CN107031748A - 一种爬壁机器人的通用驱动模块及其通用驱动单元 - Google Patents

一种爬壁机器人的通用驱动模块及其通用驱动单元 Download PDF

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邹旭东
苏文浩
李远顺
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
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Abstract

本发明提供一种爬壁机器人的通用驱动模块，包括：支撑架、驱动模块、张紧轮模块以及磁吸附模块，驱动模块和张紧轮模块分别安装在支撑架的两端，其中，张紧轮模块包括传动带，传动带包括位于两侧的同步带部分和位于中间的平皮带部分；驱动模块包括两个同步带轮，两个同步带轮分别与同步带部分相啮合，磁吸附模块设置在两个同步带轮之间，对应平皮带部分。本发明的用于爬壁机器人的通用驱动模块，与现有技术相比，可利用连接轴将多个该模块进行自由组合，还可改变连接轴的形式满足多种工况的功能需求，具有组装方便、灵活度高、适用性强的优点。

Description

一种爬壁机器人的通用驱动模块及其通用驱动单元
技术领域
本发明涉及一种爬壁机器人的通用驱动模块，本发明还涉及一种爬壁机器人的通用驱动单元，属于机器人领域。
背景技术
爬壁机器人属于机器人研究领域的重要分支，综合运用了机器人移动技术和吸附技术。它可以在竖直壁面、倾斜壁面甚至建筑物或容器的内顶面灵活运动，并能携带工具完成一定的任务。
爬壁机器人属于特种机器人，已经开始应用于恶劣、危险、极限等多种不适宜人类作业的恶劣环境中，其中磁吸附式爬壁机器人由于吸附稳定性高的缘故在化工、建筑、造船、消防等行业得到广泛的应用。
现有的爬壁机器人多为整机结构，功能载荷确定，适用工况单一，当面临作业任务或是工作场合发生改变时，需要爬壁机器人提供不同程度的驱动力和吸附力，甚至需要改变机器人的整机结构，现有的爬壁机器人往往灵活性和适用性不足，无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种爬壁机器人的通用驱动模块及其通用驱动单元，以提高爬壁机器人的灵活度和适用性。
本发明采用了如下技术方案：
一种爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于，包括：支撑架、驱动模块、张紧轮模块以及磁吸附模块，驱动模块和张紧轮模块分别安装在支撑架的两端，其中，张紧轮模块包括传动带，传动带包括位于两侧的同步带部分和位于中间的平皮带部分；驱动模块包括两个同步带轮，两个同步带轮分别与同步带部分相啮合，磁吸附模块设置在两个同步带轮之间，对应平皮带部分。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：其中，支撑架上设置有多个沿圆周分布的辅助支撑轮，辅助支撑轮支撑在平皮带部分的内部。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：其中，驱动模块包括驱动电机、行星减速器、蜗轮蜗杆减速器、车轮转轴，以及充气轮，驱动电机与行星减速器连接，行星减速器安装在蜗轮蜗杆减速器的输入端法兰上，蜗轮蜗杆减速器安装在支撑架上，蜗轮蜗杆减速器的输出轴与两侧的同步带轮连接，同步带轮通过车轮转轴与设置在外侧的充气轮相连接。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：其中，张紧轮模块包括两个连接板、张紧轮以及张紧轮转轴，连接板安装在支撑架上；张紧轮安装在两个连接板的中间，张紧轮转轴穿过张紧轮，两端安装在两个连接板上。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：张紧轮模块还包括：调节螺栓，张紧轮转轴安装在连接板的滑槽上。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：其中，磁吸附模块包括扇形磁铁和磁铁安装架。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征，还具有：连接轴，穿过支撑架，连接轴的两端设置连接法兰。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，还可以具有这样的特征：其中，蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能。
本发明还提供一种爬壁机器人的通用驱动单元，包括至少两个上述爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：还包括安装轴，连接在两个通用驱动模块相对的安装法兰之间。
作为优选，本发明的爬壁机器人的通用驱动单元，还可以具有这样的特征：其中，连接法兰与安装轴之间采用铰接。
发明的有益效果
本发明是一种用于爬壁机器人的通用驱动模块，与现有技术相比，可利用连接轴将多个该模块进行自由组合，还可改变连接轴的形式满足多种工况的功能需求，具有组装方便、灵活度高、适用性强的优点。
本发明的爬壁机器人的通用驱动模块，由于传动带的结构是两侧为同步带部分，中间是平皮带部分，因此带来两个优点，一是磁轮与工作面之间仅有一层平皮带，这样提高了吸附力，二是平皮带遮挡了内部结构，起到保护的作用。
附图说明
图1是通用驱动模块的俯视图；
图2是通用驱动模块的侧视图；
图3是图2视角下的内部结构示意图；
图4是通用驱动模块在图3中的BB’剖面图；
图5是图4中A区域的局部放大图；
图6是通用驱动单元的结构示意图；
图7是通用驱动单元的另一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1，图2，图3，图4和图5所示，爬壁机器人的通用驱动模块包括：支撑架1，支撑架1上设有驱动模块2、张紧轮模块3和磁吸附模块4。
如图3所示，支撑架1上设有连接轴6，连接轴6贯穿支撑架，两端均设有连接法兰；可将多个该模块进行自由组合，还可改变连接轴6的形式满足多种工况的功能需求。如图6所示，利用安装轴61对接将两个通用驱动模块进行组合成爬壁机器人的通用驱动单元。两个通用驱动模块之间还设置有万向轮支架7。如图7所示，在其它的实施方式中将安装轴61改为铰链形式，形成铰链安装轴62之后，爬壁机器人可适应曲面环境。
如图2和图3所示，驱动模块2包括驱动电机21、行星减速器22、蜗轮蜗杆减速器23、同步带轮24、车轮转轴25和充气轮26。驱动电机21与行星减速器22连接；行星减速器22安装在蜗轮蜗杆减速器23的输入端法兰上；蜗轮蜗杆减速器23安装在两个支撑架1的中部；蜗轮蜗杆减速器23具有自锁功能，使整个结构更加紧凑，性能更加稳定。
如图4所示，蜗轮蜗杆减速器23的输出轴与两侧同步带轮24连接；同步带轮24与车轮转轴25连接；车轮转轴25与充气轮26连接；充气轮26的外径大于同步带轮24包裹传动带34后的外径，防止传动带34与工作壁面接触，产生磨损。
如图3和图4所示，张紧轮模块3包括连接板31、张紧轮32、张紧轮转轴33、传动带34和调节螺栓35。连接板31安装在支撑架1上；张紧轮32安装在两个连接板31的中部；张紧轮转轴33安装在两个连接板31的滑槽上；传动带34包括两侧与同步带轮24啮合的同步带部分341，以及中间对应磁吸附模块4的平皮带部分342，这样的结构使得磁吸附模块与工作壁面的间隙减小，尽可能的提高了磁吸附力。传动带34不仅起到传动作用，还能保护内部结构。
调节螺栓35安装在连接板31的凸台上，通过调节螺栓35推动张紧轮转轴33在连接板31的滑槽内移动，从而控制传动带34的松紧，保证传动的效率。
如图3所示，磁吸附模块4包括扇形磁铁41和磁铁安装架42。扇形磁铁41为永磁铁，与传动带34之间设有间隙；扇形磁铁41安装在磁铁安装架42上；磁铁安装架42安装在两侧支撑架1的中部。
如图3和图5所示，支撑架1上还设有辅助支撑轮5。如图3所示辅助支撑轮5分多组对称安装在支撑架1上。如图5所示，辅助支撑轮5支撑在平皮带部分342上，对传动带34的张紧起到辅助作用。

Claims (10)

1.一种爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于，包括：
支撑架、驱动模块、张紧轮模块以及磁吸附模块，
所述驱动模块和所述张紧轮模块分别安装在所述支撑架的两端，
其中，所述张紧轮模块包括传动带，所述传动带包括位于两侧的同步带部分和位于中间的平皮带部分；
所述驱动模块包括两个同步带轮，两个同步带轮分别与所述同步带部分相啮合，所述磁吸附模块设置在两个同步带轮之间，对应平皮带部分。
2.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：
其中，所述支撑架上设置有多个沿圆周分布的辅助支撑轮，所述辅助支撑轮支撑在所述平皮带部分的内部。
3.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：
其中，所述驱动模块包括
驱动电机、行星减速器、蜗轮蜗杆减速器、车轮转轴，以及充气轮，
所述驱动电机与行星减速器连接，所述行星减速器安装在蜗轮蜗杆减速器的输入端法兰上，所述蜗轮蜗杆减速器安装在支撑架上，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴与两侧的同步带轮连接，所述同步带轮通过车轮转轴与设置在外侧的充气轮相连接。
4.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：
其中，所述张紧轮模块包括两个连接板、张紧轮以及张紧轮转轴，
所述连接板安装在所述支撑架上；
所述张紧轮安装在两个连接板的中间，
所述张紧轮转轴穿过所述张紧轮，两端安装在两个连接板上。
5.如权利要求4所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：
所述张紧轮模块还包括：调节螺栓，张紧轮转轴安装在连接板的滑槽上。
6.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：
其中，所述磁吸附模块包括扇形磁铁和磁铁安装架。
7.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于，还具有：
连接轴，穿过支撑架，连接轴的两端设置连接法兰。
8.如权利要求1所述的爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于:
其中，所述蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能。
9.一种爬壁机器人的通用驱动单元，包括至少两个上述爬壁机器人的通用驱动模块，其特征在于：还包括
安装轴，连接在两个通用驱动模块相对的安装法兰之间。
10.如权利要求9所述的爬壁机器人的通用驱动单元，其特征在于：
其中，所述连接法兰与所述安装轴之间采用铰接。
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