專利名稱：基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前報(bào)道的爬壁機(jī)器人平臺(tái)提供吸附力的原理主要有磁吸附、高壓靜電吸附、抽真空負(fù)壓吸附等。根據(jù)遠(yuǎn)洋船舶、大型金屬罐體等機(jī)器人工作表面大多為導(dǎo)磁金屬，采用磁吸附不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、吸附能力強(qiáng)，而且對(duì)壁面形狀適應(yīng)能力也強(qiáng)。而目前，采用的導(dǎo)磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結(jié)構(gòu)，對(duì)吸附距離要求比較嚴(yán)格，對(duì)金屬壁面的適應(yīng)能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。隨著科技的發(fā)展，遠(yuǎn)洋船舶的維護(hù)清理、大型金屬罐體的探傷檢測(cè)等領(lǐng)域迫切需要能實(shí)現(xiàn)爬壁功能的機(jī)器人平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，以解決爬壁機(jī)器人平臺(tái)采用的導(dǎo)磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結(jié)構(gòu)，對(duì)吸附距離要求比較嚴(yán)格，對(duì)金屬壁面的適應(yīng)能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，所述機(jī)器人平臺(tái)包括外殼、固定板、天線模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電池及行進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述行進(jìn)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體及兩個(gè)主動(dòng)輪，主動(dòng)輪包括磁吸附裝置、主動(dòng)輪轂、傳動(dòng)盤、隔套、主動(dòng)輪支架及電機(jī)，磁吸附裝置包括軛鐵及釹鐵硼永磁體；外殼的兩端為敞口端，夕卜殼的其中一個(gè)敞口端通過固定板封閉，電機(jī)設(shè)置在外殼內(nèi)，電機(jī)的殼體固定于主動(dòng)輪支架上，主動(dòng)輪支架與固定板固定連接，每個(gè)電機(jī)的輸出端與相應(yīng)的主動(dòng)輪傳動(dòng)連接，兩個(gè)主動(dòng)輪設(shè)置在同一軸線上，兩個(gè)電機(jī)相鄰設(shè)置，與兩個(gè)主動(dòng)輪的軸線相對(duì)稱的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體，兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體與兩個(gè)主動(dòng)輪呈菱形布局，固定板的內(nèi)表面固定有天線模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電池及兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體，天線模塊用于接收無線遙控信號(hào)，天線模塊發(fā)送控制指令給驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別給兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電池用于給天線模塊、驅(qū)動(dòng)模塊及兩個(gè)電機(jī)提供工作電源，主動(dòng)輪轂的一側(cè)端面與傳動(dòng)盤固定連接，電機(jī)的輸出軸穿過主動(dòng)輪支架及傳動(dòng)盤設(shè)置在主動(dòng)輪轂與傳力盤所形成的空腔內(nèi)，傳力盤與電機(jī)的輸出軸固定連接，軛鐵的一端設(shè)置于主動(dòng)輪轂與傳力盤所形成的空腔內(nèi)，軛鐵的另一端穿過主動(dòng)輪轂并通過主動(dòng)輪支架支撐，軛鐵的一端設(shè)有軸孔，電機(jī)的輸出軸設(shè)置在軛鐵的軸孔內(nèi)，電機(jī)的輸出軸與軛鐵轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵與主動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，釹鐵硼永磁體置于主動(dòng)輪轂和傳力盤所形成的空腔內(nèi)，軛鐵與釹鐵硼永磁體連接為一體，釹鐵硼永磁體與主動(dòng)輪轂的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面，釹鐵硼永磁體的圓弧面與主動(dòng)輪轂的圓心同心設(shè)置，電機(jī)的輸出軸上套裝有隔套，隔套設(shè)置在傳動(dòng)盤與電機(jī)的殼體之間。本發(fā)明的有益效果是一、軛鐵和釹鐵硼永磁體均置于主動(dòng)輪轂和傳力盤所形成的空腔內(nèi)，使得釹鐵硼永磁體被保護(hù)起來，避免受碰撞、沖擊而損壞。同時(shí)當(dāng)將機(jī)器人平臺(tái)置于導(dǎo)磁性壁面上時(shí)，釹鐵硼永磁體受磁力作用，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)壁面，并與壁面距離保持不變，吸附力恒定，由于磁吸附裝置置于主動(dòng)輪轂內(nèi)，機(jī)器人平臺(tái)對(duì)壁面的壓力絕大部分作用在主動(dòng)輪上，吸附力利用充分。二、兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體與兩個(gè)主動(dòng)輪呈菱形布局，此布局結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人平臺(tái)能繞自身軸線原地轉(zhuǎn)動(dòng)，并最大限度的降低了旋轉(zhuǎn)時(shí)主動(dòng)輪所需克服的滑動(dòng)摩擦力，降低了電機(jī)的功耗。三、與導(dǎo)向滑套固定在一起的萬向從動(dòng)輪可沿固定座上下浮動(dòng)，萬向從動(dòng)輪受彈簧作用與壁面接觸，對(duì)爬壁機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行輔助支持。當(dāng)爬壁機(jī)器人平臺(tái)過障礙時(shí)，萬向從動(dòng)輪的浮動(dòng)使爬壁機(jī)器人平臺(tái)繞主動(dòng)輪的軸線傾斜，使爬壁機(jī)器人平臺(tái)更容易越過障礙。萬向從動(dòng)輪可繞固定座的軸線旋 轉(zhuǎn)，使爬壁機(jī)器人轉(zhuǎn)向時(shí)須克服的摩擦力更小，轉(zhuǎn)向更加靈活。四、本發(fā)明通過天線模塊接收無線遙控信號(hào)，并通過天線模塊發(fā)送控制指令給驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別給兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因而具有操作方便，容易控制的特點(diǎn)。五、由于釹鐵硼永磁體與電機(jī)的輸出軸相平行的外端面為與主動(dòng)輪轂的外圓面形狀一致的圓弧面，其特點(diǎn)為與壁面距離恒定，吸附力穩(wěn)定，越障能力和曲面的適應(yīng)力好，對(duì)金屬壁面的適應(yīng)能力強(qiáng)，可適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面。


圖I為本發(fā)明的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)的立體圖，圖2為主動(dòng)輪的主剖視圖，圖3為浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體的主視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖f圖3說明，本實(shí)施方式的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，所述機(jī)器人平臺(tái)包括外殼I、固定板19、天線模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4、電池5及行進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述行進(jìn)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2及兩個(gè)主動(dòng)輪6,主動(dòng)輪6包括磁吸附裝置、主動(dòng)輪轂9、傳動(dòng)盤10、隔套11、主動(dòng)輪支架12及電機(jī)13，磁吸附裝置包括軛鐵7及釹鐵硼永磁體8 ；外殼I的兩端為敞口端,夕卜殼I的其中一個(gè)敞口端通過固定板19封閉，電機(jī)13設(shè)置在外殼I內(nèi)，電機(jī)13的殼體固定于主動(dòng)輪支架12上，主動(dòng)輪支架12與固定板19固定連接(通過螺釘)，每個(gè)電機(jī)13的輸出端與相應(yīng)的主動(dòng)輪6傳動(dòng)連接，兩個(gè)主動(dòng)輪6設(shè)置在同一軸線上，兩個(gè)電機(jī)13相鄰設(shè)置，與兩個(gè)主動(dòng)輪6的軸線相對(duì)稱的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2，兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2與兩個(gè)主動(dòng)輪6呈菱形布局，固定板19的內(nèi)表面固定有天線模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4、電池5及兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2，天線模塊3用于接收無線遙控信號(hào)，天線模塊3發(fā)送控制指令給驅(qū)動(dòng)模塊4，驅(qū)動(dòng)模塊4發(fā)送兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別給兩個(gè)電機(jī)13，兩個(gè)電機(jī)13分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，電池5用于給天線模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4及兩個(gè)電機(jī)13提供工作電源，主動(dòng)輪轂9的一側(cè)端面與傳動(dòng)盤10固定連接(通過螺釘)，電機(jī)13的輸出軸穿過主動(dòng)輪支架12及傳動(dòng)盤10設(shè)置在主動(dòng)輪轂9與傳力盤10所形成的空腔內(nèi)，傳力盤10與電機(jī)13的輸出軸固定連接(通過螺釘)，軛鐵7的一端設(shè)置于主動(dòng)輪轂9與傳力盤10所形成的空腔內(nèi)，軛鐵7的另一端穿過主動(dòng)輪轂9并通過主動(dòng)輪支架12支撐,軛鐵7的一端設(shè)有軸孔，電機(jī)13的輸出軸設(shè)置在軛鐵7的軸孔內(nèi)，電機(jī)13的輸出軸與軛鐵7轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵7與主動(dòng)輪轂9轉(zhuǎn)動(dòng)連接，釹鐵硼永磁體8置于主動(dòng)輪轂9和傳力盤10所形成的空腔內(nèi)，軛鐵7與釹鐵硼永磁體8連接為一體，釹鐵硼永磁體8與主動(dòng)輪轂9的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面2-1，釹鐵硼永磁體8的圓弧面8-1與主動(dòng)輪轂9的圓心同心設(shè)置，電機(jī)13的輸出軸上套裝有隔套11，隔套11設(shè)置在傳動(dòng)盤10與電機(jī)13的殼體之間。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖I及圖3說明，本實(shí)施方式的所述浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2包括限位帽14、固定座15、導(dǎo)向滑套16、彈簧17及萬向從動(dòng)輪18，萬向從動(dòng)輪18上設(shè)有連接軸18-1，萬向從動(dòng)輪18的連接軸18-1固定連接在導(dǎo)向滑套16內(nèi)的一端，固定板19上設(shè)有安裝孔，導(dǎo)向滑套16的另一端穿出固定板19的安裝孔，固定座15設(shè)置在導(dǎo)向滑套16及固定板19的安裝孔內(nèi)，導(dǎo)向滑套16與固定座15滑動(dòng)配合，限位帽14固定連接在導(dǎo)向滑套16內(nèi)的另一端，導(dǎo)向滑套16的一端設(shè)有凸臺(tái)16-1，彈簧17套裝在導(dǎo)向滑套16上且位于固定座15與導(dǎo)向滑套16的凸臺(tái)16-1之間。其它未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖3說明，本實(shí)施方式所述導(dǎo)向滑套16的中心孔為螺紋孔，萬向從動(dòng)輪18的連接軸18-1與導(dǎo)向滑套16內(nèi)的一端采用旋合的方式固定連接，限位帽14與導(dǎo)向滑套16內(nèi)的另一端采用旋合的方式固定連接。連接方便，便于拆卸。其它未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖2說明，本實(shí)施方式所述電機(jī)13的輸出軸與軛鐵7之間通過第一軸承19轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵7與主動(dòng)輪轂9之間通過第二軸承20轉(zhuǎn)動(dòng)連接。轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，便于裝配。其它未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一相同。本發(fā)明提供的基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，其外形尺寸為長X寬=292mmX 292mm,自重 2. 5kg。本發(fā)明的工作原理是工作時(shí)，將本發(fā)明的爬壁機(jī)器人平臺(tái)置于導(dǎo)磁性壁面上，在·釹鐵硼永磁體8的磁性作用下，主動(dòng)輪6自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)壁面，從而為機(jī)器人平臺(tái)提供對(duì)壁面的正壓力。行進(jìn)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)主動(dòng)輪6和兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2組成，兩個(gè)主動(dòng)輪6在一條軸線上，兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體2相對(duì)于主動(dòng)輪6軸線對(duì)稱布置于軸線的兩側(cè)，由于磁吸附裝置置于主動(dòng)輪轂9內(nèi)，機(jī)器人平臺(tái)對(duì)壁面的壓力絕大部分作用在主動(dòng)輪6上，此時(shí)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪6的電機(jī)13即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，其特征在于所述機(jī)器人平臺(tái)包括外殼(I)、固定板(19)、天線模塊(3)、驅(qū)動(dòng)模塊(4)、電池(5)及行進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述行進(jìn)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體(2)及兩個(gè)主動(dòng)輪(6)，主動(dòng)輪(6)包括磁吸附裝置、主動(dòng)輪轂(9 )、傳動(dòng)盤(10 )、隔套(11)、主動(dòng)輪支架(12 )及電機(jī)(13 )，磁吸附裝置包括軛鐵(7 )及釹鐵硼永磁體(8)； 外殼(I)的兩端為敞口端，外殼(I)的其中一個(gè)敞口端通過固定板(19)封閉，電機(jī)(13)設(shè)置在外殼(I)內(nèi)，電機(jī)(13)的殼體固定于主動(dòng)輪支架(12)上，主動(dòng)輪支架(12)與固定板(19 )固定連接，每個(gè)電機(jī)(13 )的輸出端與相應(yīng)的主動(dòng)輪(6 )傳動(dòng)連接，兩個(gè)主動(dòng)輪(6 )設(shè)置在同一軸線上，兩個(gè)電機(jī)(13)相鄰設(shè)置，與兩個(gè)主動(dòng)輪(6)的軸線相對(duì)稱的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體(2 )，兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體(2 )與兩個(gè)主動(dòng)輪(6 )呈菱形布局，固定板(19)的內(nèi)表面固定有天線模塊(3)、驅(qū)動(dòng)模塊(4)、電池(5)及兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體(2)，天線模塊(3)用于接收無線遙控信號(hào)，天線模塊(3)發(fā)送控制指令給驅(qū)動(dòng)模塊(4)，驅(qū)動(dòng)模塊(4)發(fā)送兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別給兩個(gè)電機(jī)(13)，兩個(gè)電機(jī)(13)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，電池(5)用于給天線模塊(3)、驅(qū)動(dòng)模塊(4)及兩個(gè)電機(jī)(13)提供工作電源，主動(dòng)輪轂(9)的一側(cè)端面與傳動(dòng)盤(10)固定連接，電機(jī)(13)的輸出軸穿過主動(dòng)輪支架(12)及傳動(dòng)盤(10)設(shè)置在主動(dòng)輪轂(9)與傳力盤(10)所形成的空腔內(nèi)，傳力盤(10)與電機(jī)(13)的輸出軸固定連接，軛鐵(7)的一端設(shè)置于主動(dòng)輪轂(9)與傳力盤(10)所形成的空腔內(nèi)，軛鐵(7)的另一端穿過主動(dòng)輪轂(9)并通過主動(dòng)輪支架(12)支撐，軛鐵(7)的一端設(shè)有軸孔，電機(jī)(13 )的輸出軸設(shè)置在軛鐵(7 )的軸孔內(nèi)，電機(jī)(13 )的輸出軸與軛鐵(7 )轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵(7)與主動(dòng)輪轂(9)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，釹鐵硼永磁體(8)置于主動(dòng)輪轂(9)和傳力盤(10)所形成的空腔內(nèi)，軛鐵(7)與釹鐵硼永磁體(8)連接為一體，釹鐵硼永磁體(8)與主動(dòng)輪轂(9)的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面(2-1)，釹鐵硼永磁體(8)的圓弧面(8-1)與主動(dòng)輪轂(9)的圓心同心設(shè)置，電機(jī)(13)的輸出軸上套裝有隔套(11)，隔套(11)設(shè)置在傳動(dòng)盤(10)與電機(jī)(13)的殼體之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，其特征在于所述浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體(2)包括限位帽(14)、固定座(15)、導(dǎo)向滑套(16)、彈簧(17)及萬向從動(dòng)輪(18)，萬向從動(dòng)輪(18)上設(shè)有連接軸(18-1)，萬向從動(dòng)輪(18)的連接軸(18-1)固定連接在導(dǎo)向滑套(16)內(nèi)的一端，固定板(19)上設(shè)有安裝孔，導(dǎo)向滑套(16)的另一端穿出固定板(19)的安裝孔，固定座(15)設(shè)置在導(dǎo)向滑套(16)及固定板(19)的安裝孔內(nèi)，導(dǎo)向滑套(16)與固定座(15)滑動(dòng)配合，限位帽(14)固定連接在導(dǎo)向滑套(16)內(nèi)的另一端，導(dǎo)向滑套(16)的一端設(shè)有凸臺(tái)(16-1)，彈簧(17)套裝在導(dǎo)向滑套(16)上且位于固定座(15)與導(dǎo)向滑套(16)的凸臺(tái)(16-1)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，其特征在于所述導(dǎo)向滑套(16)的中心孔為螺紋孔，萬向從動(dòng)輪(18)的連接軸(18-1)與導(dǎo)向滑套(16)內(nèi)的一端采用旋合的方式固定連接，限位帽(14)與導(dǎo)向滑套(16)內(nèi)的另一端采用旋合的方式固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，其特征在于所述電機(jī)(13 )的輸出軸與軛鐵(7 )之間通過第一軸承(19 )轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵(7 )與主動(dòng)輪轂(9 )之間通過第二軸承(20)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
全文摘要
基于磁吸附原理的小型輪式爬壁機(jī)器人平臺(tái)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。以解決爬壁機(jī)器人平臺(tái)采用的導(dǎo)磁體為立方體或長方體形狀的塊狀結(jié)構(gòu)，對(duì)吸附距離要求比較嚴(yán)格，對(duì)金屬壁面的適應(yīng)能力較低，不適于曲面或焊縫障礙等金屬壁面問題。電機(jī)與主動(dòng)輪傳動(dòng)連接，兩個(gè)浮動(dòng)萬向從動(dòng)輪主體與兩個(gè)主動(dòng)輪呈菱形布局，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的輸出軸設(shè)置在主動(dòng)輪轂與傳力盤所形成的空腔內(nèi)，傳力盤與電機(jī)固定連接，電機(jī)與軛鐵轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軛鐵與主動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，釹鐵硼永磁體置于主動(dòng)輪轂和傳力盤所形成的空腔內(nèi)，釹鐵硼永磁體與主動(dòng)輪轂的圓周面相鄰且平行的表面為圓弧面。本發(fā)明用于遠(yuǎn)洋船舶、大型金屬罐體等機(jī)器人作業(yè)表面。
文檔編號(hào)B62D57/024GK102897241SQ20121044724
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者李滿天, 王鵬飛, 郭偉, 查富生 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)