[實用新型]一種具有壁面自適應能力的爬壁機器人用輪式越障機構

有效

• 申請號: 201821336284.1
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN208881952U
• 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

一種具有壁面自適應能力的爬壁機器人用輪式越障機構，包括兩個輪式驅動機構、非接觸磁吸附機構、絲桿機構以及兩個彈簧機構。輪式驅動機構放置于絲桿機構的兩側并與絲桿機構固定連接，非接觸磁吸附機構放置于輪式驅動機構的下方并與絲桿機構底部固定連接，彈簧機構分別固裝于輪式驅動機構內部，并與非接觸磁吸附機構連接。本實用新型實現了非接觸磁吸附輪式機構的越障以及磁吸附力的調節，克服了現有磁吸附輪式機構越障能力有限以及磁吸附力不可調節的缺點；非接觸磁吸附機構磁吸附力的調節發生在輪式驅動機構與壁面接觸之后，磁吸附力的調節可以不受壁面條件的限制，具有很強的壁面自適應能力。

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域。

背景技術

爬壁機器人是一種能夠攜帶作業工具在各式各樣的壁面上實現特定作業功能的特種機器人，可以替代人在危險、極限等環境下作業，在建筑清洗、船舶焊接、核儲罐檢測等領域具有廣闊的應用前景。

吸附機構和行走機構是爬壁機器人實現壁面安全、高效作業的關鍵組成部分。常用的吸附方式主要有負壓吸附和磁吸附，其中永磁吸附由于具有結構小、吸附力大、無需提供能源等特點，被鐵磁環境下工作的爬壁機器人廣泛采用。常用的行走方式主要有腿足式、履帶式和輪式，其中輪式行走方式由于具有運動靈活、平穩等特點，被從事檢測、焊接等作業的爬壁機器人所采用。

現有的永磁吸附輪式爬壁機器人普遍存在磁吸附力不可調節，不具備越障能力或越障能力有限的問題。

中國專利申請號201620441879.8記載了“一種新型輪式永磁吸附爬壁機器人”，涉及了磁吸附輪式爬壁機器人的吸附和移動技術，采用永磁輪和非接觸磁吸附機構相配合的方式，提高了機器人壁面適應能力。

該專利雖然在一定程度上提高了機器人的壁面適應能力，但機器人底盤高度決定了其越障能力，其越障能力十分有限；磁吸附機構相對機器人的位置固定，磁吸附力不可調節，在越障或弧形壁面作業時，其磁吸附力將會衰減，增加了機器人的作業風險。

中國專利申請號201010289541.2記載了一種“磁吸附力可調節的爬壁機器人用輪式越障機構”，機構采用非接觸式永磁吸附，并利用差動螺旋原理通過絲桿機構實現磁吸附力的調節以及機構的越障。

該專利雖然通過差動螺旋原理實現了磁吸附力的調節和機構的越障，但是絲桿與磁吸附機構、驅動輪組之間均為剛性連接，磁吸附機構與驅動輪組之間的相對位置和驅動輪組升降的高度一一對應，該機構只對于平面或曲率半徑大的壁面才有效，而對于小曲率半徑的壁面，當驅動輪組與壁面接觸時，磁吸附機構會因為未到達預設的位置而失效，從而使機器人存在跌落的風險。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術存在的上述不足，提出了一種具有壁面自適應能力的爬壁機器人用輪式越障機構，解決現有磁吸附機構和輪式移動機構存在的問題，該機構具有越障和磁吸附力的調節的功能，且具有壁面自適應能力，能夠適應不同類型的壁面。

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具有壁面自適應能力的爬壁機器人用輪式越障機構，包括兩個輪式驅動機構、非接觸磁吸附機構、絲桿機構以及兩個彈簧機構，兩個輪式驅動機構放置于絲桿機構的兩側并與絲桿機構固定連接，非接觸磁吸附機構放置于兩個輪式驅動機構的下方并與絲桿機構底部固定連接，兩個彈簧機構分別固裝于兩個輪式驅動機構內部，并與非接觸磁吸附機構連接，通過驅動絲桿機構能夠實現絲桿機構、輪式驅動機構以及非接觸磁吸附機構相對于機器人本體的上升與下降。

所述的兩個輪式驅動機構的結構完全相同，均包括：驅動輪、箱體、大齒輪、齒輪軸、小齒輪、安裝法蘭Ⅰ以及驅動電機Ⅰ，其中：驅動輪安裝在箱體側面，大齒輪套裝于齒輪軸上，并與小齒輪一同安裝在箱體內部，驅動電機Ⅰ通過安裝法蘭Ⅰ安裝于箱體側面，驅動電機Ⅰ通過驅動小齒輪并帶動大齒輪和齒輪軸，最終實現對驅動輪的驅動。