專利名稱：基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種小型輪式爬壁機器人平臺，屬于機器人技術領域。
背景技術：
當前報道的爬壁機器人平臺提供吸附力的原理主要有磁吸附、高壓靜電吸附、抽真空負壓吸附等。根據遠洋船舶、大型金屬罐體等機器人工作表面大多為導磁金屬，采用磁吸附不僅結構簡單、吸附能力強，而且對壁面形狀適應能力也強。而目前，采用的導磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結構，對吸附距離要求比較嚴格，對金屬壁面的適應能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。隨著科技的發展，遠洋船舶的維護清理、大型金屬罐體的探傷檢測等領域迫切需要能實現爬壁功能的機器人平臺。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，以解決爬壁機器人平臺采用的導磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結構，對吸附距離要求比較嚴格，對金屬壁面的適應能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。本發明為解決上述問題采取的技術方案是本發明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，所述機器人平臺包括外殼、固定板、天線模塊、驅動模塊、電池及行進機構，所述行進機構包括兩個浮動萬向從動輪主體及兩個主動輪，主動輪包括磁吸附裝置、主動輪轂、傳動盤、隔套、主動輪支架及電機，磁吸附裝置包括軛鐵及釹鐵硼永磁體；外殼的兩端為敞口端，夕卜殼的其中一個敞口端通過固定板封閉，電機設置在外殼內，電機的殼體固定于主動輪支架上，主動輪支架與固定板固定連接，每個電機的輸出端與相應的主動輪傳動連接，兩個主動輪設置在同一軸線上，兩個電機相鄰設置，與兩個主動輪的軸線相對稱的兩側各設有一個浮動萬向從動輪主體，兩個浮動萬向從動輪主體與兩個主動輪呈菱形布局，固定板的內表面固定有天線模塊、驅動模塊、電池及兩個浮動萬向從動輪主體，天線模塊用于接收無線遙控信號，天線模塊發送控制指令給驅動模塊，驅動模塊發送兩個驅動信號分別給兩個電機，兩個電機分別驅動相應的主動輪轉動，電池用于給天線模塊、驅動模塊及兩個電機提供工作電源，主動輪轂的一側端面與傳動盤固定連接，電機的輸出軸穿過主動輪支架及傳動盤設置在主動輪轂與傳力盤所形成的空腔內，傳力盤與電機的輸出軸固定連接，軛鐵的一端設置于主動輪轂與傳力盤所形成的空腔內，軛鐵的另一端穿過主動輪轂并通過主動輪支架支撐，軛鐵的一端設有軸孔，電機的輸出軸設置在軛鐵的軸孔內，電機的輸出軸與軛鐵轉動連接，軛鐵與主動輪轂轉動連接，釹鐵硼永磁體置于主動輪轂和傳力盤所形成的空腔內，軛鐵與釹鐵硼永磁體連接為一體，釹鐵硼永磁體與主動輪轂的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面，釹鐵硼永磁體的圓弧面與主動輪轂的圓心同心設置，電機的輸出軸上套裝有隔套，隔套設置在傳動盤與電機的殼體之間。本發明的有益效果是一、軛鐵和釹鐵硼永磁體均置于主動輪轂和傳力盤所形成的空腔內，使得釹鐵硼永磁體被保護起來，避免受碰撞、沖擊而損壞。同時當將機器人平臺置于導磁性壁面上時，釹鐵硼永磁體受磁力作用，自動對準壁面，并與壁面距離保持不變，吸附力恒定，由于磁吸附裝置置于主動輪轂內，機器人平臺對壁面的壓力絕大部分作用在主動輪上，吸附力利用充分。二、兩個浮動萬向從動輪主體與兩個主動輪呈菱形布局，此布局結構使得機器人平臺能繞自身軸線原地轉動，并最大限度的降低了旋轉時主動輪所需克服的滑動摩擦力，降低了電機的功耗。三、與導向滑套固定在一起的萬向從動輪可沿固定座上下浮動，萬向從動輪受彈簧作用與壁面接觸，對爬壁機器人平臺進行輔助支持。當爬壁機器人平臺過障礙時，萬向從動輪的浮動使爬壁機器人平臺繞主動輪的軸線傾斜，使爬壁機器人平臺更容易越過障礙。萬向從動輪可繞固定座的軸線旋 轉，使爬壁機器人轉向時須克服的摩擦力更小，轉向更加靈活。四、本發明通過天線模塊接收無線遙控信號，并通過天線模塊發送控制指令給驅動模塊，驅動模塊發送兩個驅動信號分別給兩個電機，兩個電機分別驅動相應的主動輪轉動，因而具有操作方便，容易控制的特點。五、由于釹鐵硼永磁體與電機的輸出軸相平行的外端面為與主動輪轂的外圓面形狀一致的圓弧面，其特點為與壁面距離恒定，吸附力穩定，越障能力和曲面的適應力好，對金屬壁面的適應能力強，可適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。
圖I為本發明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺的立體圖，圖2為主動輪的主剖視圖，圖3為浮動萬向從動輪主體的主視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖f圖3說明，本實施方式的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，所述機器人平臺包括外殼I、固定板19、天線模塊3、驅動模塊4、電池5及行進機構，所述行進機構包括兩個浮動萬向從動輪主體2及兩個主動輪6,主動輪6包括磁吸附裝置、主動輪轂9、傳動盤10、隔套11、主動輪支架12及電機13，磁吸附裝置包括軛鐵7及釹鐵硼永磁體8 ；外殼I的兩端為敞口端,夕卜殼I的其中一個敞口端通過固定板19封閉，電機13設置在外殼I內，電機13的殼體固定于主動輪支架12上，主動輪支架12與固定板19固定連接(通過螺釘)，每個電機13的輸出端與相應的主動輪6傳動連接，兩個主動輪6設置在同一軸線上，兩個電機13相鄰設置，與兩個主動輪6的軸線相對稱的兩側各設有一個浮動萬向從動輪主體2，兩個浮動萬向從動輪主體2與兩個主動輪6呈菱形布局，固定板19的內表面固定有天線模塊3、驅動模塊4、電池5及兩個浮動萬向從動輪主體2，天線模塊3用于接收無線遙控信號，天線模塊3發送控制指令給驅動模塊4，驅動模塊4發送兩個驅動信號分別給兩個電機13，兩個電機13分別驅動相應的主動輪6轉動，電池5用于給天線模塊3、驅動模塊4及兩個電機13提供工作電源，主動輪轂9的一側端面與傳動盤10固定連接(通過螺釘)，電機13的輸出軸穿過主動輪支架12及傳動盤10設置在主動輪轂9與傳力盤10所形成的空腔內，傳力盤10與電機13的輸出軸固定連接(通過螺釘)，軛鐵7的一端設置于主動輪轂9與傳力盤10所形成的空腔內，軛鐵7的另一端穿過主動輪轂9并通過主動輪支架12支撐,軛鐵7的一端設有軸孔，電機13的輸出軸設置在軛鐵7的軸孔內，電機13的輸出軸與軛鐵7轉動連接，軛鐵7與主動輪轂9轉動連接，釹鐵硼永磁體8置于主動輪轂9和傳力盤10所形成的空腔內，軛鐵7與釹鐵硼永磁體8連接為一體，釹鐵硼永磁體8與主動輪轂9的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面2-1，釹鐵硼永磁體8的圓弧面8-1與主動輪轂9的圓心同心設置，電機13的輸出軸上套裝有隔套11，隔套11設置在傳動盤10與電機13的殼體之間。
具體實施方式
二結合圖I及圖3說明，本實施方式的所述浮動萬向從動輪主體2包括限位帽14、固定座15、導向滑套16、彈簧17及萬向從動輪18，萬向從動輪18上設有連接軸18-1，萬向從動輪18的連接軸18-1固定連接在導向滑套16內的一端，固定板19上設有安裝孔，導向滑套16的另一端穿出固定板19的安裝孔，固定座15設置在導向滑套16及固定板19的安裝孔內，導向滑套16與固定座15滑動配合，限位帽14固定連接在導向滑套16內的另一端，導向滑套16的一端設有凸臺16-1，彈簧17套裝在導向滑套16上且位于固定座15與導向滑套16的凸臺16-1之間。其它未公開的技術特征與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖3說明，本實施方式所述導向滑套16的中心孔為螺紋孔，萬向從動輪18的連接軸18-1與導向滑套16內的一端采用旋合的方式固定連接，限位帽14與導向滑套16內的另一端采用旋合的方式固定連接。連接方便，便于拆卸。其它未公開的技術特征與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖2說明，本實施方式所述電機13的輸出軸與軛鐵7之間通過第一軸承19轉動連接，軛鐵7與主動輪轂9之間通過第二軸承20轉動連接。轉動靈活，便于裝配。其它未公開的技術特征與具體實施方式
一相同。本發明提供的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，其外形尺寸為長X寬=292mmX 292mm,自重 2. 5kg。本發明的工作原理是工作時，將本發明的爬壁機器人平臺置于導磁性壁面上，在·釹鐵硼永磁體8的磁性作用下，主動輪6自動對準壁面，從而為機器人平臺提供對壁面的正壓力。行進機構由兩個主動輪6和兩個浮動萬向從動輪主體2組成，兩個主動輪6在一條軸線上，兩個浮動萬向從動輪主體2相對于主動輪6軸線對稱布置于軸線的兩側，由于磁吸附裝置置于主動輪轂9內，機器人平臺對壁面的壓力絕大部分作用在主動輪6上，此時驅動主動輪6的電機13即可實現機器人平臺前進、后退和旋轉等動作。
權利要求
1.一種基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，其特征在于所述機器人平臺包括外殼(I)、固定板(19)、天線模塊(3)、驅動模塊(4)、電池(5)及行進機構，所述行進機構包括兩個浮動萬向從動輪主體(2)及兩個主動輪(6)，主動輪(6)包括磁吸附裝置、主動輪轂(9 )、傳動盤(10 )、隔套(11)、主動輪支架(12 )及電機(13 )，磁吸附裝置包括軛鐵(7 )及釹鐵硼永磁體(8)； 外殼(I)的兩端為敞口端，外殼(I)的其中一個敞口端通過固定板(19)封閉，電機(13)設置在外殼(I)內，電機(13)的殼體固定于主動輪支架(12)上，主動輪支架(12)與固定板(19 )固定連接，每個電機(13 )的輸出端與相應的主動輪(6 )傳動連接，兩個主動輪(6 )設置在同一軸線上，兩個電機(13)相鄰設置，與兩個主動輪(6)的軸線相對稱的兩側各設有一個浮動萬向從動輪主體(2 )，兩個浮動萬向從動輪主體(2 )與兩個主動輪(6 )呈菱形布局，固定板(19)的內表面固定有天線模塊(3)、驅動模塊(4)、電池(5)及兩個浮動萬向從動輪主體(2)，天線模塊(3)用于接收無線遙控信號，天線模塊(3)發送控制指令給驅動模塊(4)，驅動模塊(4)發送兩個驅動信號分別給兩個電機(13)，兩個電機(13)分別驅動相應的主動輪(6)轉動，電池(5)用于給天線模塊(3)、驅動模塊(4)及兩個電機(13)提供工作電源，主動輪轂(9)的一側端面與傳動盤(10)固定連接，電機(13)的輸出軸穿過主動輪支架(12)及傳動盤(10)設置在主動輪轂(9)與傳力盤(10)所形成的空腔內，傳力盤(10)與電機(13)的輸出軸固定連接，軛鐵(7)的一端設置于主動輪轂(9)與傳力盤(10)所形成的空腔內，軛鐵(7)的另一端穿過主動輪轂(9)并通過主動輪支架(12)支撐，軛鐵(7)的一端設有軸孔，電機(13 )的輸出軸設置在軛鐵(7 )的軸孔內，電機(13 )的輸出軸與軛鐵(7 )轉動連接，軛鐵(7)與主動輪轂(9)轉動連接，釹鐵硼永磁體(8)置于主動輪轂(9)和傳力盤(10)所形成的空腔內，軛鐵(7)與釹鐵硼永磁體(8)連接為一體，釹鐵硼永磁體(8)與主動輪轂(9)的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面(2-1)，釹鐵硼永磁體(8)的圓弧面(8-1)與主動輪轂(9)的圓心同心設置，電機(13)的輸出軸上套裝有隔套(11)，隔套(11)設置在傳動盤(10)與電機(13)的殼體之間。
2.根據權利要求I所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，其特征在于所述浮動萬向從動輪主體(2)包括限位帽(14)、固定座(15)、導向滑套(16)、彈簧(17)及萬向從動輪(18)，萬向從動輪(18)上設有連接軸(18-1)，萬向從動輪(18)的連接軸(18-1)固定連接在導向滑套(16)內的一端，固定板(19)上設有安裝孔，導向滑套(16)的另一端穿出固定板(19)的安裝孔，固定座(15)設置在導向滑套(16)及固定板(19)的安裝孔內，導向滑套(16)與固定座(15)滑動配合，限位帽(14)固定連接在導向滑套(16)內的另一端，導向滑套(16)的一端設有凸臺(16-1)，彈簧(17)套裝在導向滑套(16)上且位于固定座(15)與導向滑套(16)的凸臺(16-1)之間。
3.根據權利要求I或2所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，其特征在于所述導向滑套(16)的中心孔為螺紋孔，萬向從動輪(18)的連接軸(18-1)與導向滑套(16)內的一端采用旋合的方式固定連接，限位帽(14)與導向滑套(16)內的另一端采用旋合的方式固定連接。
4.根據權利要求I所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，其特征在于所述電機(13 )的輸出軸與軛鐵(7 )之間通過第一軸承(19 )轉動連接，軛鐵(7 )與主動輪轂(9 )之間通過第二軸承(20)轉動連接。
全文摘要
基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機器人平臺，屬于機器人技術領域。以解決爬壁機器人平臺采用的導磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結構，對吸附距離要求比較嚴格，對金屬壁面的適應能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面問題。電機與主動輪傳動連接，兩個浮動萬向從動輪主體與兩個主動輪呈菱形布局，電機驅動主動輪轉動，電機的輸出軸設置在主動輪轂與傳力盤所形成的空腔內，傳力盤與電機固定連接，電機與軛鐵轉動連接，軛鐵與主動輪轂轉動連接，釹鐵硼永磁體置于主動輪轂和傳力盤所形成的空腔內，釹鐵硼永磁體與主動輪轂的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面。本發明用于遠洋船舶、大型金屬罐體等機器人作業表面。
文檔編號B62D57/024GK102897241SQ20121044724
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者李滿天, 王鵬飛, 郭偉, 查富生 申請人:哈爾濱工業大學