1為干、濕環(huán)境焊縫打磨、船舶除銹(漆)作業(yè)的成套設(shè)備。

圖2為爬壁機(jī)器人俯視結(jié)構(gòu)圖。

圖3為輪式行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。