[發明專利]自適應曲率裝置、基于永磁吸附的立面作業機器人

在審

• 申請號: 202010784024.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111824283A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張明路;鐘道方;田穎;裴香麗;劉曉瑜
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;G01S15/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為自適應曲率裝置、基于永磁吸附的立面作業機器人，該裝置包括：框架結構、減震彈簧、絲杠一、滑塊、上連桿、下連桿、兩個運動控制盒，所述框架結構沿高度方向延伸，框架結構的下部框架內固定安裝伺服電機二，伺服電機二的輸出端與絲杠一固定連接，絲杠一的上部固定在框架結構上；所述絲杠一上螺紋連接有滑塊；所述運動控制盒為半包圍結構；運動控制盒的敞開側的上下分別鉸接上連桿和下連桿，上連桿和下連桿的另一端鉸接在框架結構不同高度的位置處；所述減震彈簧鉸接于滑塊和運動控制盒的封閉側的上端。同等條件下該機器人吸附力強、能夠適應大小曲率的曲面以及平面，能夠完全貼合曲面，能高效完成除銹作業。

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，尤其是自適應曲率裝置及應用該裝置的永磁吸附立面作業機器人。

背景技術

隨著自動化水平的提高，發明立面作業機器人應用于橋梁探測、船舶除銹、石化儲油罐除銹和清潔、壓力容器檢修等領域的工程構想成為可能。目前國內在該領域內的立面作業大多采用人工方式，作業之前需先花費大量的人力物力搭建腳手架，存在作業效率低下、人員工作風險等級高及環境污染等不足。為了解決這一問題，亟需發明一款代替人工的立面作業機器人，由于輪式結構機器人工作速度快、效率高，結構靈活易調整，適用于平面及不同曲率的立面環境，因此本發明為基于輪式結構的立面作業機器人。

現有立面作業機器人通常包括車體及兩側輪組，機體內大多無柔性變形裝置，不能自適應作業面曲率，只能適應平面和小曲率的曲面，不適用于較大曲率的曲面。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出基于自適應曲率裝置及應用該機構的永磁吸附立面作業機器人。

本發明提供的第一方面的技術方案是：自適應曲率裝置，其特征在于，該裝置包括：框架結構、減震彈簧、絲杠一、滑塊、上連桿、下連桿、兩個運動控制盒，

所述框架結構沿高度方向延伸，框架結構的下部框架內固定安裝伺服電機二，伺服電機二的輸出端與絲杠一固定連接，絲杠一的上部固定在框架結構上；所述絲杠一上螺紋連接有滑塊；兩個運動控制盒對稱設置在框架結構的兩側；

所述運動控制盒為半包圍結構，運動控制盒內固定安裝有用于驅動操作對象移動的伺服電機一；運動控制盒的敞開側的上下分別鉸接上連桿和下連桿，上連桿和下連桿的另一端鉸接在框架結構不同高度的位置處；

所述減震彈簧鉸接于滑塊和運動控制盒的封閉側的上端。

自適應曲率裝置還包括有控制系統，控制系統用于接收超聲波傳感器的距離變化信息，并根據該信息控制伺服電機二的工作狀態，使自適應曲率裝置能夠適應曲面變化。

本發明第二方面的技術方案是：一種基于永磁吸附的立面作業機器人，包括車體、車輪，其特征在于，該機器人還包括上述的自適應曲率裝置；在車體前后兩側對稱固定兩個自適應曲率裝置，自適應曲率裝置的框架結構與車體固定在一起，每個自適應曲率裝置中的伺服電機一伸出運動控制盒的封閉端固定連接車輪。

所述車輪為永磁車輪，兩個永磁車輪對稱安裝在一個自適應曲率裝置上，運動控制盒設在永磁車輪的內側；所述永磁車輪包括：第一輪轂、環形磁鐵、第二輪轂；所述環形磁鐵設在所述第一輪轂上，所述第一輪轂與所述環形磁鐵兩側限定出一定距離；所述第二輪轂設在所述環形磁鐵與所述第一輪轂兩側。

所述車體包括支撐平臺，支撐平臺的前后端下部通過L型連接架與兩個自適應曲率裝置固連，支撐平臺上安裝有絲杠升降平臺，在絲杠升降平臺上安裝作業需求裝置，絲杠升降平臺能夠使作業需求裝置上下移動；優選作業需求裝置為高壓水射流裝置。

所述高壓水射流裝置包括：超高壓旋轉噴頭、高壓鋼絲防爆水管、十字夾鋼圓管固定架連接件一、十字夾鋼圓管固定架連接件二、轉換軸；