本實用新型涉及一種履帶式爬壁機器人，屬于特種機器人技術領域。

背景技術：

在核能、船舶、化工、風電等行業，廣泛存在導磁體金屬外壁。這些壁面經長期風吹日曬、鹽堿侵蝕、灰塵粘附、砂礫摩擦，表面會出現污垢、脫漆，乃至銹蝕等現象。這些問題不僅影響美觀，而且可能危及壁面本體的安全運行，不能滿足安全、清潔的工業管理要求。目前，上述壁面的清洗、除銹、補漆和檢修等工作大都采用人工作業方式，存在高危、低效、高成本等問題。爬壁機器人是特種機器人中的一個重要類別，可廣泛應用于上述情形中的運維與檢修工作，代替人工作業，提高工作效率、降低作業成本。吸附和行走是爬壁機器人的兩大基本功能，目前工業中廣泛采用的吸附方式有磁力吸附和負壓吸附，常用的行走方式包含履帶式、輪式和足式。上述吸附方式和行走方式的不同組合，可以形成多種爬壁機器人設計方式。鑒于工況特殊，應用于前述情形下的爬壁機器人，需要具備靈活轉向和適度越障能力，同時還需有較大負載能力。而現有的大多數爬壁機器人在這些方面并不能很好的滿足工況需求。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種具備靈活轉向能力和適度越障能力的履帶式爬壁機器人。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種履帶式爬壁機器人，其特征在于：它包括機架，在所述機架的兩側對稱設置有一對履帶組件，在所述機架的底部設置有轉向組件；所述轉向組件包括轉動連接在所述機架底部的盤式電機，所述盤式電機的底部同軸緊固連接有伸縮缸，所述伸縮缸的輸出端緊固連接電磁鐵；所述履帶組件包括橡膠履帶和多個與所述履帶緊固連接的磁吸附單元，所述磁吸附單元包括圓柱形永磁體、左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊、下隔磁塊和舵機，所述圓柱形永磁體轉動設置在由所述左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊和下隔磁塊合圍成的空心筒中，所述空心筒的一端緊固連接有后蓋板，所述舵機的輸出端通過聯軸器與所述圓柱形永磁體連接；所述舵機具有0°和90°兩個角度狀態；所述舵機處于0°角度狀態時，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面平行的方向；所述舵機處于90°狀態時，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面垂直的方向。

所述舵機的控制板上設置有藍牙通信模塊，所述控制板與安裝在所述機架上的控制器通過藍牙連接。

所述舵機設置在與所述空心筒緊固連接的前蓋中，在所述前蓋上設置正負極兩個供電觸點，所述供電觸點與所述舵機的內部供電電路連接，在所述機架上設置有供電軌道，各所述舵機上的所述供電觸點通過所述供電軌道獲得供電。

所述履帶組件還包括鏈軌，各所述磁吸附單元緊固連接在所述鏈軌的外側；所述橡膠履帶的內側與各所述磁吸附單元緊固連接；所述鏈軌由主動輪、從動輪、張緊輪和壓鏈輪共同撐起，所述主動輪和從動輪均通過傳動軸與所述機架連接，所述張緊輪設置在所述主動輪和從動輪之間且分別通過第一連桿、第二連桿與所述主動輪、從動輪連接；所述機架分別通過第一伸縮桿、第二伸縮桿與所述第一連桿、第二連桿連接；所述壓鏈輪為多個且間隔轉動連接在位于所述張緊輪下方的第三連桿上，位于所述第三連桿一端的所述壓鏈輪與所述從動輪之間通過第四連桿連接，位于所述第三連桿另一端的所述壓鏈輪通過第五連桿與所述第一連桿連接。

在所述機架的前端設置有六自由度機械臂。

在所述機架的前端安裝攝像頭。

在所述機架上靠近所述主動輪和從動輪的位置分別設置一NFC傳感器，在各所述舵機的控制板上均內嵌有NFC芯片；所述NFC傳感器與所述控制器電連接，將進入自身探測范圍的磁吸附單元的信息實時傳輸給所述控制器，所述控制器對靠近主動輪的NFC傳感器探測到的磁吸附單元實施充磁控制，對靠近從動輪的NFC傳感器探測到的磁吸附單元實施消磁控制。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本實用新型控制器可通過藍牙信號隨時控制磁吸附單元的充、消磁狀態，配合機架底部的盤式電機、伸縮缸和電磁鐵，可實現設備本體的靈活轉向，當需要轉向時，電磁鐵通電充磁，伸縮缸伸出至電磁鐵與壁面貼合，然后控制器對全部的磁吸附單元進行消磁控制，盤式電機實施轉向動作，轉向完成后，伸縮缸縮回，控制器控制各磁吸附單元恢復至轉向前的充磁或消磁狀態，然后電磁鐵斷電消磁。2、本實用新型采用有多連桿結構作為支撐骨架的履帶組件，可以自適應不同的曲面壁面，并具備很好的越障能力，大大提升了該設備在工業領域的使用場景。3、本實用新型配置六自由度靈活機械臂，可以實現對壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測等多個動作。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型機架和履帶組件的連接示意圖；

圖3是本實用新型機架和轉向組件、機械臂連接示意圖；

圖4是本實用新型履帶組件的結構示意圖；

圖5是本實用新型磁吸附單元的結構示意圖；

圖6是圖5中A-A截面的剖面示意圖；

圖7是本實用新型磁吸附單元省略前蓋后的結構示意圖；

圖8是本實用新型磁吸附單元處于充磁狀態的示意圖；

圖9是本實用新型磁吸附單元處于消磁狀態的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

如圖1～3所示，本實用新型包括機架10，在機架10的左右兩側對稱設置有一對履帶組件20，用于實現本實用新型在導磁體金屬壁面上的吸附及行走；在機架10的底部設置有轉向組件40，用于實現本實用新型在壁面上的整體轉向；在機架10的前端安裝有機械臂50，用于實施對壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測等動作。

如圖2、圖4所示，履帶組件20包括鏈軌21、橡膠履帶22和磁吸附單元23，其中，磁吸附單元23為多個，間隔緊固連接在鏈軌21的外側；橡膠履帶22的內側與各磁吸附單元23緊固連接。鏈軌21由主動輪24、從動輪25、張緊輪26和壓鏈輪27共同撐起，其中，主動輪24和從動輪25均通過傳動軸與機架10連接，張緊輪26設置在主動輪24和從動輪25之間且分別通過連桿28、連桿29與主動輪24、從動輪25連接。機架10分別通過伸縮桿30、伸縮桿31與連桿28、連桿29連接。壓鏈輪27為多個，間隔轉動連接在位于張緊輪26下方的連桿32上，位于連桿32一端的壓鏈輪27與從動輪25之間通過連桿33連接，位于連桿32另一端的壓鏈輪27通過連桿34與連桿28連接。本實用新型的履帶組件20應用了多連桿結構，并且通過伸縮桿30、31與機架10連接，因此具備一定的變形能力，能夠適應不同的曲面壁面，并且具有較好的越障能力。

如圖5～7所示，磁吸附單元23包括圓柱形永磁體231、左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235，其中，圓柱形永磁體231可轉動地設置在由左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235合圍成的空心筒中，空心筒的一端緊固連接有后蓋板236，空心筒的另一端設置有前蓋237，在前蓋237內設置有舵機238，舵機238的輸出端通過聯軸器239與圓柱形永磁體231連接。舵機238具有0°和90°兩個角度狀態，當舵機238處于0°角度狀態時，圓柱形永磁體231的N極和S極位于水平方向(如圖8所示)，磁力線從N極出發，通過左軛鐵232、壁面60以及右軛鐵233達到S極，形成閉合；此時，磁吸附單元23為充磁狀態，磁吸附單元23在充磁狀態下會對壁面產生吸力。當舵機238處于90°角度狀態時，圓柱形永磁體231的N極和S極處于垂直方向(如圖9所示)，磁力線從N極出發，分別通過左軛鐵232和 右軛鐵233到達S極，形成兩個閉合回路；此時，磁吸附單元23為消磁狀態，磁力線回路繞開壁面，磁吸附單元23對壁面60不產生吸力。為了確保履帶組件20既能夠保持吸附，又能夠按照逆時針方向正常轉動，磁吸附單元23在抵達圖4中M位置時需要切換為充磁狀態，在抵達N位置時需要切換為消磁狀態。舵機238的兩個角度狀態由控制板241發出的控制信號決定，控制板241上設置有藍牙通信模塊，使控制板241能夠通過藍牙信號與安裝在機架10上的控制器(圖中未示出)傳遞信號。在機架10上靠近主動輪24和從動輪25的位置分別安裝一個NFC傳感器，在每一舵機238的控制板241上內嵌有NFC芯片。在橡膠履帶22轉動的過程中，當某一磁吸附單元23向主動輪24靠近得足夠近時，NFC傳感器通過NFC芯片識別出該磁吸附單元，并將識別信息發送給控制器，控制器收到識別信息后向舵機238的控制板241下達控制指令，使舵機238切換至充磁狀態；當某一磁吸附單元23向從動輪25靠近得足夠近時，NFC傳感器通過NFC芯片識別出該磁吸附單元，并將識別信息發送給控制器，控制器收到識別信息后向舵機238的控制板241下達控制指令，使舵機238切換至消磁狀態。

如圖3所示，轉向組件40包括轉動連接在機架10底部的盤式電機41，盤式電機41的底部同軸緊固連接有伸縮缸42，伸縮缸42的輸出端緊固連接有電磁鐵43。當本實用新型需要轉向時，電磁鐵43通電充磁，伸縮缸42伸出至電磁鐵43與壁面60貼合，控制器將兩個履帶組件20底部的全部磁吸附單元23切換至消磁狀態；然后，伸縮缸42進一步伸出，將機架10整個抬起，此時本實用新型整機的重量完全由電磁鐵43承擔；最后，盤式電機41轉動一定的角度，實現整機的轉向。轉向完成后，伸縮缸42縮回，待兩個履帶組件20底部與壁面貼合時，控制器控制各磁吸附單元23恢復至轉向前的充磁或消磁狀態；隨后，將電磁鐵43斷電消磁，進一步縮回伸縮缸42。至此，整機完成一次轉向動作。

上述實施例中，可以在磁吸附單元23的前蓋237上設置正負極兩個供電觸點240，供電觸點240與舵機238的內部供電電路連接，在機架10上設置有供電軌道(圖中未示出)，各舵機238上的供電觸點240通過供電軌道獲得供電。

上述實施例中，機械臂50為六自由度機械臂，可以在六自由度機械臂的末端安裝不同的終端執行器，從而完成清洗、除銹、噴漆和檢測等工作。

上述實施例中，可以在機架10的前端安裝攝像頭70，攝像頭70用于捕獲本實用新型前方的工作環境信息并通過無線傳輸的方式實時傳回地面控制端。

本實用新型僅以上述實施例進行說明，各部件的結構、設置位置及其連接都是可以有所變化的，在本實用新型技術方案的基礎上，凡根據本實用新型原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。