[發明專利]一種磁力可控的磁性吸附模塊

在審

• 申請號: 201510687163.6
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105151152A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 管貽生;吳文強;楊宇峰;李懷珠;吳品弘
• 申請（專利權）人: 佛山博文機器人自動化科技有限公司
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B25J15/06
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙) 11470
• 代理人: 劉曄

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種磁力可控的磁性吸附模塊。

背景技術

以攀爬機器人為例，目前的吸附方式主要分為磁力吸附和真空吸附。這兩種吸附方式各有其優缺點。對于攀爬導磁壁面而言，磁力吸附具有其優勢，不但無需真空發生器而能產生吸附力，而且基本不受壁面粗糙度的影響。，磁力吸附基本上可分為兩大類：電磁式和永磁式。電磁式吸附需要電力的供應，受電源供應的限制和意外斷電的危險。而傳統的永磁式吸附和脫附方式主要是靠電機驅動使永久磁鐵完成吸附和脫附過程。例如，日本日立制作所研制的八腳磁力吸附爬壁機器人和履帶式磁力吸附爬壁機器人，上海交通大學研制的磁輪式磁力吸附爬壁機器人等都是在不改變永磁鐵磁力大小的前提下，采用電機驅動使永磁鐵完成吸附和脫附動作。但是，這種吸附和脫附方式不僅對電機輸出力矩要求高，吸附和脫附過程緩慢，而且易產生顫振。

因此，針對目前傳統永磁式吸附方式的不足以及爬壁機器人和工業中的搬運作業等領域的需求，開發一種結構簡單、使用方便的永磁式磁力吸附模塊具有十分重要的現實意義。

發明內容

本發明提出一種磁力可控的磁性吸附模塊，該模塊可應用于爬壁機器人和工業搬運等領域。本發明的磁力吸附模塊的執行單元為三個呈正三角形分布的磁力座。磁力座的磁力大小可通過旋轉其內部磁性元件來實現，例如，當旋鈕位于0度時，磁力座表現為無磁性，當旋鈕旋至90度時（可旋轉的最大角度值），磁力座磁力達到最大值，并且磁力大小與旋轉的角度成正相關。因此，當吸附模塊要脫離壁面時，可使之無磁性；而當要接觸到壁面時，通過電機帶動旋鈕旋轉90度，使吸附模塊產生足夠大的磁力吸附在壁面上。同時，隨著磁力吸附模塊負載的增加，可更換磁力更大磁力座，因此適用負載范圍十分寬廣。

具體而言，本磁力可控的磁性吸附模塊的主要零部件包括主動同步帶輪、模塊連接座、雙面齒同步帶、主支架、從動同步帶輪、從動輪旋轉軸、壓緊軸、壓緊軸承、直流減速電機、磁力座、電機套筒、錐齒輪和旋轉桿。直流減速電機固定于主支架下方并與主動同步帶輪連接；三個從動同步帶輪依次通過從動輪旋轉軸、錐齒輪和旋轉桿分別與三個磁力座連接；三個磁力座呈正三角形分別固定于主支架下方，使之增大磁力吸附模塊的抗傾覆力矩，從而使吸附更加安全可靠；雙面齒同步帶的內外齒側分別與從動同步帶輪和主動同步帶輪嚙合；兩個壓緊軸承分別套于兩個壓緊軸上，而壓緊軸固定于主支架上方，通過調節壓緊軸的位置即可調整同步帶的松緊，從而實現主動同步帶輪與從動同步帶輪之間可靠的傳動；模塊連接座通過螺釘固定于主支架上方，作為與其它功能模塊連接的接口。

本發明提供的磁力可控的磁性吸附模塊的工作原理和過程如下：磁力吸附模塊作為一個獨立的功能性部件，可連接于爬壁機器人或者搬運機器臂的末端，作為末端執行部件。磁力吸附模塊的執行單元為三個呈正三角形分布的磁力座，該磁力座的磁力大小可通過旋轉磁力座內部磁性元件來實現，且磁力大小與旋轉的角度（最大旋轉角度為90度）成正相關。當磁力吸附模塊在機器臂的帶動下與導磁壁面接觸時，直流減速電機通過同步帶傳動帶動磁力座內部磁性元件旋轉90度，使三個磁力座的磁力最大，并配合磁力座下方的防滑膠墊，使爬壁機器人牢牢的吸附在壁面上。當磁力吸附模塊要與導磁壁面脫離時，可使電機反向帶動磁力座內部磁性元件旋轉90度，使得三個磁力座表現為無磁性，從而可以輕松地從壁面上平穩的脫離。本發明磁力吸附模塊可輕松迅速地完成吸附和脫附的整個過程，既充分利用了永久磁鐵的強磁性，又擁有類似電磁鐵的斷磁性特點，集永久磁鐵和電磁鐵的優點于一體。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1.結構簡單、使用方便、易于控制，可與其它功能性部件配合使用；

2.安全可靠，其吸附性不受外界的影響；

3.磁力大小可控，且可更換磁力座，適用負載范圍廣；

4.吸附和脫附過程迅速；

5.對驅動電機要求低，易于選型。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖。

圖2是本發明中從動同步帶輪結構的爆炸圖。

圖3是本發明中磁力座結構的爆炸圖。

圖4是本發明的工作原理圖。

具體實施方式