CN110053679B - 一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，包括履带机架、履带板从动轮、履带板驱动轮、履带驱动轴、带强磁块的蛇节式磁场强化链条和永磁履带链条；履带板驱动轮、履带板从动轮和永磁履带链条形成履带传动结构，履带板驱动轮与履带驱动轴相连，履带板从动轮、履带板驱动轮分别固定在履带机架的两端，蛇节式磁场强化链条位于履带机架的内底部，蛇节式磁场强化链条的两端分别固定在履带机架的两端；履带机架下方的永磁履带链条穿过蛇节式磁场强化链条底部的凹槽，履带板强磁块与蛇节链条强磁块同侧的磁极磁性相同。本发明以较小的体积和重量代价实现了较大吸附力和负载效果提升，避免强磁块与吸附面直接发生接触。
Description
技术领域
本发明涉及攀爬机器人领域，具体的涉及一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置。
背景技术
目前的攀爬机器人以永磁吸附技术为主，主要在导磁体表面运动，携带一定负载的设备用于代替人工进行维护作业工作，而攀爬机器人的永磁吸附技术又以在履带板上加装强磁块的履带吸附为主。强磁块安装于履带表面直接与作业表面接触，强磁块的磁场大小直接决定了攀爬机器人的负载能力。目前存在的问题是的攀爬机器人往往因为需要加强负载能力而增加磁块，从而自重体积增加，使得负载的提升效果并不明显，使得设备使用和维护成本较高，越障能力因磁块的体积增大受到限制，安全性较低，并且强磁块较脆，长期的直接接触容易使得磁块碎裂从而影响吸附效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种吸附能力强、避免强磁块与吸附面直接接触的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置。
本发明采用的技术方案是：
一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，包括：履带机架、履带板从动轮、履带板驱动轮、履带驱动轴、蛇节式磁场强化链条和永磁履带链条，所述永磁履带链条内设置有履带板强磁块，所述蛇节式磁场强化链条内设置有蛇节链条强磁块；所述履带板驱动轮通过永磁履带链条与履带板从动轮相连以用于形成履带传动结构，所述履带板驱动轮与履带驱动轴相连以用于连接驱动电机带动驱动轮转动，所述履带板从动轮、履带板驱动轮分别固定在履带机架的两端，所述蛇节式磁场强化链条位于履带机架的内底部，蛇节式磁场强化链条的两端分别固定在履带机架的两端以用于使蛇节式磁场强化链条拉直，蛇节式磁场强化链条底部设置有凹槽；所述履带机架下方的永磁履带链条穿过蛇节式磁场强化链条底部的凹槽，所述履带板强磁块与蛇节链条强磁块同侧的磁极磁性相同，以用于使蛇节式磁场强化链条和永磁履带链条的磁场叠加提高磁吸附力。
进一步的，所述永磁履带链条还包括若干永磁履带板、设置在相邻两块永磁履带板之间的若干履带板铰链销，所述履带板强磁块固定安装在永磁履带板上，任意相邻的两块永磁履带板通过履带板铰链销可转动连接。
进一步的，所述蛇节式磁场强化链条包括若干内置蛇节链条强磁块的永磁强化块、以及设置在若干永磁强化块侧边用于将若干永磁强化块连成蛇节式一体结构的勾板链条。
进一步的，所述永磁强化块还包括强磁固定底座、蛇节块盖板，所述蛇节链条强磁块位于强磁固定底座和蛇节块盖板之间，所述强磁固定底座和蛇节块盖板通过盖板固定螺栓固定连接以用于固定蛇节链条强磁块，所述强磁固定底座底部开设有凹槽以用于使永磁履带链条穿过。
进一步的，所述勾板链条包括若干侧边交错连接的长勾板和短勾板、以及勾板固定螺栓，所述长勾板与短勾板之间通过勾板销轴可转动连接，长勾板和短勾板的侧边上皆开设有通孔，所述勾板固定螺栓穿过通孔与永磁强化块固定连接，以用于使勾板链条固定在永磁强化块的侧边，长勾板/短勾板的底边与侧边垂直并且延伸至永磁强化块的下方，以用于防止永磁履带链条与永磁强化块底部的凹槽脱离。
进一步的，所述永磁强化块侧壁上开设有盲孔，所述勾板固定螺栓伸入盲孔内并且通过胶水与永磁强化块粘接。
进一步的，所述履带板从动轮包括从动轮轮廓、轮廓轴承和从动轮支撑轴，所述从动轮轮廓与从轮动支撑轴固定连接，所述轮廓轴承安装在从动轮轮廓的内圈两侧以用于使履带板从动轮转动，所述从动轮支撑轴穿过轮廓轴承并与履带机架可转动连接。
进一步的，所述履带板驱动轮包括驱动轮轮廓和支撑轴承，所述支撑轴承位于驱动轮轮廓的两侧以用于形成滚动支撑，所述履带驱动轴通过支撑轴承与履带机架可转动连接。
进一步的，所述蛇节式磁场强化链条的两端通过固定销轴与履带机架的侧边两端相连。
本发明的有益效果在于：
本发明采用履带结构，能够通过驱动轮和从动轮的拉动使履带转动从而推动攀爬机器人运动，并且通过安装在永磁履带链条内侧的履带板强磁块产生磁性吸附，使永磁履带链条在穿过蛇节式磁场强化链条底部凹槽的同时，通过蛇节式磁场强化链条内部的蛇节链条强磁块使永磁履带链条的磁路加强，提高了永磁履带链条在吸附面的吸附能力。
并且通过永磁履带链条和蛇节式磁场强化链条的弹性和变形，使得整个履带装置能够具备良好的越障能力，本装置仅仅增加了履带机架内底部的一段蛇节式磁场强化链条的体积和重量，以较小的体积和重量代价实现了较大吸附力和负载效果提升，并且能够有效的保护强磁块，避免其与吸附面直接发生接触，提高了强磁块的使用寿命。
附图说明
图1为本发明强磁吸附蛇节式履带装置的整体结构示意图；
图2为本发明中永磁履带链条和蛇节式磁场强化链条的结构示意图；
图3为本发明中永磁强化块、勾板链条和永磁履带板的结构示意图；
图4为本发明中履带机架、履带板从动轮、履带板驱动轮、履带驱动轴的结构示意图；
图5为本发明中永磁履带链条和蛇节式磁场强化链条的剖面图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
如图1所示为本发明的一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，包括：履带机架1、履带板从动轮2、履带板驱动轮3、履带驱动轴4、蛇节式磁场强化链条5和永磁履带链条6，永磁履带链条6内设置有履带板强磁块61，蛇节式磁场强化链条5内设置有蛇节链条强磁块51。
履带板驱动轮3通过永磁履带链条6与履带板从动轮2相连，永磁履带链条6环绕履带板驱动轮3和履带板从动轮2一圈以形成履带传动结构，履带板驱动轮3与履带驱动轴4相连，驱动电机通过履带驱动轴4带动履带板驱动轮3转动，履带板从动轮2、履带板驱动轮3分别固定在履带机架1的两端形成稳定的支撑结构，蛇节式磁场强化链条5位于履带机架1的内底部；蛇节式磁场强化链条5的两端通过固定销轴7与履带机架1的侧边两端相连，以用于使蛇节式磁场强化链条5拉直，蛇节式磁场强化链条5底部设置有凹槽，履带机架1下方的永磁履带链条6穿过蛇节式磁场强化链条5底部的凹槽。
如图5所示，履带板强磁块61与蛇节链条强磁块51同侧的磁极磁性相同，使得蛇节链条强磁块51的磁能够通过强磁固定底座521与永磁履带板62的接触穿透至永磁履带板62的外侧与吸附面的导磁体产生磁场外部循环，使得整体结构的磁通量增大，从而使得永磁履带板62在永磁强化块52底部凹槽内时产生足够大的磁力。
如图2-图3所示，永磁履带链条6包括若干永磁履带板62、设置在相邻两块永磁履带板62之间的若干履带板铰链销63和履带板强磁块61，履带板强磁块61通过胶水与永磁履带板62固定粘接，也可以通孔卡扣或其他方式固定，相邻的永磁履带板62通过履带板铰链销63形成相互铰链结构，多块永磁履带板62连接组成一整条永磁履带链条6。
如图3所示，蛇节式磁场强化链条5包括若干永磁强化块52、以及设置在若干永磁强化块52侧边用于将若干永磁强化块52连成蛇节式一体结构的勾板链条53。永磁强化块52包括强磁固定底座521、蛇节块盖板522和蛇节链条强磁块51，蛇节链条强磁块51位于强磁固定底座521和蛇节块盖板522之间，强磁固定底座521和蛇节块盖板522通过盖板固定螺栓523固定连接以用于固定蛇节链条强磁块51，强磁固定底座521底部开设有凹槽以用于使永磁履带链条6穿过，履带板强磁块61的顶部和两侧均与强磁固定底座521的凹槽内壁保持一定的间隙，避免履带转动时履带板强磁块61与强磁固定底座521发生摩擦，强磁固定底座521和永磁履带板62的材料均为钢材，也可以采用其他具备导磁能力的材料。
勾板链条53包括长勾板531和短勾板532、以及勾板固定螺栓533，长勾板531与短勾板532的侧边形状一致，本实施例中为梯形，也可以采用其他形状；长勾板531与短勾板532通过勾板销轴534可转动连接，长勾板531与短勾板532交错连接，长勾板531位于短勾板532的前方，强磁固定底座521分别与侧边的长勾板531/短勾板532固定连接，形成一长一短的交错链节结构，从而形成一整条可以随运动形变的蛇节式磁场强化链条5。
长勾板531与短勾板532的侧边下方的两端开开设有用于穿过勾板销轴534的通孔，长勾板531和短勾板532的侧边上方也开设有通孔，勾板固定螺栓533穿过该通孔与强磁固定底座521固定连接，以用于使勾板链条53固定在永磁强化块52的侧边；长勾板531/短勾板532的底边与侧边垂直并且延伸至永磁强化块52的下方，以用于勾住在强磁固定底座521底部凹槽内滑动的永磁履带板62，防止永磁履带链条与永磁强化块底部的凹槽脱离，从而保证磁场叠加过程中具备较小的间隙能够保持磁场的强度。因为长勾板531位于短勾板532的前方，因此长勾板531的底边长于短勾板532的底边，长勾板531的底边末端与短勾板532的底边末端平行。
如图4所示，履带板从动轮2包括从动轮轮廓21、轮廓轴承22和从动轮支撑轴23，从动轮轮廓21与从轮动支撑轴固定连接，轮廓轴承22安装在从动轮轮廓21的内圈两侧以用于使履带板从动轮2转动，从动轮支撑轴23穿过轮廓轴承22并与履带机架1可转动连接。履带板驱动轮3包括驱动轮轮廓31和支撑轴承32，支撑轴承32位于驱动轮轮廓31的两侧以用于形成滚动支撑，履带驱动轴4通过支撑轴承32与履带机架1可转动连接。
综上所述，本发明采用履带结构，能够通过驱动轮和从动轮的拉动使履带转动从而推动攀爬机器人运动，并且通过安装在永磁履带链条6内侧的履带板强磁块61产生磁性吸附，使永磁履带链条6在穿过蛇节式磁场强化链条5底部凹槽的同时，通过蛇节式磁场强化链条5内部的蛇节链条强磁块51使永磁履带链条6的磁路加强，提高了永磁履带链条6在吸附面的吸附能力，同时永磁履带链条6和蛇节式磁场强化链条5的链式结构能够保持一定的张紧力和弹性，使得永磁履带链条6和蛇节式磁场强化链条5都能够有弯曲摆动变形，从而在运动过程中能够适应不同形状的表面。
并且通过永磁履带链条6和蛇节式磁场强化链条5的弹性和变形，使得整个履带装置能够具备良好的越障能力，本装置仅仅增加了履带机架内底部的一段蛇节式磁场强化链条的体积和重量，以较小的体积和重量代价实现了较大吸附力和负载效果提升，并且能够有效的保护强磁块，避免其与吸附面直接发生接触，提高了强磁块的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于，包括：履带机架(1)、履带板从动轮(2)、履带板驱动轮(3)、履带驱动轴(4)、蛇节式磁场强化链条(5)和永磁履带链条(6)，所述永磁履带链条(6)内设置有履带板强磁块(61)，所述蛇节式磁场强化链条(5)内设置有蛇节链条强磁块(51)；所述履带板驱动轮(3)通过永磁履带链条(6)与履带板从动轮(2)相连以用于形成履带传动结构，所述履带板驱动轮(3)与履带驱动轴(4)相连以用于连接驱动电机带动驱动轮转动，所述履带板从动轮(2)、履带板驱动轮(3)分别固定在履带机架(1)的两端，所述蛇节式磁场强化链条(5)位于履带机架(1)的内底部，蛇节式磁场强化链条(5)的两端分别固定在履带机架的两端以用于使蛇节式磁场强化链条(5)拉直，蛇节式磁场强化链条(5)底部设置有凹槽，所述履带机架(1)下方的永磁履带链条(6)穿过蛇节式磁场强化链条(5)底部的凹槽；所述履带板强磁块(61)与蛇节链条强磁块(51)同侧的磁极磁性相同，以用于使蛇节式磁场强化链条(5)和永磁履带链条(6)的磁场叠加提高磁吸附力；
所述蛇节式磁场强化链条(5)包括若干内置蛇节链条强磁块(51)的永磁强化块(52)、以及设置在若干永磁强化块(52)侧边用于将若干永磁强化块(52)连成蛇节式一体结构的勾板链条(53)；
所述永磁履带链条(6)还包括若干永磁履带板(62)、设置在相邻两块永磁履带板(62)之间的若干履带板铰链销(63)，所述履带板强磁块(61)固定安装在永磁履带板(62)上，任意相邻的两块永磁履带板(62)通过履带板铰链销(63)可转动连接；
所述永磁强化块(52)还包括强磁固定底座(521)、蛇节块盖板(522)，所述蛇节链条强磁块(51)位于强磁固定底座(521)和蛇节块盖板(522)之间，所述强磁固定底座(521)和蛇节块盖板(522)通过盖板固定螺栓(523)固定连接以用于固定蛇节链条强磁块(51)，所述强磁固定底座(521)底部开设有凹槽以用于使永磁履带链条(6)穿过。
2.根据权利要求1所述的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于：所述勾板链条(53)包括若干侧边交错连接的长勾板(531)和短勾板(532)、以及勾板固定螺栓(533)，所述长勾板(531)与短勾板(532)之间通过勾板销轴(534)可转动连接，长勾板(531)和短勾板(532)的侧边上皆开设有通孔，所述勾板固定螺栓(533)穿过通孔与永磁强化块(52)固定连接，以用于使勾板链条(53)固定在永磁强化块52的侧边；长勾板(531)/短勾板(532)的底边与侧边垂直并且延伸至永磁强化块(52)的下方，以用于防止永磁履带链条(6)与永磁强化块(52)底部的凹槽脱离。
3.根据权利要求1所述的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于：所述履带板强磁块(61)通过胶水与永磁履带板(62)固定粘接。
4.根据权利要求1所述的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于：所述履带板从动轮(2)包括从动轮轮廓(21)、轮廓轴承(22)和从动轮支撑轴(23)，所述从动轮轮廓(21)与从轮动支撑轴固定连接，所述轮廓轴承(22)安装在从动轮轮廓(21)的内圈两侧以用于使履带板从动轮(2)转动，所述从动轮支撑轴(23)穿过轮廓轴承(22)并与履带机架(1)可转动连接。
5.根据权利要求1所述的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于：所述履带板驱动轮(3)包括驱动轮轮廓(31)和支撑轴承(32)，所述支撑轴承(32)位于驱动轮轮廓(31)的两侧以用于形成滚动支撑，所述履带驱动轴(4)通过支撑轴承(32)与履带机架(1)可转动连接。
6.根据权利要求1所述的应用于攀爬机器人的强磁吸附蛇节式履带装置，其特征在于：所述蛇节式磁场强化链条(5)的两端通过固定销轴(7)与履带机架(1)的侧边两端相连。
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