[發(fā)明專利]一種適用于變曲率壁面移動的爬壁作業(yè)機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710956877.1
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107600214B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明路;王洋;張小俊;張浩;國寶燕
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B62D55/065;B62D55/265
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種適用于變曲率壁面移動的爬壁作業(yè)機器人，其特征在于該機器人包括兩個相互獨立的移動模塊和一個車體中間平臺，所述兩個相互獨立的移動模塊結(jié)構(gòu)完全相同，以車體中間平臺為中心呈對稱布置，并分別通過具有兩自由度的限位連接關(guān)節(jié)與車體中間平臺相連接，兩個相互獨立的移動模塊包括右移動模塊和左移動模塊，每個移動模塊均包括固定在車架上的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)、行走結(jié)構(gòu)、張緊結(jié)構(gòu)以及間隙式永磁吸附結(jié)構(gòu)；

所述車體中間平臺包括平臺主箱體、平臺上蓋板和萬向球，所述平臺主箱體和平臺上蓋板構(gòu)成密閉箱體，平臺主箱體內(nèi)部空間用于裝載機器人所用的電器元件；平臺主箱體下部安裝有萬向球；平臺主箱體兩側(cè)設(shè)有用于限位連接關(guān)節(jié)的安裝以及關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的限制的突出結(jié)構(gòu)；所述突出結(jié)構(gòu)包括限位凸臺和依次布置的軸承座；

所述具有兩自由度的限位連接關(guān)節(jié)包括第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)、第二旋轉(zhuǎn)軸套筒和第二旋轉(zhuǎn)軸軸端固定端蓋；其中第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸呈T字形垂直連接，以第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸垂直連接處為中心在第一旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺，第一旋轉(zhuǎn)軸的兩端對稱設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)軸角度限位孔，第一旋轉(zhuǎn)軸穿過突出結(jié)構(gòu)的軸承座并通過軸承固定，第一旋轉(zhuǎn)軸角度限位孔與突出結(jié)構(gòu)上的限位凸臺相配合；在第二旋轉(zhuǎn)軸中部設(shè)有第二旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺，在第二旋轉(zhuǎn)軸前端設(shè)有螺紋孔；所述第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)固定在第二旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺的位置，由第二旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺定位，同時通過鍵與第二旋轉(zhuǎn)軸固接；在第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)前方的第二旋轉(zhuǎn)軸上套有第二旋轉(zhuǎn)軸套筒，所述第二旋轉(zhuǎn)軸軸端固定端蓋與第二旋轉(zhuǎn)軸前端的螺紋孔相配合，由第二旋轉(zhuǎn)軸軸端固定端蓋將第二旋轉(zhuǎn)軸套筒進行固定；所述第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第一旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺、第二旋轉(zhuǎn)軸軸肩定位凸臺、第一旋轉(zhuǎn)軸角度限位孔為一體化設(shè)計；

所述車架包括車架上蓋板、車架內(nèi)側(cè)壁板、車架外側(cè)壁板、三塊車架下底板、主動同步帶輪軸、從動同步帶輪軸；所述車架上蓋板、車架內(nèi)側(cè)壁板、車架外側(cè)壁板、車架下底板通過螺釘固接，圍成一體；三塊車架下底板呈中心對稱分布；主動同步帶輪軸和從動同步帶輪軸對稱分布在車架內(nèi)側(cè)壁板的兩端，并處于車架內(nèi)側(cè)壁板中心高度位置，用于連接行走結(jié)構(gòu)；在車架內(nèi)側(cè)壁板的上部對稱布置有兩組張緊軸固定孔及張緊軸滑槽，用于連接張緊結(jié)構(gòu)；在車架內(nèi)側(cè)壁板中間位置設(shè)置限位連接關(guān)節(jié)連接孔，且處于中心高度位置，用于連接限位連接關(guān)節(jié)，在限位連接關(guān)節(jié)連接孔兩側(cè)對稱位置開有第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)限位槽，第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)能在第二旋轉(zhuǎn)軸角度限位卡環(huán)限位槽內(nèi)轉(zhuǎn)動；車架內(nèi)側(cè)壁板中心高度位置開有用于固接驅(qū)動結(jié)構(gòu)的螺紋孔；每塊車架下底板的左右兩側(cè)均有用于固接永磁吸附結(jié)構(gòu)的螺紋開孔；位于一端的一塊車架下底板上固接接傳動結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于變曲率壁面移動的爬壁作業(yè)機器人，其特征在于所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括直流有刷電動機、編碼器、抱閘制動器和電機驅(qū)動器；所述直流有刷電動機、編碼器、抱閘制動器為同軸布置，依次螺栓連接為一體，再通過螺栓連接到一級減速器上；電機驅(qū)動器放置在車架上蓋板后端位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于變曲率壁面移動的爬壁作業(yè)機器人，其特征在于所述傳動結(jié)構(gòu)包括一級減速器、減速器固定支架、扭矩換向器、扭矩換向器支架和二級減速器；一級減速器前端通過減速器固定支架固接在車架內(nèi)側(cè)壁板上，一級減速器后端連接直流有刷電動機的輸出端；一級減速器輸出軸通過鍵連接扭矩換向器，將扭矩傳遞給扭矩換向器；扭矩換向器為傳動比1:1的錐齒輪組，主動錐齒輪通過鍵連接在一級減速器的輸出軸上，從動錐齒輪固定在扭矩換向器傳動軸上，所述扭矩換向器傳動軸通過扭矩換向器支架固定在位于一端的一塊車架下底板上，扭矩換向器傳動軸的位置由固定在該車架下底板的扭矩換向器支架確定；二級減速器由主動直齒輪和從動直齒輪構(gòu)成，主動直齒輪與從動直齒輪標(biāo)準(zhǔn)嚙合，且主動直齒輪固定在扭矩換向器傳動軸的外端，從動直齒輪固定在主動同步帶輪軸的外端。