[發明專利]一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人

無效

• 申請號: 201310127886.1
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103171640A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 王吉岱;孫愛芹;陳廣慶;孔輝;梁存仙;紀德福;閆磊
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械技術領域，涉及一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人。

背景技術

大型船舶的船體和各種大型化工壓力等都是由多塊鋼板焊接而成，存在數量眾多的焊縫，由于需要長時間在高腐蝕和高壓狀態下工作，極易產生各種缺陷從而導致材料失效，嚴重威脅船舶及化工容器的安全工作。為保證船舶和壓力容器能夠在安全狀態下運行，需要定期開展安全檢測維修工作，而目前這些工作都是由人工借助無損探傷手段完成，工作量大，危險系數高。因此開發研制無損檢測系統代替人工進行檢測具有十分重要的現實意義和廣闊的應用前景。

隨著機器人技術的快速發展，無損檢測爬壁機器人備受人們關注，各工業發達國家積極地進行理論和技術研究，并研制出了一些各具特色的壁面檢測機器人。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人，本發明將機器人技術與在線無損檢測相融合，不僅可以實現機器人在壁面的安全穩定行走，而且能有效的完成檢測任務。

其技術方案為：

一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人，機器人本體主要包括底盤、主動永磁輪機構、萬向永磁輪機構和可抗干擾的控制系統，

所述機器人本體的結構為：直流伺服電機4安裝在渦輪蝸桿減速機6上，通過渦輪蝸桿減速機6的輸出軸固定在底盤上，同步帶輪1安裝在渦輪蝸桿減速機6的輸出軸上通過皮帶與主動永磁輪5連接，主動永磁輪5通過軸連接到底盤2上，萬向永磁輪3通過軸分別安裝在底盤2的前方和后方，控制箱7固定在底盤2上；

環形永磁體53安裝在主動永磁輪5的內部，鋁合金同步51帶安裝在主動永磁輪5中心，尼龍軸承座54固定在兩側的軛鐵52之間，深溝球軸承55的外圈與尼龍軸承座54配合，主動永磁輪5通過軸固定在底盤2上，由同步帶輪帶動主動永磁輪5轉動；

永磁鐵38安裝在萬向永磁輪3內，萬向永磁輪3通過輪軸39固定在鋁合金支架37上，主軸36將鋁合金支架37和底盤2連接在一起，壓縮彈簧34安裝在彈簧擋板之間起緩沖作用，主軸36由軸承31、套筒32和軸承座33連接到底盤2上。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

本發明運用磁路設計原理和磁場仿真技術，結合現代永磁材料，研究設計了新型的永磁輪機構，使其具有結構緊湊、吸附力大、使用靈活的特點。

本發明設計一種新型的永磁輪行走吸附機構，通過使行走機構、吸附機構和抗傾覆機構相結合，在保證壁面爬行機器人能夠安全行走的前提下具有靈活的全方位移動能力。

本發明設計的控制系統能夠應對爬壁機器人復雜的工作環境和磁場的干擾，保證了爬壁機器人的穩定運行，同時實現了遠程監控與操作。軟件設計方面，通過編程本系統可以對機器人進行前進、后退以及順時針、逆時針旋轉控制，在工業母板系統上利用組態王6.52進行了監控界面的設計，主要包括圖像顯示部分和運動操作部分。通過圖像采集卡傳回的圖像信息，可以了解作業現場環境和機器人爬行情況，進而通過屏幕操作按鈕對機器人的運行進行實時調節。

附圖說明

圖1為壁面爬行機器人本體結構示意圖；

圖2為主動永磁輪結構示意圖；

圖3為萬向永磁輪結構示意圖，其中上圖為萬向永磁輪主視圖，下圖為萬向永磁輪左視圖。

具體實施方式

下面結合附圖具體實施例來詳細描述本發明的技術方案。

如圖1所示，一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人，機器人本體主要包括底盤、主動永磁輪機構、萬向永磁輪機構和可抗干擾的控制系統，所述機器人本體的結構為：直流伺服電機4安裝在渦輪蝸桿減速機6上，通過渦輪蝸桿減速機6的輸出軸固定在底盤上，同步帶輪1安裝在渦輪蝸桿減速機6的輸出軸上通過皮帶與主動永磁輪5連接，主動永磁輪5通過軸連接到底盤2上，萬向永磁輪3通過軸分別安裝在底盤2的前方和后方，控制箱7固定在底盤2上；

本發明通過主動永磁輪5和萬向永磁輪3的吸附作用，可以保證爬壁機器人在鋼制壁面穩定性走、轉彎且不會傾覆?？刂葡到y7可以實現遠程監控與實時操作。本發明中的輪式行走吸附機構，主要包括兩個主動永磁輪5和兩個萬向永磁輪3，主動永磁輪5分別安裝在機器人底盤2兩側，萬向永磁輪3安裝在底盤2的前后，并且關于中心對稱。主動永磁輪5由直流伺服電機4通過同步齒形帶傳動裝置進行驅動，萬向永磁輪3無驅動主要起輔助作用，保證機器人行走過程中不發生傾覆現象同時也保證了機器人轉彎過程平穩順利。