[发明专利]一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构

说明书

本发明公开一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，该爬壁机器人结构的盘式电机设计防水外壳，并采用带轮内置的方式，使机器人适应水下环境，同时结构更加紧凑。相较于其他自适应机器人，本机器人采用履带式移动机构，在自适应凹、凸曲面时，由于同一侧履带的主动轮与从动轮同时安装于两个挡板之间，主动轮与从动轮之间的内侧安装自适应装置，自适应装置的支撑轮与内永磁铁让主动轮与从动轮始终能与壁面紧密贴合，增加履带与壁面的有效接触点，并增大摩擦力防止滑落，减少整体吸附力的需求，在保证整个机器人作业、越障过程中稳定性的基础上，从而使得上方搭载的设备能稳定，安全的运行。

技术领域

本发明涉及清洁设备技术领域，具体是一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，适用于各种陆上以及水下复杂金属立面，例如船体变曲率立面、海上风电塔筒变曲率立面、大型钢体立面、飞机、大型储罐金属立面等。

背景技术

大型船舶、海上风电塔筒和海上大型建筑等，其部分表面位于水下，而部分表面又位于高空中。位于海水以下的金属结构体，会受到海生物的污染。随着时间的推移，这些金属表面会由于海生物对的附着导致机械损坏和腐蚀，同时船体上的生物膜、海草、藤壶等海生物会加重船体的阻力，从而增加船体油耗降低能源的利用率。此外船体污垢对船舶另外的重要影响会导致更多的燃料燃烧，增加污染排放，加重空气污染，同时增加船舶的运营成本以及运送成本。而位于高空中的结构体，会由于风化腐蚀等问题导致机械生锈和损坏。而目前我国的大型船舶、海上风电塔筒等一些金属表面的清洗、防腐、检测等工作仍然是采用传统的人工作业，人工作业劳动强度大、安全系数低、时间周期长并且效率低下，受天气环境的影响较大，有环境污染等问题。

爬壁机器人是工业机器人领域的一个重要的组成部分，主要应用于立面场景，可搭载各种检测，代替人工作业，但如何解决爬壁机器人的自身重量、体积、结构、吸附力以及适应场景等是技术研究的关键问题。目前的爬壁机器人普遍采用永磁轮式或永磁履带式等一体式刚体结构，因其相对固化的结构特性，难以适应变曲率等复杂立面形貌特征，仅能在较为平整的壁面上吸附和移动。变曲率自适应能力作为改善爬壁机器人立面运动性能的关键问题，是机器人在曲率多变的大型复杂金属立面作业规划中运动灵活性与路径准确性的核心保障，其从根本上制约着机器人的推广应用，因而，变曲率自适应问题长久以来一直是爬壁机器人研究领域关注的焦点。

相对于以上的传统方式，本发明在保留上述作业方式优点的同时，具有更高的安全性，结构更加紧凑，稳定性也更加高。特别的，本发明具有能同时适应船体立面的凹、凸曲面的特性等优点。因此研究发明这种可适应变曲率的水下爬壁机器人具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的提供一种新的水下爬壁机器人结构，解决了水下爬壁机器人结构不能适应船体曲率，难以吸附和现有机器人危险、效率低等问题，此外该机器人结构更加紧凑。

为实现上述目的发明采用了如下方案：一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，其特征在于，该爬壁机器人结构包括连接板金、控制箱体、扶架、内侧挡板、履带、外侧挡板、外永磁铁、转动杆件、挡板凸台、杆件轴承、张紧装置、支撑轮、内永磁铁、固定杆件、支撑连接件、伸缩弹簧、前带轮内挡边、后带轮挡边、带轮轴承、旋转轴、电机输出轴、一号O型圈、电机壳体、前主动带轮、环形电机安装架、二号O型圈、深沟球轴承、电机后端盖、盘式电机、前带轮外挡边；

控制箱体固定在连接板金的上表面的中部，扶架连接在控制箱体两侧的连接板金的上表面处；连接板金的下表面的左、右两侧均通过一组挡板分别设置有一组履带传动结构；每组挡板包括一个外侧挡板和一个内侧挡板，两组挡板中的四个挡板平行且竖直正对设置；两组挡板结构相同，两者呈镜面对称设置，两组履带传动结构也相同且装配方式也为镜面对称；四块挡板均通过其顶部中间的挡板凸台与连接板金的下表面固定连接；

以左侧的一组履带传动结构为例描述其结构，履带传动结构包括前主动带轮、后从动带轮、履带、外永磁铁、转动杆件、杆件轴承、张紧装置、自适应装置；