CN108500997B - 用于表面清洗的曲面爬壁机器人 - Google Patents
用于表面清洗的曲面爬壁机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108500997B CN108500997B CN201810546050.8A CN201810546050A CN108500997B CN 108500997 B CN108500997 B CN 108500997B CN 201810546050 A CN201810546050 A CN 201810546050A CN 108500997 B CN108500997 B CN 108500997B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- driving mechanism
- front wheel
- wheel driving
- cleaning
- rear wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
- B25J11/008—Manipulators for service tasks
- B25J11/0085—Cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- 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
- B62D57/024—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 specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于表面清洗的曲面爬壁机器人。本发明包括前轮驱动机构、后轮驱动机构、调整姿态机构和清洗除锈机。前轮驱动机构和后轮驱动机构结构相同。调整姿态机构中的转向电机带动前轮转动爪、后轮连接爪转动，进而带动连杆运动，使所述前轮驱动机构和后轮驱动机构以相反方向转向。清洗除锈机构中的导向气驱动器和气缸通过安装架固定于横梁侧面，通过控制其姿态使清洗盘能够摆动；软橡胶垫固定在清洗盘下侧，能够压紧工作壁面；旋转器喷头固定于清洗盘上表面中央，连接高压水管，通过喷杆向外喷射高压水。本发明能够在大曲率的曲面上爬行，扩大了机器人的作业环境和作业能力，同时能够满足不同姿态下的清洗需要。
Description
技术领域
本发明属于爬壁机器人领域，具体来说是一种永磁吸附式爬壁清洗机器人。
背景技术
船舶、风机、大型钢制容器、管道等，在使用过程中需要进行定期的表面清洁工作。人工作业的环境恶劣、危险，而且工作效率低、耗费成本高。用于表面清洗的曲面爬壁机器人，可以有效地代替人工完成各种表面的清洁作业，提高作业安全性和效率，降低作业成本。因此曲面爬壁机器人的应用场景相当广泛。
发明内容
本发明主要提出一种用于表面清洗的曲面爬壁机器人，用于船舶、风机、大型钢制容器、管道等复杂曲面的清洁工作。
本发明技术方案的具体内容如下：
本发明包括前轮驱动机构、后轮驱动机构、调整姿态机构和清洗除锈机。
所述前轮驱动机构和后轮驱动机构结构相同，驱动机构中的驱动电机及其电机安装板，通过侧面支撑板安装在驱动底盘上，驱动电机通过链条带动差速器、链轮、轮系、万向轮转动；永磁体悬挂在驱动底盘下，驱动底盘与底盘轮轴固定，使机器人吸附在工作壁面上；差速器可在转向过程中调整轮系中的左右轮速度。
所述调整姿态机构中的转向电机通过铰接连接件带动前轮转动爪、后轮连接爪转动，进而带动连杆运动，使所述前轮驱动机构和后轮驱动机构以相反方向转向。
所述清洗除锈机构中的导向气驱动器和气缸通过安装架固定于横梁侧面，通过控制其姿态使清洗盘能够摆动，所述横梁跨接在前轮驱动机构和后轮驱动机构之间；软橡胶垫固定在清洗盘下侧，能够压紧工作壁面；旋转器喷头固定于清洗盘上表面中央，连接高压水管，通过喷杆向外喷射高压水；
还包括阻尼器，所述阻尼器连接前轮驱动底盘和横梁，可被压缩或拉长；前轮底盘与阻尼器铰接，使得永磁体保持与曲面相切的姿态；阻尼套套在阻尼器外侧，连接前轮转动爪与驱动底盘，可传递转向扭矩。
该曲面爬壁机器人拥有独立的前后驱动机构和清洗机构，前后驱动结构能够满足在大曲率的曲面上爬行的需要，阻尼器可以进行伸缩。清洗盘可通过导向气驱动器和气缸运动，调节自身姿态。软橡胶垫可变形，压紧工作壁面，高压废水通过真空出口管回收。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的曲面爬壁机器人前轮底盘与阻尼器铰接，能够在大曲率的曲面上爬行，扩大了机器人的作业环境和作业能力。
2、本发明所述的曲面爬壁机器人拥有可调节姿态的清洗盘，能够满足不同姿态下的清洗需要，得到安全、高质量的清洗效果。
3、本发明所述的曲面爬壁机器人拥有转向电机和连杆，保证前后驱动机构的转向角相同，提高转向速度和稳定性。
4、本发明所述的曲面爬壁机器人通过电机、差速器、链轮链条驱动轮系，差速器在转向过程中保证左右轮速度不同，能够正常转向。
5、本发明所述的永磁体，由于以Halbach阵列进行充磁，能提供更强的磁场以及更大吸力，在轮子质量上相对小很多，更加轻便，便于更换。使用这种充磁方式产生的磁场近乎单面磁场，即磁铁的一面磁场很强，产生吸力，另一面几乎没有磁场，这对整个机器人中其他电气元件以及电机来说产生的电磁影响更像，***工作更加安全。可运用有限元分析工具对吸附轮中磁铁单元关键参数进行优化设计，充分发挥永磁体性能，使得吸附装置所能提供的吸附力和自重的比值达到最大， 提高了磁能利用率。
附图说明
图1是曲面爬壁机器人的三维等轴测图；
图2是曲面爬壁机器人的后视图；
图3是曲面爬壁机器人的下视图；
图4是曲面爬壁机器人的阻尼器主视图；
图中：1-驱动电机，2-电机安装板，3-电机—差速器链组，4-侧面支撑板，5-差速器，6-万向轮，7-差速器—主轮系链组，8-主动轮，9-安全吊环，10-竖梁，11-软橡胶垫，12-卡箍，13-清洗盘，14-真空出口管，15-旋转器喷头，16-导向气驱动器，17-连杆，18-驱动底盘，19-下侧阻尼套，20-上侧阻尼套，21-前轮转动爪，22-转动铰接件，23-电机推杆，24-转向电机，25-后轮转动爪，26-横梁，27-安装架，28-气缸，29-气缸铰接件，30-阻尼器，31-尼龙垫，32-喷杆，33-底盘轮轴，34-永磁体。
具体实施方式
如图1-图3所示，用于表面清洗的曲面爬壁机器人，主要包括驱动电机1、电机安装板2、电机—差速器链组3、侧面支撑板4、差速器5、万向轮6、差速器—主轮系链组7、主动轮8、安全吊环9、竖梁10、软橡胶垫11、卡箍12、清洗盘13、真空出口管14、旋转器喷头15、导向气驱动器16、连杆17、驱动底盘18、下侧阻尼套19、上侧阻尼套20、前轮转动爪21、转动铰接件22、电机推杆23、转向电机24、后轮转动爪25、横梁26、安装架27、气缸28、气缸铰接件29、阻尼器30、尼龙垫31、喷杆32、底盘轮轴33、永磁体34；阻尼器30结构如图4所示。
所述驱动电机1使用螺钉安装在电机安装板2上，电机安装板2与侧面支撑板4通过螺钉连接，差速器5安装在两块侧面支撑板4之间，驱动电机1通过电机-差速器链组3驱动差速器5，差速器5通过差速器-主轮系链组7驱动主动轮8，万向轮6跟随主动轮8运动；所述底盘轮轴33通过轴承穿过主动轮8，驱动底盘18通过螺钉固定在底盘轮轴33上侧，永磁体34通过螺钉固定在驱动底盘18下侧；所述阻尼器30与驱动底盘18铰接，下侧阻尼套19套在阻尼器30外部，上侧阻尼套20套在下侧阻尼套19外部，横梁26与上侧阻尼套20通过轴承套接；所述前轮转动爪21通过销与上侧阻尼套连接，电机推杆23通过转动铰接件22与前轮转动爪连接；所述转向电机24通过内螺纹与电机推杆23连接，转向电机24通过转动铰接件22与后轮转动爪25连接，连杆17使用内螺纹连接转动铰接件22；所述竖梁10通过外螺纹与驱动底盘18连接，通过轴承与横梁26套接；所述安装架27通过螺钉与横梁26固定，导向气驱动器16通过销与安装架27连接，气缸28通过气缸铰接件29与清洗盘13连接；所述旋转器喷头15通过螺钉安装在清洗盘13中央，喷杆32通过螺纹与旋转器喷头15连接，清洗盘13通过螺钉固定在导向气驱动器16下侧，真空出口管14与清洗盘13侧面焊接，软橡胶垫11通过卡箍12紧固在清洗盘13侧面，尼龙垫33通过螺钉固定在软橡胶垫11下部。
本实施例中的阻尼器能够伸缩，使前轮驱动机构整体上下运动和，满足大曲率曲面爬行的需要。
本实施例中的清洗盘可通过导向气驱动器和气缸运动，调节自身姿态，与工作壁面实现紧密贴合。
本实施例中的前轮转动爪、后轮转动爪、连杆通过转向电机驱动，实现前轮驱动机构、后轮驱动机构的协同转动。
本实施例中的软橡胶垫通过变形，压紧工作壁面。高压废水能够通过真空出口管进行回收。
本实例中的差速器能够保证转向过程中左右轮速度的协调。
本实施例的工作过程包括以下步骤：
A、机器人的运动过程：机器人通过永磁体贴合在工作壁面上，驱动电机通过链轮组带动主动轮进行前进、后退的运动；转向电机通过连杆带动前后驱动机构进行转向运动；转向过程中，差速器保证左右轮速度的协调。
B：表面清洗作业过程：通过无线发射器发送指令，控制导向气驱动器和气缸运动，将清洗盘与工作壁面贴合。高压水通过旋转器喷头和喷杆喷出，清洗清洗盘内部的工作壁面，废水通过真空出口管排出。
Claims (4)
1.用于表面清洗的曲面爬壁机器人，包括前轮驱动机构、后轮驱动机构、调整姿态机构和清洗除锈机构，其特征在于：
所述前轮驱动机构和后轮驱动机构结构相同，前轮驱动机构或后轮驱动机构中的驱动电机及其电机安装板，通过侧面支撑板安装在前轮驱动机构和后轮驱动机构的驱动底盘上，驱动电机通过链条带动差速器、链轮、轮系、万向轮转动；前轮驱动机构和后轮驱动机构的驱动底盘与底盘轮轴固定，永磁体悬挂在前轮驱动机构和后轮驱动机构的驱动底盘下，使机器人吸附在工作壁面上；差速器可在转向过程中调整轮系中的左右轮速度；
所述调整姿态机构中的转向电机通过铰接连接件带动前轮转动爪、后轮转动爪转动，进而带动连杆运动，使所述前轮驱动机构和后轮驱动机构以相反方向转向；
所述清洗除锈机构中的导向气驱动器和气缸通过安装架固定于横梁侧面，通过控制其姿态使清洗盘能够摆动，所述横梁跨接在前轮驱动机构和后轮驱动机构之间；软橡胶垫固定在清洗盘下侧，能够压紧工作壁面；旋转器喷头固定于清洗盘上表面中央，连接高压水管，通过喷杆向外喷射高压水；
还包括阻尼器，所述阻尼器连接前轮驱动机构的驱动底盘和横梁，可被压缩或拉长；前轮驱动机构的驱动底盘与阻尼器铰接，使得永磁体保持与曲面相切的姿态；阻尼套套在阻尼器外侧，连接前轮转动爪与前轮驱动机构的驱动底盘，可传递转向扭矩；
所述导向气驱动器通过销与安装架连接，气缸通过气缸铰接件与清洗盘连接；
所述永磁体截面为部分弧形，永磁体采用磁阵列方式，其阵列形式为Halbach阵列。
2.根据权利要求1所述的曲面爬壁机器人，其特征在于：所述的阻尼套分为下侧阻尼套和上侧阻尼套，其中下侧阻尼套套在阻尼器外部，上侧阻尼套套在下侧阻尼套外部，横梁与上侧阻尼套通过轴承套接。
3.根据权利要求2所述的曲面爬壁机器人，其特征在于：所述前轮转动爪通过销与上侧阻尼套连接，转向电机的推杆通过第一转动铰接件与前轮转动爪连接；所述转向电机通过内螺纹与推杆连接，转向电机通过第二转动铰接件与后轮转动爪连接，连杆使用内螺纹连接第一转动铰接件。
4.根据权利要求1所述的曲面爬壁机器人，其特征在于：所述横梁通过轴承与后轮驱动机构上的竖梁套接，所述竖梁通过外螺纹与后轮驱动机构中的驱动底盘连接；所述安装架通过螺钉与横梁固定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810546050.8A CN108500997B (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 用于表面清洗的曲面爬壁机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810546050.8A CN108500997B (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 用于表面清洗的曲面爬壁机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108500997A CN108500997A (zh) | 2018-09-07 |
| CN108500997B true CN108500997B (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=63402151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810546050.8A Active CN108500997B (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 用于表面清洗的曲面爬壁机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108500997B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109305237B (zh) * | 2018-11-12 | 2021-08-24 | 山东大学 | 一种爬壁机器人 |
| CN110341908B (zh) * | 2019-06-24 | 2022-04-01 | 浙江大学 | 一种水下钢结构表面海生物清洗机器人的控制方法 |
| CN110341909B (zh) * | 2019-06-24 | 2020-12-25 | 浙江大学 | 基于反射式全景成像的水下钢结构表面海生物清洗机器人 |
| CN110125809B (zh) * | 2019-06-27 | 2024-02-06 | 安徽理工大学 | 一种爬壁式除锈装置 |
| CN110181537A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-30 | 北京史河科技有限公司 | 一种清洗装置及清洗机器人 |
| CN110802072B (zh) * | 2019-11-19 | 2024-06-07 | 中船海为高科技有限公司 | 一种钢制曲面壳体清洗车 |
| CN111483278B (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-13 | 之江实验室 | 一种垂直向缓冲的一体式悬挂-转向机构 |
| CN111483280B (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-23 | 之江实验室 | 一种适用于爬壁机器人的悬挂-转向联合机构 |
| CN114472409A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 天津市伟铭精密机械制造有限公司 | 爬壁机器人 |
| CN113021375B (zh) * | 2021-03-24 | 2022-08-19 | 浙江海洋大学 | 一种油罐除锈爬壁机器人 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130035453A (ko) * | 2011-09-30 | 2013-04-09 | 삼성중공업 주식회사 | 주행 장치 |
| CN105035202A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-11 | 深圳先进技术研究院 | 船舶除锈爬壁机器人 |
| CN106976002A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-25 | 湖南大学 | 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人 |
| CN107443392A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 爬壁除锈机器人 |
| CN107444511A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-12-08 | 河北科美意环保机械制造有限公司 | 一种清洗机器人 |
| CN208231811U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-12-14 | 浙江大学 | 一种用于表面清洗的曲面爬壁机器人 |
-
2018
- 2018-05-31 CN CN201810546050.8A patent/CN108500997B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130035453A (ko) * | 2011-09-30 | 2013-04-09 | 삼성중공업 주식회사 | 주행 장치 |
| CN105035202A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-11 | 深圳先进技术研究院 | 船舶除锈爬壁机器人 |
| CN106976002A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-25 | 湖南大学 | 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人 |
| CN107443392A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 爬壁除锈机器人 |
| CN107444511A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-12-08 | 河北科美意环保机械制造有限公司 | 一种清洗机器人 |
| CN208231811U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-12-14 | 浙江大学 | 一种用于表面清洗的曲面爬壁机器人 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姬国钊等.真空吸盘式爬壁清洗机器人的研究与开发.机械研究与应用.2009,第5-8页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108500997A (zh) | 2018-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108500997B (zh) | 用于表面清洗的曲面爬壁机器人 | |
| CN207931951U (zh) | 一种多吸附方式融合的船舶除锈机器人 | |
| CN106976002B (zh) | 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人 | |
| CN100455473C (zh) | 钩爪式爬壁机器人 | |
| CN209757468U (zh) | 一种大型船舶特种除锈爬壁机器人 | |
| CN208231811U (zh) | 一种用于表面清洗的曲面爬壁机器人 | |
| CN202624434U (zh) | 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人 | |
| CN107585271B (zh) | 船体壁面大接缝除锈爬壁机器人 | |
| CN107310645B (zh) | 一种减震可调的爬壁机器人 | |
| CN110123194B (zh) | 一种可用于光滑表面的轮式清洗装置 | |
| CN207058300U (zh) | 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人 | |
| CN102689295A (zh) | 具有多自由度机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人 | |
| CN107140151B (zh) | 船体清洗爬壁机器人 | |
| EP4389586A1 (en) | Wall-climbing cleaning robot | |
| CN108482505B (zh) | 适用于曲面的爬壁机器人运动机构 | |
| CN206366923U (zh) | 一种抛丸清洁机 | |
| CN106428281B (zh) | 磁吸附爬壁机器人 | |
| CN109131619B (zh) | 一种爬壁机器人 | |
| CN209351490U (zh) | 一种磁吸附爬壁机器人的被动自适应机构 | |
| CN202805181U (zh) | 具有多自由度机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人 | |
| CN207746023U (zh) | 一种可调节磁力的船体喷漆机器人 | |
| CN107054491B (zh) | 一种爬壁磁吸附机器人的行走底盘装置 | |
| CN206871217U (zh) | 一种机器人移动装置 | |
| CN206202480U (zh) | 磁吸附爬壁机器人 | |
| CN205396486U (zh) | 一种用于爬壁机器人的船体清洗机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |