本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型磁吸附式爬壁輪及爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前高空生產(chǎn)作業(yè)中有很多勞動(dòng)條件很差的工作，如造船、修船、高空橋梁的保養(yǎng)等工作，工人需要一人或多人配合，在幾十米的高空手持作業(yè)工具，工作環(huán)境十分惡劣，并且存在摔落安全隱患。而爬壁機(jī)器人可以替代人工完成上述危險(xiǎn)作業(yè)，因此爬壁機(jī)器人目前正被廣泛的使用。

而磁吸附式機(jī)器人由于其結(jié)構(gòu)簡單，吸附力較大，對壁面凹凸適應(yīng)性強(qiáng)，不存在真空吸附漏氣的問題，正在成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如中國專利CN101565063和CN2552648均披露了采用永磁吸附式爬臂機(jī)器人的技術(shù)方案。與電磁鐵方式相比，永磁體方式具有吸附不耗能、結(jié)構(gòu)簡單、安全性高、不受斷電影響等優(yōu)點(diǎn)。目前，永磁體式爬壁機(jī)器人的移動(dòng)方式有三種，輪式、履帶式和腳式，相對于后兩種運(yùn)動(dòng)方式爬壁機(jī)器人，輪式爬壁機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)、行走速度快、轉(zhuǎn)彎容易等優(yōu)點(diǎn)，比較適合機(jī)器人實(shí)現(xiàn)爬壁功能。

而現(xiàn)有輪式爬臂機(jī)器人采用整體環(huán)形的強(qiáng)磁鐵實(shí)現(xiàn)，比較適合小型或者微型爬壁機(jī)器人，當(dāng)在需要中大型機(jī)器人，并且需要負(fù)重或存在較大反作用力時(shí)，必須增大環(huán)形磁鐵的直徑和厚度，并增加強(qiáng)磁吸力才能得以滿足需求。這樣會(huì)導(dǎo)致大面積、多方位的磁場外泄，引入了意外吸引磁鐵或者鐵質(zhì)物品的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中提到的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供一種新型磁吸附式爬壁輪及爬壁機(jī)器人，不但可以實(shí)現(xiàn)磁吸附力大且能解決強(qiáng)磁外泄的問題。

本實(shí)用新型提供的新型磁吸附式爬壁輪，技術(shù)方案如下：

一種新型磁吸附式爬壁輪，包括電機(jī)、減速裝置、主動(dòng)輪和隨動(dòng)輪，其中所述主動(dòng)輪設(shè)置在動(dòng)力軸上，在所述動(dòng)力軸下方設(shè)有瓦形磁鐵。

進(jìn)一步地，所述隨動(dòng)輪設(shè)置在隨動(dòng)軸上，所述動(dòng)力軸與隨動(dòng)軸之間設(shè)有同步履帶，所述瓦形磁鐵設(shè)置在所述同步履帶內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述瓦形磁鐵為同心或異心圓瓦片形狀，其磁力線位于瓦形徑向方向，所述瓦形徑向方向面向作業(yè)金屬面。

進(jìn)一步地，所述瓦形磁鐵采用釹鐵硼材料制成。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)和減速裝置均設(shè)在所述同步履帶內(nèi)部，所述電機(jī)控制所述動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述減速裝置包括一級減速機(jī)和渦輪二級減速箱，所述電機(jī)與一級減速機(jī)連接固定，所述一級減速機(jī)與渦輪二級減速箱連接固定。

進(jìn)一步地，所述渦輪二級減速箱左右兩側(cè)設(shè)有兩塊主動(dòng)輪支架，所述主動(dòng)輪支架上分別安裝有防塵保護(hù)蓋。

進(jìn)一步地，所述主動(dòng)輪支架上還安裝有履帶防護(hù)架。

進(jìn)一步地，所述隨動(dòng)輪為萬向支撐輪。

進(jìn)一步地，除瓦形磁鐵外的結(jié)構(gòu)均采用磁性不敏感材料制成。

本實(shí)用新型還提供一種新型磁吸附式爬壁機(jī)器人，其底部采用上述任意一種新型磁吸附式爬壁輪。

本實(shí)用新型提供的新型磁吸附式爬壁機(jī)器人具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、吸附力可調(diào)節(jié)：通過改變瓦形釹鐵硼磁鐵的內(nèi)外半徑長度、瓦磁寬度、和不同材質(zhì)，調(diào)節(jié)吸附力的大小，以滿足不同作業(yè)的要求(其范圍在3kg～300kg)；

2、磁力外泄面積最?。和咝未盆F安裝在左右兩側(cè)主動(dòng)輪的中間，且位于動(dòng)力軸承的下方，并且被同步履帶所包圍，僅僅在最下方接觸金屬的范圍磁力最大，這樣提高了磁力的利用率；

3、瓦形磁鐵方便生產(chǎn)加工：通常圓柱形以及圓環(huán)形磁鐵均需要提供不規(guī)則模具來加工，而瓦形磁鐵可以用標(biāo)準(zhǔn)的長方形磁鐵通過充磁前進(jìn)行打磨而成型，然后再進(jìn)行充磁，不需要新開瓦形模具，從而降低磁鐵加工成本以及方便加工；

4、磁鐵避免直接撞擊：瓦形磁鐵左右均有鋁制傳動(dòng)皮帶齒輪來防護(hù)、瓦形外半圓側(cè)接觸面有同步履帶覆蓋，瓦形內(nèi)半圓側(cè)為鋁制瓦形磁鐵連接件，磁鐵處在全方位防護(hù)中，避免磁鐵與外界直接接觸，降低了磁鐵的碰撞風(fēng)險(xiǎn)；

5、其他吸附物自動(dòng)脫離：在旋轉(zhuǎn)過程中，左右兩側(cè)主動(dòng)輪、傳動(dòng)皮帶齒輪、外部同步履帶均處在同步旋轉(zhuǎn)中，而內(nèi)部的磁鐵處于相對靜止中(不做旋轉(zhuǎn))，這樣當(dāng)同步履帶表面存在其他吸附物時(shí)，通過碾壓與行走，最大限度的將吸附物與內(nèi)部磁鐵做分離，避免吸附物越來越多而影響輪體正常行走；

6、安全有保障：除瓦形磁鐵外的結(jié)構(gòu)均采用磁性不敏感材料制成，增加了對外界的接觸距離，從而避免了意外吸附鐵器而造成的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且方便輪子組裝生產(chǎn)，而采用永磁材料，也避免了因意外斷電引發(fā)的磁力消失導(dǎo)致摔落的事故。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型提供的新型磁吸附式爬壁輪實(shí)施例的結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖2為新型磁吸附式爬壁輪實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中動(dòng)力軸局部放大圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的新型磁吸附式爬壁機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中瓦形磁鐵實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中瓦形磁鐵實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

1電機(jī) 2主動(dòng)輪 3隨動(dòng)輪

4瓦形磁鐵 20動(dòng)力軸 30隨動(dòng)軸

40同步履帶 50一級減速機(jī) 60渦輪二級減速箱

70主動(dòng)輪支架 80防塵保護(hù)蓋 90履帶防護(hù)架

100機(jī)器人控制器

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種新型磁吸附式爬壁輪，參見圖1～圖3，該新型磁吸附式爬壁輪包括：電機(jī)1、減速裝置、主動(dòng)輪2和隨動(dòng)輪3，其中，所述主動(dòng)輪2設(shè)置在動(dòng)力軸20上，在所述動(dòng)力軸20下方設(shè)有瓦形磁鐵4。

上述方案中，優(yōu)選地，所述瓦形磁鐵為同心或異心圓瓦片形狀(如圖5和圖6所示)，其磁力線位于瓦形徑向方向，所述瓦形徑向方向面向作業(yè)金屬面。一面為N級，一面為S級，具體實(shí)施時(shí)，可設(shè)計(jì)成內(nèi)外徑面等磁力或者外徑面磁力大于內(nèi)徑面磁力方式。以同心圓瓦片形狀為例，可由釹鐵硼強(qiáng)磁材料加工而成，外圓的半徑為120mm，內(nèi)圓的半徑為80mm，厚度為40mm，扇形的角度為60度，外圓弧直線長度為100mm，瓦形磁鐵的充磁方向位徑向(磁力線在徑向朝外)S-N或者N-S,瓦形磁鐵的長度為100mm。

采用瓦形磁鐵的目的在于，第一方面，吸附力可調(diào)節(jié)，可通過改變瓦形釹鐵硼磁鐵的內(nèi)外半徑長度、瓦磁寬度或釹鐵硼材質(zhì)(n38/n40/n42/n45/n52)調(diào)節(jié)吸附力的大小，以滿足不同作業(yè)的要求(其范圍在3kg～300kg)；第二方面，磁力外泄面積最小，瓦形磁鐵安裝在左右兩側(cè)主動(dòng)輪的中間，且位于動(dòng)力軸承的下方，僅僅在最下方接觸金屬的范圍磁力最大，這樣提高了磁力的利用率；第三方面，瓦形磁鐵方便生產(chǎn)加工，通常圓柱形以及圓環(huán)形磁鐵均需要提供不規(guī)則模具來加工，而瓦形磁鐵可以用標(biāo)準(zhǔn)的長方形磁鐵通過充磁前進(jìn)行打磨而成型，然后再進(jìn)行充磁，不需要新開瓦形模具，從而降低磁鐵加工成本以及方便加工。

進(jìn)一步地，所述隨動(dòng)輪3設(shè)置在隨動(dòng)軸30上，所述動(dòng)力軸20與隨動(dòng)軸30之間設(shè)有同步履帶40，所述瓦形磁鐵4設(shè)置在所述同步履帶40內(nèi)部。此結(jié)構(gòu)可以使得磁鐵被同步履帶所包圍，不直接接觸工作面，避免吸附一些金屬屑，影響磁力。

具體實(shí)施時(shí)，所述電機(jī)1和減速裝置均設(shè)在所述同步履帶40內(nèi)部，所述電機(jī)1控制所述動(dòng)力軸20轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)主動(dòng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述減速裝置包括一級減速機(jī)50和渦輪二級減速箱60，所述電機(jī)1與一級減速機(jī)50連接固定，所述一級減速機(jī)50與渦輪二級減速箱60連接固定，其具體固定方式在此不做限定。上述結(jié)構(gòu)使得其他吸附物自動(dòng)脫離，比如在輪體旋轉(zhuǎn)過程中，左右兩側(cè)主動(dòng)輪、傳動(dòng)皮帶齒輪、外部同步履帶均處在同步旋轉(zhuǎn)中，而內(nèi)部的磁鐵處于相對靜止中(不做旋轉(zhuǎn))，這樣當(dāng)同步履帶表面存在其他吸附物時(shí)，通過碾壓與行走，最大限度的將吸附物與內(nèi)部磁鐵做分離，避免吸附物越來越多而影響輪體正常行走。優(yōu)選地，所述同步履帶40采用橡膠材料制成。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的新型磁吸附式爬壁輪可以避免磁鐵直接撞擊，如瓦形磁鐵左右均有鋁制傳動(dòng)皮帶齒輪來防護(hù)、瓦形外半圓側(cè)接觸面有同步履帶覆蓋，瓦形內(nèi)半圓側(cè)為鋁制瓦形磁鐵連接件，磁鐵處在全方位防護(hù)中，避免磁鐵與外界直接接觸，降低了磁鐵的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步地，所述渦輪二級減速箱60左右兩側(cè)設(shè)有兩塊主動(dòng)輪支架70，所述主動(dòng)輪支架70上分別安裝有防塵保護(hù)蓋80，以防止工作時(shí)粉塵進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)，影響其工作。

為加強(qiáng)履帶的防護(hù)作用，在所述主動(dòng)輪支架70上還安裝有履帶防護(hù)架90。

本新型提供新型磁吸附式爬壁機(jī)器人，如圖4所示，包括上述任意一種新型磁吸附式爬壁輪，機(jī)器人控制器100設(shè)置于其上。具體實(shí)施時(shí)，所述隨動(dòng)輪3為萬向支撐輪。這樣可以通過主支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即可組成一個(gè)磁吸附爬壁機(jī)器人，通過對左右兩個(gè)磁吸附爬壁主動(dòng)輪中電機(jī)的差速控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，自由的在磁吸附壁面行走，完成特定的作業(yè)任務(wù)。

優(yōu)選地，除瓦形磁鐵4外的結(jié)構(gòu)均采用磁性不敏感材料制成，比如可選用鋁制、碳纖維、合金、塑料等材料，增加了對外界的接觸距離，從而避免了意外吸附鐵器而造成的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且方便輪子組裝生產(chǎn)；而瓦形磁鐵采用永磁材料制成，可以避免了因意外斷電引發(fā)的磁力消失導(dǎo)致摔落的事故。

最后應(yīng)說明的是以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。