[發明專利]一種曲面自適應輪式爬壁機器人及其工作方法

在審

• 申請號: 202111546706.4
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114084242A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 王興東;方軍;唐偉;吳宗武;劉勝利;楊雅倫
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;H04N5/225;H04N7/18;H04W4/02;G08C17/02
• 代理公司: 北京哌智科創知識產權代理事務所(普通合伙) 11745
• 代理人: 張元媛

1.一種曲面自適應輪式爬壁機器人，包括車身(1)、行走移動機構(2)、輪臂四桿機構(3)、永磁吸附力可調機構(4)、傳感器及控制裝置(5)，其特征在于：

所述傳感器及控制裝置(5)包括：整體控制系統(501)、激光測徑儀(502)、攝像頭(503)、控制天線(504)和舵機(505)，整體控制系統(501)安裝在車身(1)中間位置；激光測徑儀(502)安裝在車身(1)后方；攝像頭(503)位于車身(1)正前方處，并通過舵機(505)調整其角度；在車身(1)左側裝有一根控制天線(504)；

行走移動機構(2)共由三個獨立驅動的萬向輪移動模塊組成，分別位于車身的正前方及后方左右兩側，每個萬向輪移動模塊均包括：安裝板、U形架、萬向輪(201)、驅動電機(202)、換向電機(203)和彈簧(204)；

所述萬向輪(201)轉動安裝在所述U形架內，所述驅動電機(202)輸出軸與萬向輪(201)連接，所述U形架上方安裝有換向電機(203)，所述彈簧(204)套設在所述換向電機(203)外側，所述換向電機(203)上方固定設置有所述安裝板，正前方的萬向輪移動模塊通過所述安裝板固定安裝在車身(1)下表面；所述輪臂四桿機構(3)有兩組，對稱設置在車身(1)后方兩側，所述輪臂四桿機構(3)由滾珠絲杠裝置、拉桿(301)、連接架(302)及鉸接固定板(303)組成。

2.如權利要求1所述的一種曲面自適應輪式爬壁機器人，其特征在于，所述滾珠絲杠裝置包括步進電機一(304),所述步進電機一(304)固定安裝在車身(1)上,所述步進電機一(304)輸出軸與絲杠一(305)轉動連接,所述絲杠一(305)的表面套設有絲杠螺母一(306)；拉桿(301)的一端通過螺栓與絲杠螺母一(306)轉動連接，另一端與連接架(302)的下端連接，所述連接架(302)與所述拉桿(301)垂直設置，所述連接架(302)上端與鉸接固定板(303)固定連接，所述安裝座固定安裝在車身(1)下表面，所述鉸接固定板(303)的另一端與萬向輪移動模塊中的安裝板固定連接。

3.如權利要求2所述的一種曲面自適應輪式爬壁機器人，其特征在于，所述永磁吸附力可調機構(4)包括第一平板和第二平板，所述第二平板位于第一平板正上方，所述第一平板固定安裝在車身(1)上表面，所述第一平板和第二平板之間垂直設置有兩根導柱(406)，所述第一平板下表面固定安裝有步進電機二(401)，所述步進電機二(401)的傳動軸(402)穿過第一平板并于聯軸器(403)的一端連接，所述聯軸器(403)的另一端與絲杠二(404)的一端連接，所述絲杠二(404)的另一端與第二平板轉動連接，所述絲杠二(404)的外表面套設有絲杠螺母二(405)，所述絲杠螺母二(405)的外側固定安裝有升降板(407)，所述升降板(407)與兩根導柱(406)滑動連接，所述升降板(407)的下表面固定安裝有四根立柱(408)，所述四根立柱(408)兩兩對稱設置，左側兩根立柱下端通過螺栓與鋁合金箱體(409)上表面固定連接，右側兩根立柱下端也通過螺栓與另外一個鋁合金箱體(409)上表面固定連接；每個所述鋁合金箱體(409)內均放置有永磁吸附模塊。

4.如權利要求3所述的一種曲面自適應輪式爬壁機器人，其特征在于，絲杠二(404)與絲杠螺母二(405)之間的螺距為3mm。

5.如權利要求1所述的一種曲面自適應輪式爬壁機器人，其特征在于，所述鋁合金箱體(409)的兩側均固定安裝有滑塊(410)，所述滑塊(410)與固定安裝在車身(1)下方的滑軌(411)相互配合。

6.如權利要求3所述的一種曲面自適應輪式爬壁機器人，其特征在于，永磁吸附模塊包括：一塊軛鐵(412)、一個磁鐵固定板(413)以及四個大小相同的矩形永磁鐵塊(414)；永磁吸附模塊采用乙型磁路排布，永磁鐵塊(414)采用沿高度方向磁化的矩形磁塊，并選用具有高磁積能的釹鐵硼磁性材料，軛鐵(412)和磁鐵固定板(413)采用純鐵或低碳鋼制成，矩形永磁鐵塊(414)通過磁鐵固定板(413)固定在軛鐵(412)的下方，每個矩形永磁鐵塊(414)之間保持一定的間隙，且相鄰磁極之間極性互不相同。