[發明專利]一種兩段結構的履帶式爬壁機器人

有效

• 申請號: 201811316935.5
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109109995B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 陳勇;孫燁;洪曉瑋;郝淼;楊婕
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了一種兩段結構的履帶式爬壁機器人，包括前車段和后車段；前車段及后車段的履帶上均設有多個電磁鐵，前車段和后車段上均安裝有使電磁鐵只有在隨履帶運動到底面時才能得電產生磁力的電磁吸附機構；前車段的寬度小于后車段的寬度，前車段的前車左后履帶輪位于后車段的后車左前履帶輪的內側，前車段的前車右后履帶輪位于后車段的后車右前履帶輪的內側；后車段上安裝有花鍵軸和電動機組成的動力輸出機構；動力輸出機構相連有偏轉離合機構；偏轉離合機構包括后車偏轉離合機構以及前車偏轉離合機構；前車段和后車段間連接有能使前車段維持與后車段間偏轉角度的定位機構；后車段上安裝有探頭。

技術領域

本發明涉及機器人的設計技術領域，特別是能吸附在鋼鐵壁面上并具有壁面過渡能力的一種爬壁機器人，具體地說是一種兩段結構的履帶式爬壁機器人。

背景技術

目前，國內外對爬壁機器人做了廣泛研究，并且已經有了一些比較成熟的產品應用于生產實踐。

爬壁機器人較多采用輪式和履帶式移動機構。履帶式移動機構是輪式移動機構的拓展，履帶本身起著給車輪連續鋪路的作用。輪式運動效率高、結構簡單、控制方便。履帶式機構越野機動性好，爬坡、越溝等性能均優于輪式移動機構；但是履帶式機構結構復雜、重量大、運動慣性大。也有少數爬壁機器人采用腿式機構，腿式運動適宜于粗糙和非結構化表面，機構自由度多，控制復雜。

爬壁機器人的吸附方式主要有負壓吸附、仿生干性粘合劑吸附和磁力吸附等。負壓吸附不受工作條件和工作介質限制，但是當吸附壁面有裂紋或凹凸時，吸盤容易漏氣。干性粘合劑吸附是利用各種物體接觸面之間的分子力進行吸附，可以在任意場合應用。磁力吸附方式僅適用于導磁材料的壁面。磁力吸附可以分為電磁鐵吸附、永磁體吸附、電磁和永磁混合吸附。

由于壁面過渡功能實現起來較為復雜，所以相關研究還比較少，更沒有成熟的產品問世。檢索發現，申請號為2017100147777的中國專利提出了“一種吸附在鋼鐵壁面的爬壁機器人”，該機器人為雙段式結構，基于電磁吸附原理，并通過一個專用的步進電機實現兩段之間的折疊，進而獲得壁面過渡功能。整個爬壁機器人需要5個電機提供主動力，增加了整機的重量。申請號為2017107478249的中國專利提出了“一種可實現直角壁面過渡的永磁吸附爬壁機器人”，該機器人為輪式結構，兩段結構之間夾角的變化不能主動調節，降低了壁面過渡功能的可靠性。申請號為2011102210335的中國專利提出了“一種爬壁機器人的運動機構”，機器人由兩個吸盤通過主從支架相鉸接構成，能夠實現尺蠖式移動和壁面過渡。申請號為2017206708427的中國專利提出了“雙足爬壁機器人”，機器人由兩個地磁鐵作吸附在鋼鐵壁面，并能夠實現壁面過渡。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀，而提供安全可靠、性能穩定，能在鋼鐵壁面上實現壁面過渡靈活行走的一種兩段結構的履帶式爬壁機器人。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種兩段結構的履帶式爬壁機器人，包括均為履帶行走結構的前車段和后車段；前車段兩側的履帶上以及后車段兩側的履帶上均等間隔地設有多個利用通電產生的磁力使爬壁機器人能吸附在鋼鐵壁面上的電磁鐵；前車段上和后車段上均安裝有使電磁鐵只有在隨履帶運動到底面時才能得電產生磁力的電磁吸附機構；前車段的寬度小于后車段的寬度，并且前車段的前車左后履帶輪位于后車段的后車左前履帶輪的內側，前車段的前車右后履帶輪位于后車段的后車右前履帶輪的內側；后車段上安裝有由花鍵軸和用于驅動花鍵軸旋轉實現動力輸出的電動機組成的動力輸出機構；動力輸出機構動力傳遞相連有偏轉離合機構；偏轉離合機構包括利用離合實現后車段直線行走和爬壁機器人轉向功能的后車偏轉離合機構以及利用離合實現前車段直線行走和前車段相對后車段角度偏轉的前車偏轉離合機構；前車段和后車段間連接有能使前車段維持與后車段間偏轉角度以完成爬壁機器人在不同夾角壁面上過渡行走的定位機構；定位機構維持的偏轉角度以設定的弧度角遞增或遞減，設定的弧度角為10度、15度或45度；后車段上安裝有用于對鋼鐵進行無損探測的探頭。