[發(fā)明專利]一種具有吸附力可控的磁性吸附驅動輪結構

在審

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• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110086275A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 羅高生;姜哲;陳鹿;王芳;王彪;張舜
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K5/04;H02K5/173;H02K7/10;H02K7/08;B62D57/024
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明公開了一種具有吸附力可控的磁性吸附驅動輪結構，所述驅動輪結構同時具有永磁體和電線圈，所述永磁體用于產(chǎn)生永磁力，所述電線圈用于產(chǎn)生可變磁力，二者產(chǎn)生的磁力相互疊加或抵消，用于使所述驅動輪結構具有可控的磁性吸附力。本發(fā)明提供的驅動輪結構同時具有永磁體產(chǎn)生的永磁力和電線圈產(chǎn)生的可變磁力，使其具有可控的磁性吸附力，配備該驅動輪結構的爬壁機器人具有應用場合廣、吸附力可控、容易與被吸附表面分離等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于機器人技術領域，涉及到磁吸附機器人，具體涉及一種具有吸附力可控的磁性吸附驅動輪結構。

背景技術

磁吸附爬壁機器人在船舶船體清洗、管道焊接等方面應用較為廣泛。爬壁機器人在底盤的驅動輪和從動輪上安裝有永磁體或者電磁體以吸附到船舶或者結構物金屬表面，利用輪子磁吸附力和輪子摩擦力的共同作用克服機器人的自身重力，使機器人可以在傾斜、甚至垂直的金屬表面上做爬行運動。

對于永磁體吸附的驅動輪而言，其主要優(yōu)點是磁場恒定，磁場不需要額外的驅動和控制，使用簡單；其缺點是永磁體吸附的驅動輪和被吸附表面之間不易分離，吸附力無法控制，容易破壞吸附表面，使用場合受到限制。對于利用電磁體吸附的驅動輪而言，其主要優(yōu)點是可通過控制電磁場控制吸附力，也容易分離被吸附表面；其缺點是發(fā)生意外斷電時，輪子會因為失去電磁場而失去吸附力，造成機器人掉落。

發(fā)明內容

現(xiàn)有技術中，磁吸附機器人驅動輪結構主要存在以下問題：(1)永磁體磁性吸附驅動輪結構磁吸附力恒定，磁吸附力無法控制，容易破壞被吸附表面，應用場合受到限制；(2)具有永磁體磁性吸附驅動輪結構的輪子和吸附表面不易分離；(3)利用電磁體吸附的驅動輪在發(fā)生意外斷電時，輪子會因為失去電磁場而失去吸附力，造成機器人掉落。

針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種具有吸附力可控的磁性吸附驅動輪結構，該驅動輪結構同時具有永磁體產(chǎn)生的永磁力和電線圈產(chǎn)生的可變磁力，使其具有可控的磁性吸附力，配備該驅動輪結構的爬壁機器人具有應用場合廣、吸附力可控、容易與被吸附表面分離等優(yōu)點。

為此，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種具有吸附力可控的磁性吸附驅動輪結構，所述驅動輪結構同時具有永磁體和電線圈，所述永磁體用于產(chǎn)生永磁力，所述電線圈用于產(chǎn)生可變磁力，二者產(chǎn)生的磁力相互疊加或抵消，用于使所述驅動輪結構具有可控的磁性吸附力。

優(yōu)選地，所述驅動輪結構沿徑向由內向外放置有直流無刷電機、減速器、純銅線圈繞組、帽狀驅動輪轂、永磁體和耐磨輪；所述耐磨輪為空心的環(huán)狀結構，位于驅動輪結構的外表面，耐磨輪的一側設有向內的環(huán)形邊沿狀法蘭面；所述帽狀驅動輪轂的一側帽沿上設有法蘭孔，與耐磨輪法蘭面相配合；所述永磁體位于帽狀驅動輪轂和耐磨輪之間；所述純銅線圈繞組位于帽狀驅動輪轂的內側，用于產(chǎn)生可變磁力，純銅線圈繞組的內表面與直流無刷電機的外表面相配合；所述減速器和直流無刷電機均位于純銅線圈繞組的內側，直流無刷電機分別與減速器和純銅線圈繞組連接。

優(yōu)選地，所述帽狀驅動輪轂外圓柱面上帽沿處依次兩兩緊貼安裝有耐磨輪法蘭面、內導磁環(huán)、永磁體、外導磁環(huán)；所述內導磁環(huán)、永磁體和外導磁環(huán)的外圓柱面均與耐磨輪的內圓柱面緊密配合；第四緊固螺栓穿過所述帽狀驅動輪轂的法蘭孔和耐磨輪法蘭面并固定到內導磁環(huán)上，將三者緊固在一起；所述帽狀驅動輪轂和外導磁環(huán)之間通過O型圈密封。

優(yōu)選地，所述外導磁環(huán)的外側設有外導磁環(huán)壓緊環(huán)，用于壓緊外導磁環(huán)；所述外導磁環(huán)壓緊環(huán)具有內外兩組法蘭孔，第一緊固螺栓通過內法蘭孔將外導磁環(huán)壓緊環(huán)緊固到帽狀驅動輪轂帽頂處的螺栓孔上，第三緊固螺栓通過外法蘭孔連接到外導磁環(huán)的法蘭螺紋孔上。