CN205819364U

CN205819364U - 一种电磁吸附式爬壁机器人

Info

Publication number: CN205819364U
Application number: CN201620432583.XU
Authority: CN
Inventors: 于建飞; 张建朋; 伊春明; 蔡明仪
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-05-14
Filing date: 2016-05-14
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2026-05-14

Abstract

本实用新型涉及一种电磁吸附式爬壁机器人，包括驱动装置，电磁吸附装置和履带装置，驱动装置的两个步进电机安装在机器人壳的内部，分别通过联轴器与两个履带装置连接，四个电磁吸附装置分别通过螺母安装在十字支架的四个支架杆末端，十字支架与机器人壳之间通过立柱和调距螺母配合，控制装置和电源通过挡板与螺钉安装在机器人壳内部，后轮安装在机器人壳上作为辅助轮起到支撑作用，控制装置控制两个步进电机的转速从而控制机器人的前进，后退与转向；控制装置控制四个电磁吸附装置中电磁线圈的电流大小来控制电磁吸附力的大小。本爬壁机器人可针对不同磁导率金属材料改变吸附力的大小，以保障可靠的吸附，用于罐体和船舶的探伤检测或者焊接。

Description

一种电磁吸附式爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种电磁吸附式的爬壁机器人。

背景技术

对于大型的船舶或者罐体设备，需要进行定期的探伤检测与维修，但是在船舶的船身和管壁表面都比较平整，在这种条件下人很难进行操作，效率低，同时高空作业也具有一定的危险性。所以一种能解放人力的爬壁机器人的需求很迫切。

现有的用于探伤检测与维修的爬壁机器人多种多样，无论是采用履带式还是轮式行走，均采用永磁铁吸附的方式。采用永磁铁吸附的缺点是当吸附在不同的材料上时所产生的吸附力是变化的，这样就会影响机器人的运动性能，甚至会因为吸附力过大不能行走或者吸附力过小而脱落，所以只能用于特定的材料场合。

实用新型内容

本实用新型针对现有的爬壁机器人的缺点，提出一种电磁吸附式的爬壁机器人。针对已有的采用永磁铁吸附的方式，本实用新型采用电磁吸附的方式，可通过改变电流大小改变电磁吸附力，这样可是机器人吸附在具有不同磁导率的不同材料场合，增加了机器人的使用范围。电磁吸附装置通过万向导轮与被吸附表面相接触。履带轮有自动张紧功能，可防止机器人在作业时发生掉履带轮的现象。机器人在执行吸附后，在地面上采用2.4G高频无线技术对机器人进行控制。该实用新型机器人能有效的在船舶或大型罐体等设备上行驶，将来可广泛用于探伤或者焊接等人工不易操作的场合。

为了达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种电磁吸附式爬壁机器人，包括驱动装置，电磁吸附装置和履带装置，所述驱动装置的两个步进电机安装在机器人壳的内部，分别通过联轴器与两个履带装置连接，四个电磁吸附装置分别通过螺母安装在十字支架的四个支架杆末端，所述十字支架与机器人壳之间通过立柱和调距螺母配合，所述控制装置和电源通过挡板与螺钉安装在机器人壳内部，后轮安装在机器人壳上作为辅助轮起到支撑作用，所述控制装置控制两个步进电机的转速从而控制机器人的前进，后退与转向；控制装置控制四个电磁吸附装置中电磁线圈的电流大小来控制电磁吸附力的大小。

所述电磁吸附装置包括支撑套筒，电磁线圈，线圈套筒，铁芯，万向联轴器，支撑轮，所述支撑套筒的外套筒与线圈套筒相配合，内套筒与外套筒之间通过支柱连接，内套筒与铁芯相配合，所述电磁线圈的线圈头为套在线圈套筒上的线圈的接线头，用于接通到电源，铁芯既有加强电磁感线效应的功能，同时与支撑轮通过万向联轴器相配合，起到支撑作用；电磁线圈通电后发生磁感应效应，能够吸附在有一定磁导率的金属材料上。

所述履带装置包括履带，主动轮，主动轮套盖，履带轮支架，张紧装置，张紧轮，承重轮；所述履带包覆在主动轮、张紧轮和三个承重轮外侧，所述履带轮支架通过主动轮套盖与主动轮相配合，张紧轮通过张紧装置与履带轮支架配合，其中张紧装置的弹簧根据履带的张力改变张紧轮的位置，起到张紧作用，张紧轮也起到导向轮作用，避免履带滑脱，三个承重轮与履带轮支架配合，起到机器人的部分承重作用。

控制装置包括上位机，运动控制器，无线通讯模块，传感器，地面遥控装置；所述上位机通过无线通讯模块给予运动控制器指令，运动控制器再控制步进电机的转动，实现机器人的前进，后退与转向。控制器还可控制电磁吸附装置中电磁线圈的电流大小控制吸附力的大小。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

该爬壁机器人采用电磁吸附的方式，电磁吸附力是可以控制的，可使该机器人有效地吸附在磁导率不同的金属材料上，这样机器人应用的场合会比较广泛。履带装置与吸附面之间的压力是可通过十字架与机器人壳之间的立柱和装配螺母调节，与电磁吸附力的大小无关，不会干扰到机器人的运动。

附图说明

图1为该机器人的结构示意图。

图2为机器人侧视图。

图3为机器人电磁吸附装置构***图。

图4为履带装置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进一步详细说明。

如图1所示，一种电磁吸附式爬壁机器人，包括驱动装置，电磁吸附装置和履带装置，其特征在于，所述驱动装置的两个步进电机1-A，1-B安装在机器人壳9的内部，分别通过联轴器3-A，3-B与两个履带装置2-A，2-B连接，四个电磁吸附装置4-A，4-B，4-C，4-D分别通过螺母安装在十字支架8的四个支架杆末端，所述十字支架8与机器人壳9之间通过立柱11和调距螺母10配合，所述控制装置6和电源7通过挡板与螺钉安装在机器人壳9内部，后轮5-A，5-B安装在机器人壳9上作为辅助轮起到支撑作用，所述控制装置6控制两个步进电机1-A，1-B的转速从而控制机器人的前进，后退与转向；控制装置6控制四个电磁吸附装置4-A，4-B，4-C，4-D中电磁线圈13的电流大小来控制电磁吸附力的大小。

如图2所示，十字支架8与机器人壳9之间用立柱11和调距螺母配合，履带装置与吸附表面的接触压力通过调整十字支架8与机器人壳9之间的距离实现的。

如图3所示，所述电磁吸附装置包括支撑套筒12，电磁线圈13，线圈套筒14，铁芯15，万向联轴器16，支撑轮17，所述支撑套筒12的外套筒12-A与线圈套筒14相配合，内套筒12-C与外套筒12-A之间通过支柱12-B连接，内套筒12-C与铁芯15相配合，所述电磁线圈13的线圈头13-B为套在线圈套筒14上的线圈13-A的接线头，用于接通到电源，铁芯15既有加强电磁感线效应的功能，同时与支撑轮17-A，17-B通过万向联轴器16相配合，起到支撑作用；电磁线圈13通电后发生磁感应效应，能够吸附在有一定磁导率的金属材料上。

如图4所示，所述履带装置包括履带18，主动轮19，主动轮套盖20，履带轮支架21，张紧装置22，张紧轮23，承重轮24；所述履带18包覆在主动轮19、张紧轮23和三个承重轮24外侧，所述履带轮支架21通过主动轮套盖20与主动轮19相配合，张紧轮23通过张紧装置22与履带轮支架21配合，其中张紧装置22的弹簧根据履带18的张力改变张紧轮23的位置，起到张紧作用，张紧轮23也起到导向轮作用，避免履带18滑脱，三个承重轮24与履带轮支架21配合，起到机器人的部分承重作用。

采用履带式可以增大机器人与工作面的摩擦力。步进电机通过联轴器和轴，带动主动轮19转动，分别控制两个步进电机的转速便可实现机器人的前进，后退和转向。

Claims

1.一种电磁吸附式爬壁机器人，包括驱动装置，电磁吸附装置和履带装置，其特征在于，所述驱动装置的两个步进电机（1-A，1-B）安装在机器人壳（9）的内部，分别通过联轴器（3-A，3-B）与两个履带装置（2-A，2-B）连接，四个电磁吸附装置（4-A，4-B，4-C，4-D）分别通过螺母安装在十字支架（8）的四个支架杆末端，所述十字支架（8）与机器人壳（9）之间通过立柱（11）和调距螺母（10）配合，控制装置（6）和电源（7）通过挡板与螺钉安装在机器人壳（9）内部，后轮（5-A，5-B）安装在机器人壳（9）上作为辅助轮起到支撑作用，所述控制装置（6）控制两个步进电机（1-A，1-B）的转速从而控制机器人的前进，后退与转向；控制装置（6）控制四个电磁吸附装置（4-A，4-B，4-C，4-D）中电磁线圈（13）的电流大小来控制电磁吸附力的大小。

2.根据权利要求1所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于，所述电磁吸附装置包括支撑套筒（12），电磁线圈（13），线圈套筒（14），铁芯（15），万向联轴器（16），支撑轮（17），所述支撑套筒（12）的外套筒（12-A）与线圈套筒（14）相配合，内套筒（12-C）与外套筒（12-A）之间通过支柱（12-B）连接，内套筒（12-C）与铁芯（15）相配合，所述电磁线圈（13）的线圈头（13-B）为套在线圈套筒（14）上的线圈（13-A）的接线头，用于接通到电源，铁芯（15）既有加强电磁感线效应的功能，同时与支撑轮（17-A，17-B）通过万向联轴器（16）相配合，起到支撑作用；电磁线圈（13）通电后发生磁感应效应，能够吸附在有一定磁导率的金属材料上。

3.根据权利要求1所述的电磁吸附式爬壁机器人，其特征在于，所述履带装置包括履带（18），主动轮（19），主动轮套盖（20），履带轮支架（21），张紧装置（22），张紧轮（23），承重轮（24）；所述履带（18）包覆在主动轮（19）、张紧轮（23）和三个承重轮（24）外侧，所述履带轮支架（21）通过主动轮套盖（20）与主动轮（19）相配合，张紧轮（23）通过张紧装置（22）与履带轮支架（21）配合，其中张紧装置（22）的弹簧根据履带（18）的张力改变张紧轮（23）的位置，起到张紧作用，张紧轮（23）也起到导向轮作用，避免履带（18）滑脱，三个承重轮（24）与履带轮支架（21）配合，起到机器人的部分承重作用。