[實用新型]一種基于內平衡原理的吸附力可調節永磁間隙吸附裝置

有效

• 申請號: 201821336072.3
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN208881951U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 周依霖;張華
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種基于內平衡原理的吸附力可調節永磁間隙吸附裝置，包括吸附力調節機構、永磁間隙吸附機構和內平衡彈簧機構；吸附力調節機構與機器人本體固定連接，永磁間隙吸附機構置于機器人本體下方并與吸附力調節機構連接，內平衡彈簧機構固裝于機器人本體下方，并與永磁間隙吸附機構連接。本實用新型克服了現有永磁吸附裝置吸附力不可調節的缺點，實現了永磁吸附裝置吸附力的調節；采用內平衡原理，在不影響裝置吸附性能的同時，有效限制了吸附力調節需要的驅動力矩。

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域。

背景技術

吸附裝置是實現爬壁機器人壁面穩定、安全作業的核心部件。現有爬壁機器人常用的吸附裝置根據吸附原理可分為負壓吸附和磁吸附，其中，永磁吸附裝置由于具有結構小、吸附力大、無需提供能源等特點，而被鐵磁環境下工作的爬壁機器人廣泛采用。

現有的永磁吸附裝置主要有永磁間隙式、永磁輪式和永磁履帶式，這些永磁吸附裝置通常不具備吸附力調節功能，為了使機器人具有足夠的負載能力攜帶作業工具在壁面穩定作業，永磁吸附裝置的吸附力需要被設計的足夠大，然而過大的吸附力會增加機器人的轉向阻力，限制機器人運動的靈活性，且不利于機器人從壁面取下。

申請號CN201310424613.3記載了“一種吸附力可調永磁吸附間隙吸附裝置”，通過磁鐵調節手柄轉動凸輪，改變永磁吸附裝置和導磁工件之間的氣隙，從而實現磁吸附力的調節。

該專利申請雖然實現了磁吸附力的調節，但其所采用的磁路磁能利用率不高，磁吸附裝置體積大，只適用于增加機器人的附著力，而不適合作為爬壁機器人的吸附裝置。

申請號CN201010289541.2記載了一種“磁吸附力可調的爬壁機器人用輪式越障機構”涉及到了一種磁吸附力可調節的永磁吸附裝置，通過絲桿機構控制永磁吸附裝置與壁面之間的距離，實現磁吸附力的調節。

該專利申請雖然通過絲桿機構實現了磁吸附裝置吸附力的調節，但在吸附力調節的過程中，吸附力作用在螺母上，在螺母與絲桿之間會產生很大的摩擦力，且隨著吸附力的增大，摩擦力也會加大，這將要求驅動電機需要具有足夠大的驅動力矩克服摩擦力實現絲桿機構的驅動，從而造成驅動電機的重量和體積較大，不利于爬壁機器人的輕型化和小型化，同時也會使得機器人的能耗增加，降低了機器人的續航時間。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于內平衡原理的吸附力可調節永磁間隙吸附裝置，該裝置能夠實現磁吸附力的調節，且在不影響裝置吸附性能的同時，能夠有效限制磁吸附力調節所需的驅動力矩。

本實用新型是通過以下技術方案實現的。

本實用新型所述的一種基于內平衡原理的吸附力可調節永磁間隙吸附裝置，包括吸附力調節機構、永磁間隙吸附機構和內平衡彈簧機構。吸附力調節機構與機器人本體固定連接，永磁間隙吸附機構置于機器人本體下方并與吸附力調節機構連接，內平衡彈簧機構固裝于機器人本體下方，并與永磁間隙吸附機構連接。

所述的吸附力調節機構包括絲桿軸承座、絲桿、鎖緊螺母以及螺母。其中：絲桿軸承座固裝在機器人本體上，絲桿一端套裝在絲桿軸承座上，鎖緊螺母套裝在絲桿上，并與絲桿軸承座抵靠，螺母套裝在絲桿下方，并與永磁間隙吸附機構固定連接。

所述的永磁間隙吸附機構包括：兩個窄永磁體、兩個寬永磁體、軛鐵、三個隔磁鋁塊、兩個支撐板以及兩個限位鋁板。其中：兩個窄永磁體分別置于軛鐵底面兩側，兩個寬永磁體分別置于軛鐵底面中部，三個隔磁鋁塊分別置于上述四個永磁體之間并與軛鐵固定連接，兩個支撐板分別置于兩個窄永磁體外側并與軛鐵固定連接，兩個限位鋁板分別固裝于軛鐵前后兩端面。

所述的內平衡彈簧機構包括：兩個連接板、四組第一彈簧機構和四組第二彈簧機構。其中：兩個連接板分別固裝于機器人本體下方的兩側，四組第一彈簧機構分別固裝于兩個連接板的外側，四組第二彈簧機構分別固裝于兩個連接板的內側。