[发明专利]一种用于磁吸附爬壁机器人的驱动转向一体化磁轮装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人焊接技术领域，具体来说是用于磁吸附爬壁机器人的驱动转向一体化磁轮装置。

背景技术

磁吸附爬壁机器人是特种机器人的一种，是一种设计用来在恶劣、危险、极限情况下、在导磁壁面上进行特定作业如检查、检测、焊接、打磨等的一种自动化机械装置，越来越受到人们的重视。目前磁吸附爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构的生产施工中得到了广泛的应用。

经文献检索发现，中国专利公开号为CN101612731A，申请日为2009年7月23日，发明名称为：爬壁机器人紧凑型主动驱动轮装置的发明专利，该技术公开了一种爬壁机器人主动驱动轮装置，具体方案为：支架筒套装在驱动电机上，主动轮支架固装在支架筒的敞口端的端面上，主动轮套装在支架筒上，主动轮的内壁与支架筒的外壁之间设有两个轴承，卡轴固装在驱动电机的输出轴上，卡套套装在卡轴上且与主动轮固接，主动带轮固定安装在卡套上。该装置结构紧凑，但不具备转向和磁吸附功能。

现有的磁吸附爬壁机器人也有相关专利的申请，申请日为2005年10月8日、申请号为200510086383.X、名称为“轮式非接触磁吸附爬壁机器人”的发明专利，其技术方案为：包括轮式移动机构和永磁吸附装置，轮式移动机构包括底盘、安装在底盘上的驱动机构、由驱动机构驱动的驱动轮。所述驱动轮对称布置，采用差动驱动方式，依靠驱动轮的差速实现在导磁壁面上的转向；永磁吸附装置安装在所述底盘上，所述永磁吸附装置和导磁壁面间是非接触的，磁能利用率高，吸附能力强。上述专利特点是吸附力大，但是由于所有的驱动轮都是不能相对车体转向的圆柱轮，转向阻力大，转向灵活性差。

综上所述，现有的磁吸附爬壁机器人的驱动轮的不足中主要有：1、驱动电机、减速器与车轮同轴布置，由于安装空间的限制导致驱动力矩较小；2、驱动轮相对车体无法转向，导致爬壁机器人运动灵活性差；3、驱动轮不具备曲面适应能力。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术在驱动力矩、运动灵活性和曲面适应性这几个方面性能的不足之处，设计一种用于磁吸附爬壁机器人的驱动转向一体化磁轮装置。

本发明的技术方案是：

一种用于磁吸附爬壁机器人的驱动转向一体化磁轮装置，包括车体固定框架、转台框架、转向驱动机构、车轮驱动机构和滚轮；

所述车体固定框架和转台框架之间设置有一个被动的侧倾转动结构，转台框架和磁轮之间设置有独立转向结构；

所述侧倾转动结构包括在转台框架前、后安装的侧倾转轴，以及在车体固定框架安装的自润滑滑动轴承；

所述转台框架包括依次相连的转台下支撑板、转台支撑立柱、转台盖板和转台上支撑板；

所述转向驱动机构包括转向电机安装板和安装在其上的转向驱动电机，转向驱动电机采用直流无刷盘式电机，电机输出轴接行星齿轮减速器，再通过一级锥齿轮传动和一级圆柱齿轮传动带动转向轴；

所述车轮驱动机构包括驱动电机安装板和安装在其上的车轮滚动驱动减速电机，电机输出轴接行星齿轮减速器，通过同步带传动带动磁轮滚动；

所述滚轮为磁轮，所述转向驱动电机和车轮滚动驱动减速电机互为独立的驱动结构；

侧倾转轴一端安装在车体固定框架上，另一端转台下支撑板连接，转台上支撑板、转台支撑立柱和转台下支撑板连接，转台盖板与转台上支撑板连接，圆锥滚子轴承安装在两个支撑板上，转向轴支承在圆锥滚子轴承上，转向轴与60齿直齿齿轮连接，角度传感器输入轴与转向轴固接，角度传感器支撑杆与转台上支撑板连接，角度传感器与角度传感器支撑杆连接，转向电机安装板与转台上支撑板连接，转向减速电机与转向电机安装板连接，20齿直齿锥齿轮固接在转向减速电机输出轴上，与之相啮合的40齿直齿锥齿轮连接安装在锥齿轮轴上，锥齿轮轴由安装在转台上支撑板的第一深沟球轴承支承，锥齿轮轴的另一侧与19齿直齿齿轮通过平键联接，19齿直齿齿轮与60齿直齿齿轮啮合，转向轴的下端与转向基板连接，车轮左侧安装板、车轮右侧安装板、驱动电机安装板与转向基板连接，驱动减速电机与驱动电机安装板连接，小同步带轮轴与驱动减速电机的输出轴固接，小同步带轮通过平键联接安装在小同步带轮轴上，前轮模块永磁体和车轮轭铁通过平键联接安装在车轮轴上，车轮轴通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承支承在车轮左侧安装板和车轮右侧安装板之间，大同步带轮通过平键联接安装在车轮轴的另一侧，大同步带轮和小同步带轮之间由同步带联接，张紧辊轮与张紧辊轮支撑杆之间通过螺钉连接，张紧辊轮支撑杆通过螺钉安装在车轮左侧安装板上。