[發(fā)明專利]大型豎直管式內(nèi)壁爬行機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610409212.4
• 申請(qǐng)日: 2016-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106043483B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張仕海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大型豎直管式內(nèi)壁爬行機(jī)器人，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

豎直管壁是工程、工業(yè)中常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式，并在工業(yè)、工程安全中處于重要的地位。對(duì)于中小型管壁結(jié)構(gòu)，其建造、檢測(cè)等技術(shù)相對(duì)成熟，容易實(shí)施。而在工程、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，存在多種結(jié)構(gòu)形式的大型豎直管壁結(jié)構(gòu)，例如工礦中的豎直井結(jié)構(gòu)，高層建筑中的電梯井結(jié)構(gòu)，運(yùn)載火箭殼體結(jié)構(gòu)，大型煙囪結(jié)構(gòu)，海上平臺(tái)樁腿機(jī)構(gòu)等等。這些管壁結(jié)構(gòu)在建造或使用過(guò)程中，通常需要進(jìn)行檢測(cè)、噴涂、打磨、焊接、清灰、安防等作業(yè)。目前，這些作業(yè)通常需要人工實(shí)施，其實(shí)施難度較大，且具有一定的危險(xiǎn)性。因此，開(kāi)發(fā)一種可在管壁內(nèi)巡回爬行的機(jī)器人，以搭載檢測(cè)、噴涂等作業(yè)工具，代替人工作業(yè)，可以降低作業(yè)的難度，提高作業(yè)安全性。

目前，履帶吸盤式、真空吸盤腿式、磁力吸附式是爬壁機(jī)器人常用的幾種吸附結(jié)構(gòu)形式。其中履帶吸盤式結(jié)構(gòu)翻越障礙能力較差，真空吸盤腿式要求壁面光滑，磁力吸附式僅適用于磁性壁面。本發(fā)明克服以上缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種本體伸縮，腿部輪換張緊與收縮的管式內(nèi)壁爬行機(jī)器人，機(jī)器人可適應(yīng)不同尺寸的要求，適應(yīng)不同內(nèi)壁結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的要求，且對(duì)內(nèi)壁表面質(zhì)量沒(méi)有特殊要求。機(jī)器人的適用范圍廣，爬行更可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有爬壁機(jī)器人的缺點(diǎn)。提出了一種本體伸縮，腿部輪換張緊與收縮的管式內(nèi)壁爬行機(jī)器人。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

機(jī)器人主要由控制箱（1）、上腿組件（2）、下腿組件（6）、本體油缸（3）、油箱（4）機(jī)構(gòu)組成。兩個(gè)本體油缸（3）左右對(duì)稱安裝于上腿組件（2）和下腿組件（6）之間。本體油缸（3）底部法蘭通過(guò)油缸上安裝螺栓（8）固定于上腿組件（2）的底板（15）的下方。本體油缸（3）活塞桿末端法蘭通過(guò)油缸下安裝螺栓（5）固定于下腿組件（6）的限位導(dǎo)向板（12）上。油箱（4）通過(guò)安裝螺釘（7）固定于上腿組件（2）的底板（15）的下方。控制箱（1）通過(guò)螺釘固定于上腿組件（2）的底板（15）的上方。

上腿組件（2）、下腿組件（6）結(jié)構(gòu)及尺寸完全相同，主要由固定機(jī)構(gòu)、腿部機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)組成。

腿組件的固定機(jī)構(gòu)由底板（15）、滑道（14）、油缸支架（20）、限位導(dǎo)向板（12）組成。滑道（14）為槽式結(jié)構(gòu)，四段滑道（14）分為兩組，對(duì)稱安放于底板（15）的兩側(cè)，并通過(guò)沉頭螺釘（27）與底板（15）固定。兩個(gè)油缸支架（20）通過(guò)支架螺栓（19）對(duì)稱固定于底板（15）的兩端。兩個(gè)限位導(dǎo)向板（12）分別通過(guò)限位導(dǎo)向板螺栓（21）對(duì)稱固定于底板（15）的兩端。

腿組件的腿部機(jī)構(gòu)由頂腳（9）、腿桿（11）、油缸頂桿支架（18）、腿桿支架（10）組成。腿桿（11）為細(xì)長(zhǎng)板式結(jié)構(gòu)，兩個(gè)腿桿（11）對(duì)稱安裝，并通過(guò)腿桿螺栓（22）固定于腿桿支架（10）的兩側(cè)。油缸頂桿支架（18）通過(guò)大螺栓（25）及大螺母（26）固定于腿桿支架（10）的內(nèi)側(cè)。兩個(gè)頂腳（9）分別通過(guò)頂腳螺栓（23）固定于腿桿（11）的末端。每個(gè)頂腳（9）外緣固定具有一定厚度的耐磨橡膠套（24）。兩組腿部機(jī)構(gòu)分別反向安置于底板（15）上的滑道（14）內(nèi)，其腿桿（11）可在滑道（14）上滑槽內(nèi)縱向滑動(dòng)。

腿組件的伸縮機(jī)構(gòu)由兩個(gè)相同的三級(jí)伸縮油缸（16）構(gòu)成。伸縮油缸（16）的底部分別通過(guò)油缸銷軸（13）與左右油缸支架（20）相連。伸縮油缸（16）的頂桿穿過(guò)腿桿支架（10）上的通孔（A），并通過(guò)頂桿銷軸（17）與油缸頂桿支架（18）相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)本體伸縮，配合腿組機(jī)構(gòu)交替張緊與松開(kāi)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在豎直管式內(nèi)壁爬行，可以容易地跨越管壁內(nèi)障礙。對(duì)管壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的場(chǎng)所具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

2、腿腳靠液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)張緊與收縮，其收縮范圍大，可適應(yīng)不同截面尺寸的壁面。張緊力可調(diào)，對(duì)壁面的材質(zhì)、表面質(zhì)量沒(méi)有要求。

3、腿部伸縮液壓缸兩端為鉸接形式，對(duì)液壓缸徑向力實(shí)施補(bǔ)償，使得液壓缸承受的徑向力非常小，液壓缸使用壽命長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1 機(jī)器人整體裝配圖

圖2 機(jī)器人腿部組件裝配圖

圖3 固定機(jī)構(gòu)裝配圖

圖4 腿部機(jī)構(gòu)裝配圖

圖5 滑道俯視圖

圖6 滑道剖視圖

圖7 腿桿支架剖視圖