本實用新型涉及特種機器人技術領域，尤其涉及一種用于特種移動機器人的曲面自適應吸附式全方位移動平臺。

背景技術：

作為機器人技術領域的重要分支，磁吸附式爬壁機器人是一類特種移動作業機器人，是一種設計用來在危險和極限工況下，在導磁性壁面上進行特定作業的一種自動化機電裝置，它可以在豎直壁面、傾斜壁面甚至容器頂面全方位地運動，能攜帶工具完成特定的任務，如鋼板焊接、表面打磨、檢測等。

其功能的特殊性決定了系統的復雜性，使之成為綜合的多學科交叉技術，融合了物理、機械、自動控制、計算機技術、傳感及通訊技術等專業知識。這些技術的應用不僅僅是簡單疊加，其中涉及相互耦合和系統穩定性問題，所以爬壁機器人研發難度較大。但是爬壁機器人極大地拓展了機器人的可達空間和工作范圍，具有廣闊的應用前景，因此獲得了科研人員和工業領域的重視。目前磁吸附爬壁機器人在電力設備制造、核工業、石化工業、造船業等現代生產活動中獲得成功的試應用，完成諸如鐵磁性結構和容器的生產施工、檢測等工作。

經文獻檢索與分析發現，現有的磁吸附式爬行機器人普遍存在著曲面適應性不足的問題，當機器人在曲率壁面上運動時，容易發生無法通過、磕碰底盤、吸附滑落甚至整體傾覆的風險。

如專利文獻201210185680.X公開了一種差速驅動的吸附式移動機器人，其主要技術方案為：采用三輪拓撲結構，兩個后輪作為驅動輪，前輪為輔助穩定和轉向輪，采用永磁氣隙吸附裝置，前后輪通過剛性車架連接，利用后輪差動方式實現在導磁壁面上的轉向。其特點是磁能利用率高、負載能力較強，但前后輪采用剛性連接，永磁吸附氣隙不可調，不能適應曲面運動的要求。

技術實現要素：

為克服現有磁吸附爬壁機器人存在的上述不足，提出一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺，能夠適應曲率壁面，保持平穩吸附，并避免底盤與壁面的干涉碰撞，實現在曲率壁面上的可靠靈活移動，從而解決現有技術中存在的問題。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下。

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺，其特征在于：采用三輪或四輪拓撲結構，包括模塊化的前輪轉向模塊、模塊化的后輪驅動模塊、車架和運動控制系統。

所述前輪轉向模塊為驅動轉向一體化的模塊，所述模塊化的前輪轉向模塊包括氣隙式磁吸附組件、驅動與傳動裝置、基準安裝板、轉向車輪和轉向架，所述轉向車輪通過車軸連接在轉向架上，所述轉向架下端與氣隙式吸附組件固接，所述轉向架上端與所述驅動與傳動裝置的輸出端連接并受其驅動轉向，所述基準安裝板通過定位基準精確連接所述驅動與傳動裝置。從而形成一體化獨立的驅動轉向集成功能模塊。

進一步地，所述氣隙式吸附組件為磁吸附結構，包括軛鐵背板和陣列排布的永磁體，所述永磁體固定在軛鐵背板上，在軛鐵背板上設置有防止磁體竄動的定位槽，所述永磁體布置在轉向車輪四周，使得轉向車輪和鐵磁性壁面保持合適的氣隙距離。

進一步地，所述驅動與傳動裝置包括前輪伺服電機和與之依次相連的一級同步齒形帶傳動和二級諧波齒輪傳動。伺服電機的輸入通過一級同步齒形帶傳動、二級諧波齒輪傳動的柔輪進行放大輸出。

進一步地，所述基準安裝板為安裝前輪轉向模塊的安裝定位板，設置有作為定位基準的定位槽和定位孔。

所述后輪驅動模塊為集成了驅動的一體式模塊，所述模塊化的后輪驅動模塊包括曲面適應裝置和驅動車輪的吸附與驅動裝置；所述吸附與驅動裝置為左、右兩個，均通過定位基準安裝到端板上，端板再通過銷軸連接至曲面適應裝置，受其驅動，以適應曲率壁面。端板的中部連接到支座上。所述吸附與驅動裝置包括驅動伺服電機、直角行星減速機、端板、驅動車輪和氣隙式吸附組件，驅動伺服電機輸出軸接在所述直角行星減速機的一端，直角行星減速機固定在所述端板上，直角行星減速機輸出軸穿過軸承座，和驅動車輪通過自動對心的脹緊套連接；端板的下部與氣隙式吸附組件連接，端板中部連接到所述支座的軸上，端板上部通過銷軸連接至所述曲面適應裝置。

所述后輪驅動模塊整體為集成了驅動的一體式模塊，左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊受曲面適應裝置的驅動，同步調節軸線夾角，以適應曲面運動要求，保持通過性和穩定吸附性能。軸線具體是指左、右車輪的輪軸線的夾角，車輪在平直壁面上行進時，兩軸是重合的，在曲面上時調節此角度，從而改變吸附氣隙以適應曲面。

進一步地，所述曲面適應裝置包括伺服電機、同步帶輪傳動機構、對稱反向絲桿螺母機構、電機安裝板、直線導軌以及兩套滑塊機構，所述滑塊機構的一端連接至端板；所述伺服電機通過同步帶輪傳動機構與反向絲桿螺母機構相連，所述反向絲桿螺母機構的兩端各自連接一套滑塊機構，每個滑塊機構分別與一個端板連接，所述滑塊機構在直線導軌上往復運動，其中位于左側的端板連接有左車輪吸附驅動模塊，位于右側的端板連接有右車輪吸附驅動模塊。伺服電機輸入經過同步帶輪傳動機構傳遞至絲桿軸，再經過所述對稱反向絲桿螺母機構轉換為兩個等值反向的軸向位移，驅動滑塊機構，最后再作用到端板上，從而帶動左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊整體轉動。

所述對稱反向絲桿螺母機構包括左軸承座、右軸承座、絲桿軸、左螺母、右螺母、左滑塊連接件和右滑塊連接件，所述左軸承座和右軸承座設置在所述絲桿軸的兩端，所述絲桿軸是具有對稱反向特性的組合絲桿，所述絲桿軸從左到右分為三部分，左、右部分為對稱分布的左反向螺紋和右反向螺紋，所述左反向螺紋配有左螺母，所述右反向螺紋配有右螺母，左螺母和右螺母各自連接到一套滑塊機構，滑塊機構包括左滑塊連接件和右滑塊連接件，左滑塊連接件和右滑塊連接件是絲桿螺母機構和滑塊結構連接的接口，絲桿軸的中間部位安裝有齒形同步帶輪，齒形同步帶輪連接有同步帶輪傳動機構。

進一步地，所述對稱反向絲桿螺母機構具有機械自鎖結構，對稱反向絲桿螺母機構中的絲桿螺紋的螺旋升角小于螺紋面的摩擦角。只能由絲桿旋轉驅動螺母運動，進而驅動滑塊直線往復運動，而不能由滑塊運動驅動絲杠旋轉。

所述車架用于連接所述前輪轉向模塊和后輪驅動模塊，并且設置有定位槽，所述定位槽包括用于定位前輪轉向模塊的U型槽和定位后輪驅動模塊的半U型槽。

所述運動控制系統包括電機驅動器、運動控制器、散熱風扇、電源、電機編碼器和手操控制盒，運動控制系統采用三層控制結構，手操控制盒用于人機交互，為第一層；運動控制器為第二層，和手操控制盒通信，接受其指令，并通過第三層的伺服電機驅動器，按指令控制電機實現預定的運動，運動控制系統除手操控制盒外，整體內置于前述曲面自適應吸附式全方位移動平臺中，由手操控制盒發出指令控制平臺的運動。

本實用新型的工作原理為：

平臺通過特有的曲面自適應裝置，根據壁面曲率調整磁吸附組件的角度以改變氣隙，實現在鐵磁性曲率壁面上的平穩吸附和良好通過性；進一步，由前輪轉向模塊實現轉向導引，后輪驅動模塊實現平臺的移動和差速轉向，從而實現曲面自適應吸附式全方位移動。

本實用新型具有如下效果：

1、曲面自適應吸附式全方位移動平臺，能適應一定曲率的鐵磁性壁面，實現曲面上的全方位移動。本申請的模塊化主要體現在功能模塊之間的低耦合高內聚，互相依賴度低，便于更高一層的集成和便捷的拆裝維護開展等。

2、曲面自適應吸附式全方位移動平臺，兩個后驅動輪軸線夾角可根據曲面曲率進行調節，以提高通過性和達到可靠吸附，實現不同曲率壁面上的全方位移動。

3、曲面自適應吸附式全方位移動平臺可在鐵磁性壁面上完成水平面、豎直面、斜面、天花板面等各個方位的吸附移動。

4、曲面自適應吸附式全方位移動平臺具有模塊化和高集成度，前輪轉向模塊、后輪驅動模塊以及運動控制系統的功能相互不耦合不依賴，接口簡單，可根據需求自由組合為前輪單輪轉向、雙輪轉向等，拆裝維護方便。

5、曲面自適應吸附式全方位移動平臺，通過車架上設計的高精度參考特征，具有安裝基準統一，運動精度高的特點。

6、前輪轉向模塊、后輪驅動模塊均集成有氣隙吸附裝置，吸附力強，能容許氣隙的一定變化，能適應所吸附爬行鋼板的局部凹凸和表面質量不佳的情況，保持移動平臺的平穩。

7、前輪轉向模塊，通過同步帶傳動和諧波齒輪串聯傳動方式，實現緊湊、輕量化效果，具有高度模塊化的特點。

8、后輪驅動模塊，具有緊湊、輕量化以及高度模塊化的特點，具有反向對稱改變角度和機械自鎖特性，保證了曲面適應的準確性和可靠性。

9、兩個后驅動輪模塊，能對稱地增加或減小軸線夾角，實現對圓筒形壁面的良好適應。

附圖說明

圖1為本實用新型總體外觀圖。

圖2為曲面自適應吸附式全方位移動平臺結構示例圖。

圖3為曲面自適應吸附式全方位移動平臺示例后視圖。

圖4為前輪轉向模塊結構。

圖5為氣隙式吸附組件。

圖6后輪驅動模塊結構。

圖7為后輪驅動模塊的吸附與驅動裝置示例。

圖8為后輪驅動模塊的曲面適應裝置示例。

圖9為后輪驅動模塊的組合反向絲桿結構示例。

圖10為車架結構示例。

圖中標號含義如下：

1是具有一定曲率的碳鋼板壁面，2是曲面自適應吸附式全方位移動平臺，11是模塊化的前輪轉向模塊，12是模塊化的后輪驅動模塊，13是車架，14是電機驅動器，15是運動控制器，16是散熱風扇，21是氣隙式磁吸附組件、22是轉向架、23是轉向車輪、24是基準安裝板、25是驅動與傳動裝置、26是軸承座，27是伺服電機、28是一級同步齒形帶傳動，29是二級諧波齒輪傳動，211是軛鐵背板，212是陣列排布的永磁體，41是吸附與驅動裝置，42是支座，43是銷軸，44是曲面適應裝置、411是驅動伺服電機、412是直角行星減速機、413是端板，414是驅動車輪，415是脹緊套，416是氣隙式吸附組件，441是伺服電機、442是電機安裝板、443是同步帶輪傳動機構、444是對稱反向絲桿螺母機構，445是滑塊機構，446是直線導軌，510是左軸承座，518是右軸承座，511是左反向螺紋，515是右反向螺紋，512是左螺母，517是右螺母，513是左滑塊連接件，516是右滑塊連接件，514是齒形同步帶輪，130是U型槽，131是半U型槽。

具體實施方式

實施例1

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺采用三輪或四輪拓撲結構，包括模塊化的前輪轉向模塊11、模塊化的后輪驅動模塊12、車架13和運動控制系統；所述前輪轉向模塊為驅動轉向一體化的模塊，所述模塊化的前輪轉向模塊11包括氣隙式磁吸附組件21、驅動與傳動裝置25、基準安裝板24、轉向車輪23和轉向架22，所述轉向車輪23通過車軸連接在轉向架22上，所述轉向架22下端與氣隙式吸附組件416固接，所述轉向架22上端與所述驅動與傳動裝置25的輸出端連接并受其驅動轉向，所述基準安裝板24通過定位基準精確連接所述驅動與傳動裝置25。從而形成一體化獨立的驅動轉向集成功能模塊。平臺通過特有的曲面自適應裝置，根據壁面曲率調整磁吸附組件的角度以改變氣隙，實現在鐵磁性曲率壁面上的平穩吸附和良好通過性；進一步，由前輪轉向模塊實現轉向導引，后輪驅動模塊實現平臺的移動和差速轉向，從而實現曲面自適應吸附式全方位移動。曲面自適應吸附式全方位移動平臺，能適應一定曲率的鐵磁性壁面，實現曲面上的全方位移動。本申請的模塊化主要體現在功能模塊之間的低耦合高內聚，互相依賴度低，便于更高一層的集成和便捷的拆裝維護開展等。

實施例2

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺采用三輪或四輪拓撲結構，包括模塊化的前輪轉向模塊11、模塊化的后輪驅動模塊12、車架13和運動控制系統；所述前輪轉向模塊為驅動轉向一體化的模塊，所述模塊化的前輪轉向模塊11包括氣隙式磁吸附組件21、驅動與傳動裝置25、基準安裝板24、轉向車輪23和轉向架22，所述轉向車輪23通過車軸連接在轉向架22上，所述轉向架22下端與氣隙式吸附組件416固接，所述轉向架22上端與所述驅動與傳動裝置25的輸出端連接并受其驅動轉向，所述基準安裝板24通過定位基準精確連接所述驅動與傳動裝置25。從而形成一體化獨立的驅動轉向集成功能模塊。

所述氣隙式吸附組件416為磁吸附結構，包括軛鐵背板211和陣列排布的永磁體212，所述永磁體固定在軛鐵背板211上，在軛鐵背板211上設置有防止磁體竄動的定位槽，所述永磁體布置在轉向車輪23四周，使得轉向車輪23和鐵磁性壁面保持合適的氣隙距離。所述驅動與傳動裝置25包括前輪伺服電機27和與之依次相連的一級同步齒形帶傳動28和二級諧波齒輪傳動29。前輪伺服電機27的輸入通過一級同步齒形帶傳動28、二級諧波齒輪傳動29的柔輪進行放大輸出。所述基準安裝板24為安裝前輪轉向模塊的安裝定位板，設置有作為定位基準的定位槽和定位孔。

所述后輪驅動模塊為集成驅動的一體式模塊，所述模塊化的后輪驅動模塊12包括曲面適應裝置44和驅動車輪414的吸附與驅動裝置41；所述吸附與驅動裝置41為左、右兩個，均通過定位基準安裝到端板413上，端板413的中部連接到支座42上。端板413再通過銷軸43連接至曲面適應裝置44，受其驅動，以適應曲率壁面。所述吸附與驅動裝置41包括驅動伺服電機411、直角行星減速機412、端板413、驅動車輪414和氣隙式吸附組件416，驅動伺服電機411輸出軸接在所述直角行星減速機412的一端，直角行星減速機412固定在所述端板413上，直角行星減速機412輸出軸穿過軸承座26，和驅動車輪414通過自動對心的脹緊套415連接；端板413的下部與氣隙式吸附組件416連接，端板413中部連接到所述支座42的軸上，端板413上部通過銷軸43連接至所述曲面適應裝置44。

所述曲面適應裝置44包括伺服電機441、同步帶輪傳動機構443、對稱反向絲桿螺母機構444電機安裝板442、直線導軌446以及兩套滑塊機構445，所述滑塊機構445的一端連接至端板413；所述伺服電機441通過同步帶輪傳動機構443與反向絲桿螺母機構相連，所述反向絲桿螺母機構的兩端各自連接一套滑塊機構445，每個滑塊機構445分別與一個端板413連接，所述滑塊機構445在直線導軌446上往復運動，其中位于左側的端板413連接有左驅動車輪414吸附驅動模塊，位于右側的端板413連接有右車輪吸附驅動模塊。伺服電機441輸入經過同步帶輪傳動機構443傳遞至絲桿軸，再經過所述對稱反向絲桿螺母機構444轉換為兩個等值反向的軸向位移，驅動滑塊機構445，最后再作用到端板413上，從而帶動左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊整體轉動。整體為集成了驅動的一體式模塊，左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊受曲面適應裝置44的驅動，同步調節軸線夾角，以適應曲面運動要求，保持通過性和穩定吸附性能。本申請提到的軸線具體是指指左車輪和右車輪的輪軸線的夾角，在平面上行進時，兩軸是重合的，在曲面上時需要調節此角度，從而改變吸附氣隙以適應曲面。

所述對稱反向絲桿螺母機構444包括左軸承座510、右軸承座518、絲桿軸、左螺母512、右螺母517、左滑塊連接件513和右滑塊連接件516，所述左軸承座510和右軸承座518設置在所述絲桿軸的兩端，所述絲桿軸是具有對稱反向特性的組合絲桿，所述絲桿軸從左到右分為三部分，左、右部分為對稱分布的左反向螺紋511和右反向螺紋515，所述左反向螺紋511配有左螺母512，所述右反向螺紋515配有右螺母517，所述左、右螺母517是給絲桿配套的螺母，起嚙合移動作用的，為本領域技術人員熟知的結構，左螺母512和右螺母517各自連接到一套滑塊機構445，滑塊機構445包括左滑塊連接件513和右滑塊連接件516，左滑塊連接件513和右滑塊連接件516是絲桿螺母機構和滑塊結構連接的接口，絲桿軸的中間部位安裝有齒形同步帶輪514，齒形同步帶輪514連接有同步帶輪傳動機構443。所述對稱反向絲桿螺母機構444具有機械自鎖結構，對稱反向絲桿螺母機構444中的絲桿螺紋的螺旋升角小于螺紋面的摩擦角。只能由絲桿旋轉驅動螺母運動，進而驅動滑塊直線往復運動，而不能由滑塊運動驅動絲杠旋轉。所述車架13用于連接所述前輪轉向模塊和后輪驅動模塊，并且設置有定位槽，所述定位槽包括用于定位前輪轉向模塊的U型槽130和定位后輪驅動模塊的半U型槽131。

平臺通過特有的曲面自適應裝置，根據壁面曲率調整磁吸附組件的角度以改變氣隙，實現在鐵磁性曲率壁面上的平穩吸附和良好通過性；進一步，由前輪轉向模塊實現轉向導引，后輪驅動模塊實現平臺的移動和差速轉向，從而實現曲面自適應吸附式全方位移動。

曲面自適應吸附式全方位移動平臺，能適應一定曲率的鐵磁性壁面，實現曲面上的全方位移動。本申請的模塊化主要體現在功能模塊之間的低耦合高內聚，互相依賴度低，便于更高一層的集成和便捷的拆裝維護開展等。曲面自適應吸附式全方位移動平臺，兩個后驅動輪軸線夾角可根據曲面曲率進行調節，以提高通過性和達到可靠吸附，實現不同曲率壁面上的全方位移動。

曲面自適應吸附式全方位移動平臺可在鐵磁性壁面上完成水平面、豎直面、斜面、天花板面等各個方位的吸附移動。曲面自適應吸附式全方位移動平臺具有模塊化和高集成度，前輪轉向模塊、后輪驅動模塊以及運動控制系統的功能相互不耦合不依賴，接口簡單，可根據需求自由組合為前輪單輪轉向、雙輪轉向等，拆裝維護方便。曲面自適應吸附式全方位移動平臺，通過車架13上設計的高精度參考特征，具有安裝基準統一，運動精度高的特點。

前輪轉向模塊、后輪驅動模塊均集成有氣隙吸附裝置，吸附力強，能容許氣隙的一定變化，能適應所吸附爬行鋼板的局部凹凸和表面質量不佳的情況，保持移動平臺的平穩。前輪轉向模塊，通過同步帶傳動和諧波齒輪串聯傳動方式，實現緊湊、輕量化效果，具有高度模塊化的特點。

后輪驅動模塊，具有緊湊、輕量化以及高度模塊化的特點，具有反向對稱改變角度和機械自鎖特性，保證了曲面適應的準確性和可靠性。兩個后驅動輪模塊，能對稱地增加或減小軸線夾角，實現對圓筒形壁面的良好適應。

實施例3

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺采用三輪或四輪拓撲結構，包括模塊化的前輪轉向模塊11、模塊化的后輪驅動模塊12、車架13和運動控制系統；所述前輪轉向模塊為驅動轉向一體化的模塊，所述模塊化的前輪轉向模塊11包括氣隙式磁吸附組件21、驅動與傳動裝置25、基準安裝板24、轉向車輪23和轉向架22，所述轉向車輪23通過車軸連接在轉向架22上，所述轉向架22下端與氣隙式吸附組件416固接，所述轉向架22上端與所述驅動與傳動裝置25的輸出端連接并受其驅動轉向，所述基準安裝板24通過定位基準精確連接所述驅動與傳動裝置25。從而形成一體化獨立的驅動轉向集成功能模塊。

所述氣隙式吸附組件416為磁吸附結構，包括軛鐵背板211和陣列排布的永磁體212，所述永磁體固定在軛鐵背板211上，在軛鐵背板211上設置有防止磁體竄動的定位槽，所述永磁體布置在轉向車輪23四周，使得轉向車輪23和鐵磁性壁面保持合適的氣隙距離。所述驅動與傳動裝置25包括前輪伺服電機27和與之依次相連的一級同步齒形帶傳動28和二級諧波齒輪傳動29。前輪伺服電機27的輸入通過一級同步齒形帶傳動28、二級諧波齒輪傳動29的柔輪進行放大輸出。所述基準安裝板24為安裝前輪轉向模塊的安裝定位板，設置有作為定位基準的定位槽和定位孔。

所述后輪驅動模塊為集成驅動的一體式模塊，所述模塊化的后輪驅動模塊12包括曲面適應裝置44和驅動車輪414的吸附與驅動裝置41；所述吸附與驅動裝置41為左、右兩個，均通過定位基準安裝到端板413上，端板413再通過銷軸43連接至曲面適應裝置44，受其驅動，以適應曲率壁面。端板413的中部連接到支座42上。所述吸附與驅動裝置41包括驅動伺服電機411、直角行星減速機412、端板413、驅動車輪414和氣隙式吸附組件416，驅動伺服電機411輸出軸接在所述直角行星減速機412的一端，直角行星減速機412固定在所述端板413上，直角行星減速機412輸出軸穿過軸承座，和驅動車輪414通過自動對心的脹緊套415連接；端板413的下部與氣隙式吸附組件416連接，端板413中部連接到所述支座42的軸上，端板413上部通過銷軸43連接至所述曲面適應裝置44。

所述曲面適應裝置44包括伺服電機441、同步帶輪傳動機構443、對稱反向絲桿螺母機構444電機安裝板442、直線導軌446以及兩套滑塊機構445，所述滑塊機構445的一端連接至端板413；所述伺服電機441通過同步帶輪傳動機構443與反向絲桿螺母機構相連，所述反向絲桿螺母機構的兩端各自連接一套滑塊機構445，每個滑塊機構445分別與一個端板413連接，所述滑塊機構445在直線導軌446上往復運動，其中位于左側的端板413連接有左車輪吸附驅動模塊，位于右側的端板413連接有右車輪吸附驅動模塊。伺服電機441輸入經過同步帶輪傳動機構443傳遞至絲桿軸，再經過所述對稱反向絲桿螺母機構444轉換為兩個等值反向的軸向位移，驅動滑塊機構445，最后再作用到端板413上，從而帶動左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊整體轉動。整體為集成了驅動的一體式模塊，左車輪吸附驅動模塊和右車輪吸附驅動模塊受曲面適應裝置44的驅動，同步調節軸線夾角，以適應曲面運動要求，保持通過性和穩定吸附性能。本申請提到的軸線具體是指指左車輪和右車輪的輪軸線的夾角，在平面上行進時，兩軸是重合的，在曲面上時需要調節此角度，從而改變吸附氣隙以適應曲面。

所述對稱反向絲桿螺母機構444包括左軸承座510、右軸承座518、絲桿軸、左螺母512、右螺母517、左滑塊連接件513和右滑塊連接件516，所述左軸承座510和右軸承座518設置在所述絲桿軸的兩端，所述絲桿軸是具有對稱反向特性的組合絲桿，所述絲桿軸從左到右分為三部分，左、右部分為對稱分布的左反向螺紋511和右反向螺紋515，所述左反向螺紋511配有左螺母512，所述右反向螺紋515配有右螺母517，所述左、右螺母517是給絲桿配套的螺母，起嚙合移動作用的，為本領域技術人員熟知的結構，左螺母512和右螺母517各自連接到一套滑塊機構445，滑塊機構445包括左滑塊連接件513和右滑塊連接件516，左滑塊連接件513和右滑塊連接件516是絲桿螺母機構和滑塊結構連接的接口，絲桿軸的中間部位安裝有齒形同步帶輪514，齒形同步帶輪514連接有同步帶輪傳動機構443。所述對稱反向絲桿螺母機構444具有機械自鎖結構，對稱反向絲桿螺母機構444中的絲桿螺紋的螺旋升角小于螺紋面的摩擦角。只能由絲桿旋轉驅動螺母運動，進而驅動滑塊直線往復運動，而不能由滑塊運動驅動絲杠旋轉。所述車架13用于連接所述前輪轉向模塊和后輪驅動模塊，并且設置有定位槽，所述定位槽包括用于定位前輪轉向模塊的U型槽130和定位后輪驅動模塊的半U型槽131。

運動控制系統包括電機驅動器14、運動控制器15、散熱風扇16、電源、電機編碼器和手操控制盒，運動控制系統采用三層控制結構，手操控制盒用于人機交互，為第一層；運動控制器15為第二層，和手操控制盒通信，接受其指令，并通過第三層的伺服電機驅動器14，按指令控制電機實現預定的運動，運動控制系統除手操控制盒外，整體內置于前述曲面自適應吸附式全方位移動平臺中，由手操控制盒發出指令控制平臺的運動。

平臺通過特有的曲面自適應裝置，根據壁面曲率調整磁吸附組件的角度以改變氣隙，實現在鐵磁性曲率壁面上的平穩吸附和良好通過性；進一步，由前輪轉向模塊實現轉向導引，后輪驅動模塊實現平臺的移動和差速轉向，從而實現曲面自適應吸附式全方位移動。

曲面自適應吸附式全方位移動平臺，能適應一定曲率的鐵磁性壁面，實現曲面上的全方位移動。本申請的模塊化主要體現在功能模塊之間的低耦合高內聚，互相依賴度低，便于更高一層的集成和便捷的拆裝維護開展等。曲面自適應吸附式全方位移動平臺，兩個后驅動輪軸線夾角可根據曲面曲率進行調節，以提高通過性和達到可靠吸附，實現不同曲率壁面上的全方位移動。

曲面自適應吸附式全方位移動平臺可在鐵磁性壁面上完成水平面、豎直面、斜面、天花板面等各個方位的吸附移動。曲面自適應吸附式全方位移動平臺具有模塊化和高集成度，前輪轉向模塊、后輪驅動模塊以及運動控制系統的功能相互不耦合不依賴，接口簡單，可根據需求自由組合為前輪單輪轉向、雙輪轉向等，拆裝維護方便。曲面自適應吸附式全方位移動平臺，通過車架13上設計的高精度參考特征，具有安裝基準統一，運動精度高的特點。

前輪轉向模塊、后輪驅動模塊均集成有氣隙吸附裝置，吸附力強，能容許氣隙的一定變化，能適應所吸附爬行鋼板的局部凹凸和表面質量不佳的情況，保持移動平臺的平穩。前輪轉向模塊，通過同步帶傳動和諧波齒輪串聯傳動方式，實現緊湊、輕量化效果，具有高度模塊化的特點。

后輪驅動模塊，具有緊湊、輕量化以及高度模塊化的特點，具有反向對稱改變角度和機械自鎖特性，保證了曲面適應的準確性和可靠性。兩個后驅動輪模塊，能對稱地增加或減小軸線夾角，實現對圓筒形壁面的良好適應。

實施例4

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺2，可用于在一定曲率的鋼板壁面1如儲油罐體上穩定可靠爬行作業，壁面1為導磁性壁面，如碳鋼板、鐵素體不銹鋼板等。

一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺2，采用三輪拓撲結構，它包括一體集成式的前輪轉向模塊11、后輪驅動模塊12、車架13、運動控制系統等，整體通過車身殼體包覆，防護外界雜物進入，比如鋼板焊接時的焊渣等。

所述前輪轉向模塊11，為驅動轉向一體化的模塊，包括氣隙式磁吸附組件21、驅動與傳動裝置25、基準安裝板24、轉向車輪23和轉向架22。轉向車輪23通過車軸聯接在左右兩個軸承座26上，進一步安裝到轉向架22上，從而受轉向架帶動完成轉向；轉向架下端與氣隙式吸附組件21固接，轉向架上端與所述傳動裝置25的輸出端通過法蘭連接，受其驅動轉向；所述基準安裝板24通過定位基準精確連接所述驅動與傳動裝置25，保證裝配的精度和一致性，形成一體化獨立的驅動轉向集成功能模塊11。

進一步地，氣隙式吸附組件21，由軛鐵背板211和陣列排布的永磁體212構成，永磁體固定在軛鐵背板211上，為了防止磁體竄動，在軛鐵背板211上設置有定位槽，并布置在車輪兩側，通過車輪和鐵磁性壁面1保持合適的氣隙距離。

進一步地，驅動與傳動裝置25，包括前輪伺服電機27、一級帶傳動28和二級諧波齒輪傳動29，拓撲結構為串行連接，前輪伺服電機27的輸入接入帶傳動，最后通過諧波減速機構29的柔輪增扭輸出，諧波減速機輸出連接到前述轉向架22上。

進一步地，基準安裝板24是所述前輪轉向模塊11的安裝定位板，上有定位基準，包括高精度定位槽和定位凸肩。

所述后輪驅動模塊12，為集成了驅動的一體式模塊，包括曲面適應裝置44和吸附與驅動裝置41；所述吸附與驅動裝置有兩個，結構相同，左右對稱分布。以左邊模塊給予詳細說明，其端板413的中部連接到支座42上，端板上部再通過銷軸43連接至所述曲面適應裝置44，受其驅動進而帶動后輪驅動模塊相應轉動，以適應曲率壁面，保持通過性和穩定吸附性能。

進一步地，吸附與驅動裝置41，包括驅動伺服電機411、直角行星減速機412、端板413、驅動車輪414和氣隙式吸附組件416。驅動伺服電機411輸出軸接在所述減速機的一端，直角行星減速機412通過和定位止口和法蘭固定在所述端板413上，其輸出軸穿過軸承座，和驅動車輪414通過自動對心的脹緊套415連接；端板413的下部與氣隙式吸附組件416連接，中部連接到前述支座42的軸上，可繞其轉動，上部通過銷軸43連接至所述曲面適應裝置44。其中直角行星減速機412為高速比直角行星減速機。

進一步地，和前述的前輪氣隙式吸附組件結構相似，氣隙式吸附組件415由軛鐵背板和陣列排布的永磁體構成，永磁體固定在軛鐵背板211上，并布置在驅動車輪414兩側，通過驅動車輪414和鐵磁性壁面保持合適的氣隙距離，比如6-10mm，實現通過性以及穩定的吸附性能的平衡。

進一步地，曲面適應裝置44，由伺服電機441、電機安裝板442、同步帶輪傳動機構443、對稱反向絲桿螺母機構444以及兩套滑塊機構445串聯構成，伺服電機441是輸入端，滑塊機構是輸出端。滑塊機構445由直線導軌446進行導向，其一端連接到前述螺母機構444的螺母上，受其驅動在導軌446上往復運動，另一端連接至前述端板413；伺服電機441輸入經過同步帶輪傳動機構443傳遞至絲桿軸，再經過所述對稱反向絲桿螺母機構444轉換為兩個等值反向的軸向位移，該位移通過與螺母連接的滑塊，在直線導軌446的導向下，作用在滑塊機構445上，最后驅動前述端板413轉動，進而帶動前述吸附與驅動裝置41轉動，以調整其在鐵磁性曲率壁面1上的通過性和磁吸附氣隙，保證通過性和吸附穩定性。

進一步地，所述對稱反向絲桿螺母機構444包括左軸承座510、右軸承座518、絲桿軸、左螺母512、右螺母517、左滑塊連接件513和右滑塊連接件516，絲桿軸是具有對稱反向特性的組合絲桿，絲桿軸從左到右分為三部分。左右部分為對稱分布的反向螺紋511和515，各配有移動螺母512和517，當絲杠轉動時，左右螺母能夠以同等速度靠近或遠離，反向移動，螺母連接到前述滑塊機構445，分別由兩根直線導軌446導向。

進一步地，所述對稱反向絲桿螺母機構444，所述絲杠是具有對稱反向特性的組合絲桿，絲桿軸從左到右分為三部分。絲桿軸的中間部位安裝有齒形同步帶輪514，齒形同步帶輪514連接到前述同步帶輪傳動機構443，由其帶動旋轉。

進一步地，所述對稱反向絲桿螺母機構444，是具有機械自鎖特性的機構，即螺旋升角小于摩擦角，只能由絲桿旋轉驅動螺母運動，進而驅動滑塊直線往復運動，而不能由滑塊運動驅動絲杠旋轉。

所述車架13，用于連接所述前輪轉向模塊11和后輪驅動模塊12，具有預制的定位基準，包括高精度定位U型槽131和半U型槽130，其相對位置精度預先保證，以實現安裝精度。

所述運動控制系統，包括電機驅動器14、運動控制器15、散熱風扇16、24V直流電源、電機編碼器和手操控制盒等。采用典型的三層控制結構，手操控制盒用于人機交互，為最上的第一層；運動控制器為第二層，一方面和手操控制盒通信，接受其指令，另一方面按指令，通過第三層的伺服電機驅動器，控制電機實現預定的運動。運動控制系統除手操控制盒外，整體內置于前述曲面自適應吸附式全方位移動平臺2中，由手操控制盒發出指令控制平臺的運動。