曲面自適應磁吸附裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁吸附裝置，尤其涉及用于一種磁吸附式爬壁機器人上具有曲面自適應特性的磁吸附裝置。
【背景技術】
[0002]為了降低成本和提升效率，磁吸附爬壁機器人已在核工業、石化工業、建筑工業、消防部門、造船業等鐵磁性結構的維護中得到了廣泛的應用。在實際應用中，有些導磁壁面是空間曲面，如石油儲氣罐表面、水輪機葉片表面和采油平臺導管架表面等。磁吸附爬壁機器人在這類表面運行時，其吸附裝置與這類表面的間隙會發生變化，導致吸附力的變化，進而影響爬壁機器人的性能。
[0003]為了解決上述問題，申請號為200510086382.5的專利文獻公開了一種“一種具有曲面自適應能力的磁吸附爬壁機器人”，該機器人的曲面自適應機構使吸附裝置和導磁壁面之間的工作氣隙的變化始終在允許范圍內。但是吸附裝置產生的吸附力有一部分浪費在輔助輪上，同時輔助輪與壁面間的摩擦力也降低了該機器人的運動性能。
[0004]申請號為201210540925.6的專利文獻公開了一種“具有曲面自適應吸附的磁輪式爬壁機器人”，該機器人通過磁性驅動輪中彈性吸附層和車架中活頁鉸鏈的共同變形實現曲面自適應吸附。但是該彈性永磁吸附層結構復雜，實現困難，制造成本高。
[0005]申請號為201410677649.7的專利文獻公開了“一種永磁體平臺及采用該永磁體平臺的永磁間隙吸附裝置”，該裝置可通過升降機構調節永磁體平臺和導磁壁面的距離，從而調節磁吸附力大小。但是調節升降機構需要額外的動力源，增加了裝置的復雜度和成本。
[0006]綜上所述，目前解決曲面自適應磁吸附的方法至少存在以下兩個方面缺陷中的一個:(I)能夠實現曲面自適應磁吸附的功能，但引入了其它的問題；(2)理論上可以實現曲面自適應磁吸附，但實現困難或成本較高。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種曲面自適應磁吸附裝置，該曲面自適應磁吸附裝置能夠有效減小壁面曲率對吸附力的影響，同時結構簡單，成本較低。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
本發明一種曲面自適應磁吸附裝置包括第一磁塊、第二磁塊、第三磁塊、第一磁輪、第二磁輪、電機和支架；電機的外殼與支架固定連接;電機的輸出軸與第一磁輪和第二磁輪固定連接，使得電機能夠同時驅動第一磁輪和第二磁輪同軸轉動;第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與支架固定連接，第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間；所述曲面自適應磁吸附裝置在使用時，第一磁輪和第二磁輪的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面間存在間隙。
[0009]進一步地，本發明還包括電機箱體，電機箱體貫穿第一磁輪、第二磁輪和連接筒，第一磁輪通過連接筒與第二磁輪固定連接，電機箱體與支架固定連接，所述電機置于電機箱體內，所述電機的輸出軸與聯軸器的一端固定連接，所述聯軸器的另一端與所述支架鉸接，所述聯軸器通過驅動連接件與第一磁輪或第二磁輪固定連接。
[0010]進一步地，本發明還包括第一連接板、第二連接板和第三連接板，所述第一磁塊通過第一連接板與支架固定連接，所述第二磁塊通過第二連接板與支架固定連接，所述第三磁塊通過第三連接板與支架固定連接。
[0011 ]本發明與現有技術相比，具有以下有益效果:
(I)第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間，使得本發明在不同曲率的壁面(曲面)上運動時，第一磁輪、第二磁輪、第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面之間的吸附力的變化量互補，本發明與壁面間的總吸附力能保持在一個較小的范圍內變化。例如從平面運動到凸面時，第三磁塊與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊和第二磁塊與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪和第二磁輪的外側輪面與壁面之間出現間隙，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量;類似的，本發明從平面運動到凹面時，第三磁塊與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊和第二磁塊與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪和第二磁輪的內側輪面與壁面之間出現間隙，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
[0012](2)只有由電機驅動的第一磁輪和第二磁輪與壁面接觸，沒有引入其它運動阻力，保證了本發明的運動性能。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明整體結構的示意圖；
圖2為本發明在平面上運動的示意圖；
圖3為本發明在凸面上運動的示意圖；
圖4為圖3中的A部放大圖；
圖5為本發明在凹面上運動的示意圖。
[0014]圖6為圖5中的B部放大圖；
圖中，1.支架、2.驅動連接件、3.第一連接板、4.連接筒、5.第三連接板、6.電機、7.電機箱體、8.聯軸器、9.第一磁塊、10.第一磁輪、11.第三磁塊、12.第二磁輪、13.第二磁塊、14.第二連接板、19.平面、20.凸面、21.外側間隙、22.凹面、23.內側間隙、101.第一磁輪的輪面、121.第二磁輪的輪面。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
[0016]如圖1、2、3、5所示，本發明曲面自適應磁吸附裝置包括第一磁塊9、第二磁塊13、第三磁塊11、第一磁輪10、第二磁輪12、電機6和支架I。電機6的外殼與支架I固定連接，電機6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12固定連接，使得電機6能夠同時驅動第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉動。在本發明中，電機6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12固定連接的具體方式包括直接固定連接和間接固定連接，例如，可以是電機6的輸出軸與第一磁輪10直接固定連接，而第二磁輪12與第一磁輪10直接固定連接，由此使第二磁輪12通過第一磁輪10與電機6的輸出軸間接固定連接;也可以是電機6的輸出軸分別與第一磁輪1、第二磁輪12
直接固定連接。
[0017]第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13與支架I固定連接，第一磁輪10和第二磁輪12位于第一磁塊9和第二磁塊13之間，第三磁塊11位于第一磁輪10和第二磁輪12之間。同樣，在本發明中，第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13與支架I固定連接包括直接連接和間接連接，例如，可以是第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13各自直接與支架I固定連接;也可以是將第一磁塊9、第三磁塊11、第二磁塊13依次直接固定連接在一起，然后將其中一個磁塊與支架I直接固定連接，由此使另兩個磁塊間接地與支架I固定連接在一起。
[0018]作為本發明的一種實施方式，電機箱體7貫穿第一磁輪10、第二磁輪12和連接筒4，且電機箱體7與支架I固定連接，電機6置于電機箱體7內。電機6的輸出軸與聯軸器8的一端固定連接，聯軸器8的另一端與支架I鉸接，聯軸器8通過驅動連接件2與第一磁輪10或第二磁輪12固定連接，第一磁輪10與第二磁輪12分別固定連接在連接筒4的兩端而使第一磁輪10通過連接筒4與第二磁輪12固定連接，由此實現電機6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12的固定連接，并使電機6能夠同時驅動第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉動，連接筒4亦隨著第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉動。第一磁塊9通過第一連接板3與支架I固定連接，第二磁塊13通過第二連接板14與支架I固定連接，第三磁塊11通過第三連接板5與支架I固定連接。
[0019]如圖2至圖6所示，本發明在不同曲率的壁面運動時，只有第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121與壁面直接接觸，而第一磁塊9、第二磁塊13和第三磁塊11則與壁面存在間隙，使得磁輪與壁面之間是接觸式的吸附方式，磁塊與壁面之間則是間隙式的吸附方式。電機6能夠同時驅動第一磁輪10和第二磁輪12繞著電機箱體7并相對于電機箱體7轉動，第一磁輪10和第二磁輪12與壁面間的摩擦力為本發明運動的驅動力，本發明除第一磁輪10和第二磁輪12之外的部分與壁面不相接觸，因而與壁面間不存在摩擦力，因此本發明除第一磁輪10和第二磁輪12之外的部分不會對本發明的運動產生阻礙或其他不利影響，保證了本發明的運動性能。
[0020]如圖2至圖4所示，本發明曲面自適應磁吸附裝置從平面19運動到凸面20時，第三磁塊11與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的外側與壁面之間出現外側間隙21，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小總吸附力的變化量;反之，從凸面20運動到平面19時，第三磁塊11與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的外側與壁面之間的外側間隙21消失，吸附力增大，吸附力的減小和增大部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
[0021 ] 如圖2、圖5、圖6所示，本發明曲面自適應磁吸附裝置從平面19運動到凹面22時，第三磁塊11與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的內側與壁面之間出現內側間隙23，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小總吸附力的變化;反之，從凹面22運動到平面19時，第三磁塊11與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的內側與壁面之間的內側間隙23消失，吸附力增大，吸附力的減小和增大部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
【主權項】
1.一種曲面自適應磁吸附裝置，其特征是:包括第一磁塊(9)、第二磁塊(13)、第三磁塊(11)、第一磁輪(10)、第二磁輪(12)、電機(6)和支架(I);電機(6)的外殼與支架(I)固定連接；電機(6)的輸出軸與第一磁輪(10)和第二磁輪(12)固定連接，使得電機(6)能夠同時驅動第一磁輪(10)和第二磁輪(12)同軸轉動;第一磁塊(9)、第二磁塊(13 )和第三磁塊(11)與支架(I)固定連接，第一磁輪(10)和第二磁輪(12)位于第一磁塊(9)和第二磁塊(13)之間，第三磁塊(11)位于第一磁輪(10)和第二磁輪(12)之間；所述曲面自適應磁吸附裝置在使用時，第一磁輪(10)和第二磁輪(12)的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊(9)、第二磁塊(13)和第三磁塊(11)與壁面間存在間隙。2.根據權利要求1所述的曲面自適應磁吸附裝置，其特征是:還包括電機箱體(7)，電機箱體(7)貫穿第一磁輪(10)、第二磁輪(12)和連接筒(4)，第一磁輪(10)通過連接筒(4)與第二磁輪(12 )固定連接，電機箱體(7)與支架(I)固定連接，所述電機(6)置于電機箱體(7 )內，所述電機(6)的輸出軸與聯軸器(8)的一端固定連接，所述聯軸器(8)的另一端與所述支架(I)鉸接，所述聯軸器(8)通過驅動連接件(2)與第一磁輪(10)或第二磁輪(12)固定連接。3.根據權利要求1或2所述的曲面自適應磁吸附裝置，其特征是:還包括第一連接板(3)、第二連接板(14)和第三連接板(5)，所述第一磁塊(9)通過第一連接板(3)與支架(I)固定連接，所述第二磁塊(13)通過第二連接板(14)與支架(I)固定連接，所述第三磁塊(11)通過第三連接板(5)與支架(I)固定連接。
【專利摘要】本發明公開了一種曲面自適應磁吸附裝置。其電機的外殼與支架固定連接；電機的輸出軸與第一磁輪和第二磁輪固定連接，使得電機能夠同時驅動第一磁輪和第二磁輪同軸轉動；第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與支架固定連接，第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間；所述曲面自適應磁吸附裝置在使用時，第一磁輪和第二磁輪的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面間存在間隙。本發明所述吸附裝置在不同曲率壁面運動時，第一磁輪、第二磁輪、第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面之間的吸附力的變化量互補，總吸附力能保持在一個較小的范圍內變化，具有良好的曲面自適應能力。
【IPC分類】B62D57/024
【公開號】CN105711673
【申請號】CN201610083316
【發明人】楊燦軍, 范錦昌, 王漢松, 鄧學磊
【申請人】浙江大學