[发明专利]一种磁盘吸附式爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种基于磁盘吸附方式的机器人。

背景技术

当前，管道运输作为一种效率高、成本低的传送方式，在通讯、石油、化工、电力等行业应用越来越广泛。在管道的使用过程中，因腐蚀、压力以及其它外力损伤，往往不可避免地造成管壁出现各种程度的破损。如此一来，一旦监控到管壁出现损坏，需要及时予以更换，否则会酿成严重事故。

考虑到绝大多数的管道环境通常操作人员无法直接接触，管道作业一般采用机器人来实施。根据管道机器人的作业方式来分，一类是行走机器人，另一类是爬壁机器人。由于行走机器人结构复杂、技术难度大且适应性和稳定性差，而爬壁机器人的适应性和稳定性较强，目前的重点研究领域聚焦于爬壁机器人。其按吸附功能可分为真空吸附和磁盘吸附，以磁吸附方式为例，磁体可以是电磁体，也可以是永磁体，电磁体式维持吸附需要给电磁体提供电能，但控制较方便，而永磁体式不受断电的影响，使用安全可靠。

在现有技术中，一种爬壁机器人是采用永磁体磁盘作为磁吸附功能，来检测和修理管道。该爬壁机器人使用该磁盘作为驱动轮，再附加两个旋转轮来辅助调节方向，进行爬壁作业。由于磁盘可自由地绕垂直轴旋转，以便机器人能够曲面作业，此外，该磁盘结构还可产生较理想的吸附重量比，从而减轻结构的整体重量。需要指出的是，该爬壁机器人的磁盘与壁面所成角度是固定不变的，从而导致磁吸附力不能变化，因此该爬壁机器人无法解决壁面吸附和移动作业之间的矛盾。

发明内容

针对现有技术中的爬壁机器人在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新型的、可变磁吸附力的吸附式爬壁机器人。

依据本发明的一个方面，提供了一种磁盘吸附式爬壁机器人，包括：

机座；

转向调节结构，位于所述机座的下方，并且与所述机座固定连接；

磁盘驱动机构，嵌入安装于所述机座；以及

磁盘角度调节结构，与所述磁盘驱动机构固定连接，所述磁盘角度调节结构带动所述磁盘驱动机构一起运动从而改变所述磁盘驱动机构的磁盘与壁面之间的夹角。

优选地，所述磁盘是永磁体制成的。在一实施例中，当所述磁盘与壁面之间的夹角改变时，所述磁盘与壁面之间的磁吸附力改变。在另一实施例中，所述磁盘角度调节机构包括旋转电机、涡轮蜗杆减速器、支座、导轨、滚珠丝杠、滑块和连接件，其中，旋转电机安装在涡轮蜗杆减速器上，涡轮蜗杆减速器套装在支座上，支座与导轨连接，滚珠丝杠固定在导轨上并且与涡轮蜗杆减速器连接，滑块与滚珠丝杠连接，以及连接件固定于滑块上。此外，所述涡轮蜗杆减速器对所述旋转电机进行减速，并将所述旋转电机的旋转运动转化为所述滚珠丝杠的直线运动。所述滚珠丝杠与所述滑块同轴，并带动所述滑块沿轴线方向联动。所述连接件的一端与所述滑块固定连接，另一端安装于所述磁盘驱动机构的凹槽，当所述滑块沿轴线方向运动时，所述连接件沿所述凹槽在水平方向运动。

优选地，所述磁盘驱动机构还包括肋板、垂直轴、连接圆盘和磁盘，其中，所述垂直轴通过所述肋板固定在所述机座上，所述连接圆盘的下端与所述磁盘相连接。

优选地，所述转向调节机构包括一对旋转轮以及对应于每个旋转轮的固定支架，所述旋转轮通过螺丝与所述固定支架相连接。

采用本发明的磁轮吸附式爬壁机器人，利用磁盘角度调节机构中各部件之间的机械连动关系，可以改变磁盘与壁面之间的夹角从而产生可变的磁吸附力，以便机器人既能够始终吸附在壁面上，又具有一定的负载能力。此外，该机器人结构紧凑，移动灵活，可适应不同的管道工作环境。并且，具有上述磁盘角度调节机构的爬壁机器人采用了涡轮蜗杆减速器的减速设计，旋转电机水平放置后，使得整体结构的外观简明整洁，结构相对简单。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1A示出依据本发明的磁盘吸附式爬壁机器人的一优选实施例的整体结构示意图；

图1B示出如图1A所示的磁盘吸附式爬壁机器人的侧视图；以及

图2示出如图1A所示的磁盘吸附式爬壁机器人的磁盘角度调节机构的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。本领域的普通技术人员应当理解，下文中的实施例只是对本发明的技术方案进行示意性说明，并且优选地介绍本发明的具体实施方式和本发明的爬壁机器人的操作过程，但本发明并不只局限于此。