[实用新型]一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

磁吸附爬壁机器人是一种设计在导磁壁面上进行特定作业如焊接，打磨，检测等的一种自动化机械装置。轻量化磁轮吸附式视频检测爬壁机器人可以在船舶，集装箱，大型结构件等的导磁面上灵活移动并且实时拍摄周围视频或图像，并且传输回本地控制端，作为相应工作提供环境参考信息。

爬壁机器人必须具有吸附和移动两个基本功能。常见的吸附方式有负压吸附，磁吸附和表面材料吸附等。其中负压方式可以通过装置产生负压将机械装置吸附在壁面，不受壁面材料限制；磁吸附方式要求吸附表面必须是具有一定导磁性的表面；表面材料吸附方式主要是控制特定材料与吸附表面通过电学、化学、物理等方式粘接和分离。

磁吸附爬壁机器人按吸附功能分主要有磁足、磁轮、间隙吸附等方式。磁吸附方式爬壁机器人按移动功能分主要有磁足、轮式和履带式。磁足式，能跨越比较复杂的障碍物，但是移动速度慢且机械结构和控制方式复杂；轮式移动速度快，控制相对灵活，但是在跨越障碍物时候容易脱离壁面，难以维持稳定的吸附力；履带式，着地面积大，载重量大，但是不能适应复杂的表面，且不易转向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人，移动速度快、转向灵活，并且能够适应相对复杂的壁面结构，不易发生坠落。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人，包括车架主体，车架主体上安装有驱动机构，驱动机构包括磁性前轮，磁性前轮的摩擦面上镶嵌有均匀分布的永磁体；还包括磁性后轮、后车架和柔性机构，后车架通过柔性机构和所述车架主体相连，磁性后轮安装在后车架上。磁性前轮也可以选用其它形式的磁轮，只要能够通过磁力将爬壁机器人吸附在壁面即可。所述摩擦面指的是前轮的着力面。

具体的，前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述磁性前轮为弹性材料，磁性前轮上具有若干孔位。通过孔位的形式减轻磁性前轮的重量，更重要的是，通过在磁性前轮上设置孔位，可以使更多的永磁体与壁面贴合。具体的是，能够加大磁性前轮的形变量，使磁性前轮与壁面的贴合面积加大，以使更多的永磁体与壁面贴合，从而提高磁性前轮的吸附能力。

作为其中一种可实施方式，前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述磁性后轮为万向轮。以提高转向时整体的灵活性和稳定性。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述柔性机构为铰接结构，后车架铰接在车架主体上。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述车架主体上安装有云台，云台上安装有图像采集装置，云台和图像采集装置均和爬壁机器人的控制系统电连接。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述云台包括第一驱动电机、第二驱动电机和支撑架，支撑架成L型；第一驱动电机安装在车架主体上，支撑架一端固定在第一驱动电机的驱动端上，第二驱动电机安装在支撑架的另一端，图像采集装置安装在第二驱动电机的驱动端上。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，车架主体上设有与所述控制系统电连接的三轴陀螺仪、加速度计和多个超声波雷达测距传感器和远程通讯装置。主体部分的三轴陀螺仪、加速度计能实时记录机器人的空间姿态和速度，超声波测距传感器能对周围距离进行测量，在已知周围空间位置情况下，能够通过空间姿态和距离测量判断机器人在已知空间的位置。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述驱动机构还包括动力电机、联轴器、轮轴、轴承和前驱动模块壳体；动力电机的输出轴通过联轴器和轮轴相连，轮轴通过轴承和磁性前轮相连，联轴器和轮轴位于前驱动模块壳体内。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述第一驱动电机和第二驱动电机均是无刷直流伺服电机。无刷直流伺服电机带动的云台摄像模块能够根据机器人主体姿态调整云台角度，确保拍摄画面的稳定，和特定角度拍摄。

前述的一种轻量化磁轮吸附式爬壁机器人中，所述磁性前轮为中空结构，中空结构为充气部，磁性前轮的轮胎壁上镶嵌有永磁体。