[發明專利]基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺

有效

• 申請號: 201210447246.4
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102897241A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李滿天;王鵬飛;郭偉;查富生
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種小型輪式爬壁機器人平臺，屬于機器人技術領域。

背景技術

當前報道的爬壁機器人平臺提供吸附力的原理主要有磁吸附、高壓靜電吸附、抽真空負壓吸附等。根據遠洋船舶、大型金屬罐體等機器人工作表面大多為導磁金屬，采用磁吸附不僅結構簡單、吸附能力強，而且對壁面形狀適應能力也強。而目前，采用的導磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結構，對吸附距離要求比較嚴格，對金屬壁面的適應能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。

隨著科技的發展，遠洋船舶的維護清理、大型金屬罐體的探傷檢測等領域迫切需要能實現爬壁功能的機器人平臺。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，以解決爬壁機器人平臺采用的導磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結構，對吸附距離要求比較嚴格，對金屬壁面的適應能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，所述機器人平臺包括外殼、固定板、天線模塊、驅動模塊、電池及行進機構，所述行進機構包括兩個浮動萬向從動輪主體及兩個主動輪，主動輪包括磁吸附裝置、主動輪轂、傳動盤、隔套、主動輪支架及電機，磁吸附裝置包括軛鐵及釹鐵硼永磁體；

外殼的兩端為敞口端，外殼的其中一個敞口端通過固定板封閉，電機設置在外殼內，電機的殼體固定于主動輪支架上，主動輪支架與固定板固定連接，每個電機的輸出端與相應的主動輪傳動連接，兩個主動輪設置在同一軸線上，兩個電機相鄰設置，與兩個主動輪的軸線相對稱的兩側各設有一個浮動萬向從動輪主體，兩個浮動萬向從動輪主體與兩個主動輪呈菱形布局，固定板的內表面固定有天線模塊、驅動模塊、電池及兩個浮動萬向從動輪主體，天線模塊用于接收無線遙控信號，天線模塊發送控制指令給驅動模塊，驅動模塊發送兩個驅動信號分別給兩個電機，兩個電機分別驅動相應的主動輪轉動，電池用于給天線模塊、驅動模塊及兩個電機提供工作電源，主動輪轂的一側端面與傳動盤固定連接，電機的輸出軸穿過主動輪支架及傳動盤設置在主動輪轂與傳力盤所形成的空腔內，傳力盤與電機的輸出軸固定連接，軛鐵的一端設置于主動輪轂與傳力盤所形成的空腔內，軛鐵的另一端穿過主動輪轂并通過主動輪支架支撐，軛鐵的一端設有軸孔，電機的輸出軸設置在軛鐵的軸孔內，電機的輸出軸與軛鐵轉動連接，軛鐵與主動輪轂轉動連接，釹鐵硼永磁體置于主動輪轂和傳力盤所形成的空腔內，軛鐵與釹鐵硼永磁體連接為一體，釹鐵硼永磁體與主動輪轂的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面，釹鐵硼永磁體的圓弧面與主動輪轂的圓心同心設置，電機的輸出軸上套裝有隔套，隔套設置在傳動盤與電機的殼體之間。

本發明的有益效果是：一、軛鐵和釹鐵硼永磁體均置于主動輪轂和傳力盤所形成的空腔內，使得釹鐵硼永磁體被保護起來，避免受碰撞、沖擊而損壞。同時當將機器人平臺置于導磁性壁面上時，釹鐵硼永磁體受磁力作用，自動對準壁面，并與壁面距離保持不變，吸附力恒定，由于磁吸附裝置置于主動輪轂內，機器人平臺對壁面的壓力絕大部分作用在主動輪上，吸附力利用充分。二、兩個浮動萬向從動輪主體與兩個主動輪呈菱形布局，此布局結構使得機器人平臺能繞自身軸線原地轉動，并最大限度的降低了旋轉時主動輪所需克服的滑動摩擦力，降低了電機的功耗。三、與導向滑套固定在一起的萬向從動輪可沿固定座上下浮動，萬向從動輪受彈簧作用與壁面接觸，對爬壁機器人平臺進行輔助支持。當爬壁機器人平臺過障礙時，萬向從動輪的浮動使爬壁機器人平臺繞主動輪的軸線傾斜，使爬壁機器人平臺更容易越過障礙。萬向從動輪可繞固定座的軸線旋轉，使爬壁機器人轉向時須克服的摩擦力更小，轉向更加靈活。四、本發明通過天線模塊接收無線遙控信號，并通過天線模塊發送控制指令給驅動模塊，驅動模塊發送兩個驅動信號分別給兩個電機，兩個電機分別驅動相應的主動輪轉動，因而具有操作方便，容易控制的特點。五、由于釹鐵硼永磁體與電機的輸出軸相平行的外端面為與主動輪轂的外圓面形狀一致的圓弧面，其特點為與壁面距離恒定，吸附力穩定，越障能力和曲面的適應力好，對金屬壁面的適應能力強，可適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。

附圖說明

圖1為本發明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺的立體圖，圖2為主動輪的主剖視圖，圖3為浮動萬向從動輪主體的主視圖。

具體實施方式