[发明专利]轮式越障爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种轮式越障爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人是一种具有移动和吸附功能可以在垂直壁面上运动的自动化设备，可以在核工程、消防和大型非结构设备的制造和维护等危险和极限环境下代替工人完成工作。具有广泛的应用前景。

因永磁吸附具有吸附力大、不需要电源驱动，在铁磁质环境中的爬壁机器人大多使用永磁铁作为吸附机构。与磁吸附相结合的轮式和履带式爬壁机器人中应各有优缺点。磁轮式爬壁机器人存在磁能利用率低，磁吸附力小的缺点，磁履带爬壁机器人存在转向阻力大的缺点。已有的具有曲面自适应能力的爬壁机器人虽能能自动适应壁面变化，但不具备越障能力。

经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号20041006429.6，记载了一种“磁轮吸附式爬壁机器人”涉及到了磁轮吸附移动技术。其不足在于车轮与壁面接触面积小，磁能利用率低和磁吸附力小，磁轮往往需做的比较大采用满足机器人的负载和安全爬壁的要求，但这又增加了机器人的重量和运动的灵活性。

中国专利申请号200510086383.X记载了“一种非接触磁吸附轮式爬壁机器人”，其特征是磁吸附机构固定在车架上，采用轮式移动机构，其具有吸附力大运动灵活的优点，但磁铁与壁面间的间隙不能调节，不具备越障能力。中国专利申请号200510086382.5记载了“一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人”，其不足在于不具备越障能力和磁吸力调节能力，难于从工作环境脱离。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种轮式越障爬壁机器人，解决现有爬壁机器人在垂直壁面作业时存在的问题，机器人既具有轮式移动机器人速度快和转向灵活、履带式移动机器人磁吸附力大的特点，同时还具有好的越障能力，能满足在复杂环境中运动和作业的需求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：机器人车架、三组移动吸附机构及其对应的直线滑轨、丝杠及驱动电机，其中：三组直线滑轨以及丝杠竖直设置于机器人车架下方且两端分别与机器人车架及移动吸附机构相连，驱动电机与移动吸附机构固定连接。

所述的移动吸附机构包括：磁铁组件、丝杠螺母、两组驱动轮及其对应驱动轮轴和直线电机，其中：直线电机的输出轴与驱动轮相连，两组驱动轮轴的一端分别与驱动轮相连，另一端与丝杠螺母相连接，丝杠螺母与丝杠活动连接，驱动轮轴的中部与直线滑轨活动连接，磁铁组件固定设置于驱动轮轴下方。

所述的磁铁组件包括：轭铁以及若干个单元永磁铁单元，其中：轭铁为纯铁或高导磁材料制成，永磁铁单元为钕铁硼材料制成，磁化方向为竖直方向，相邻单元磁铁的磁极方向相反，交错排列，两头的磁铁宽度是中间磁铁宽度的一半。

所述的丝杠包括两段螺距分别为3mm和4.5mm的螺纹，丝杠一端通过滚动轴承固定在车架上，该丝杠与移动吸附机构的丝杠螺母组成运动副。

机器人的移动和越障的工作原理是：每个车轮由电机单独驱动，依靠驱动轮的差速实现转向。当机器人遇到障碍物时，先驱动机器人前面移动吸附机构上的直线电机使其轴顶到壁面上，以免机器人因一端吸附力大于另一端的而出现翘起现象，然后驱动丝杠将前面一组的移动吸附机构升到足够高度使该组车轮越过障碍物，这样通过轮流升降这3组移动吸附机构就可使机器人完成越障运动。

本发明与现有技术相比的优点包括：磁铁安装在机器人底盘下，与被吸附面形成面状非接触吸附，这样不但吸附力大，而且不会影响机器人的运动灵活性；整个移动吸附机构可上下移动，具有好的越障能力；采用直线电机辅助机器人越障，这保证了机器人越障的安全可靠。

附图说明

图1是本发明的总体结构三维示意图。

图2是本发明的正视图和前视图。

图3是本发明永磁铁组件结构的三维示意图。

图4是本发明机器人越障过程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例包括：机器人车架1、三组移动吸附机构2及其对应的直线滑轨3、丝杠4及驱动电机5，其中：三组直线滑轨3以及丝杠4竖直设置于机器人车架1下方且两端分别与机器人车架1及移动吸附机构2相连，驱动电机5与移动吸附机构2固定连接。