一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及爬壁机器人制造技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人。


背景技术：

2.目前，磁吸附爬壁机器人相关的行走机构需要具备两个最基本的功能：可以在导磁壁面上吸附和移动作业。其中，吸附力强并且转向灵活是技术关键，机器提供磁吸附力，使其可靠吸附在壁面上，从安全考虑要求吸附力要大；但吸附力大，就会导致移动行走阻力大，机器的移动作业能力就差，吸附力强和转向灵活两者较难同时具备。
3.现有的磁吸附爬壁机器人相关的行走机构领域主要以履带式和磁轮式两类为主导，履带式行走机构优点是吸附力较强，缺点是行走时需拔起履带后方的磁铁，无法在天花板上和凸凹不平的壁面上行走，需要动力大，行走阻力大，速度不稳不均，转向困难，越障能力差。而磁轮式行走机构以圆形磁钢作滚动的轮系，优点是转向灵活，所需动力小，缺点是圆形磁钢的强大磁场在两个端面上，而圆周上磁力很小，吸附力差，负重量小，磁利用率低。
4.因此，本领域技术人员亟需提供一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，具备磁吸附能力强、重载量大、行走自如、转向灵活、动力要求小并且工作效率高的优点，可在各种地形上行走转向，代替人工携带较重的工具在各种复杂的高空导磁壁面上或导磁天花板上工作。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的提供一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，具备磁吸附能力强、重载量大、行走自如、转向灵活、动力要求小并且工作效率高的优点，可在各种地形上行走转向，代替人工携带较重的工具在各种复杂的高空导磁壁面上或导磁天花板上工作。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，包括：机壳、机架中轴、中轴销、凹轴外套、凹轴、连接轴、凸轴、凸轴外套、马达以及组合磁轮系统；所述机架中轴通过中轴销连接凹轴外套，所述凹轴固定在所述凹轴外套的端面，并通过所述连接轴和所述凸轴连接，所述凸轴固定在所述凸轴外套的端部，所述凸轴外套内嵌设所述马达，所述组合磁轮系统至少为两组，分别安装在所述机壳的两侧，所述马达用于驱动所述组合磁轮系统运动，以使爬壁机器人前进、后退或转向。
7.优选的，所述组合磁轮系统包括多个磁轮组、齿轮变速箱、齿轮动力轴、过桥变速齿轮以及齿磁轮轴；所述齿轮动力轴通过连接套与所述马达连接，所述齿磁轮轴的两侧分别设有所述磁轮组，当所述马达转动时，带动所述齿轮动力轴转动并传动所述过桥变速齿轮，所述过桥变速齿轮传动所述齿磁轮轴并带动所述磁轮组转动。
8.优选的，所述磁轮组为四个，所述齿磁轮轴为两根，两个所述磁轮组分别安装在一根齿磁轮轴的两端。
9.优选的，所述磁轮组包括导磁金属轮和永磁磁钢，所述导磁金属轮和永磁磁钢间隔分布，同时所述导磁金属轮接触壁面，所述永磁磁钢不接触壁面。
10.优选的，所述齿轮变速箱包括变速箱机架和两端夹板，两端夹板上安装所述齿轮动力轴，所述齿轮变速箱的两侧安装四个磁轮组。
11.优选的，所述组合磁轮系统通过法兰套入外管连接固定，所述外管嵌设所述凸轴外套。
12.优选的，所述机架中轴通过多个固定轴安装在所述机壳上。
13.优选的，所述固定轴上套设柔性弹簧，所述柔性弹簧的上端抵靠在所述机壳的内壁上，所述柔性弹簧的下端抵靠在所述机架中轴的圆周面上。
14.优选的，所述机壳上设有多个滚珠地脚以及加强支撑。
15.本实用新型的技术效果和优点：
16.1、本实用新型提供的组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，磁吸附力强，可在天花板以及凸凹不平的导磁壁面上携带除锈、喷漆、探伤等工具作业，能全方位自由行走，原地360度任意转向，代替人工携带较重的工具在各种复杂的高空导磁壁面上或导磁天花板上工作；
17.2、本实用新型中可携带更重的工具在壁面上工作，采用模块化设计、组合方面、载重力大，可带较重的工具在导磁垂直壁面和天花板上代替人工高效率工作，实施后可产生良好的经济效益和社会效益；
18.3、本实用新型采用组合磁轮系统，组合后的导磁金属轮可以在导磁壁面上产生强大的磁闭合磁路，由于滚动时磁闭合磁路的磁通密度是不变的，所以磁轮组在灵活滚动时吸附力不会降低，不仅磁吸附力大，同时行走阻力小，且行走时只有导磁金属轮接触壁面而永久磁钢不接触壁面，因此可有效的保护永久磁钢；
19.4、本实用新型中的凹轴固定在凹轴外套端面，通过连接轴和凸轮轴连接，当壁面凸凹不平时，两端组合磁轮系统在行走时有一定的径向角度可以调节；
20.5、本实用新型中的凹轴外套另一端面和机架中轴通过机架中轴销连接，当壁面有一定的内外弧度时，两端组合磁轮系统具有一定的纬向调节范围，壁面凸凹不平时，可以柔性调节达到组合磁轮吸附行走时的可靠性。
附图说明
21.图1为本实用新型中组合磁轮系统的主视图；
22.图2为本实用新型中组合磁轮系统的剖视图；
23.图3为本实用新型中组合磁轮系统的侧视图；
24.图4为本实用新型中组合磁轮系统的俯视图；
25.图5为本实用新型中组合轮式重载磁吸附爬壁机器人的主视图；
26.图6为本实用新型中组合轮式重载磁吸附爬壁机器人的侧视图；
27.图7为本实用新型中组合轮式重载磁吸附爬壁机器人的俯视图。
28.附图标记为：
29.齿轮变速箱1、齿轮动力轴2、磁轮组3、两端夹板4、变速箱机架5、过桥变速齿轮6、导磁金属轮7、永磁磁钢8、齿磁轮轴9、法兰10、连接套11、外管12、马达13、凸轴外套14、凸轴
15、凹轴16、连接轴17、凹轴外套18、柔性弹簧19、固定轴20、机架中轴21、中轴销22、机壳23、滚珠地脚24、加强支撑25。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图5-7所示，本实用新型提供了一种组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，包括：机壳23、机架中轴21、中轴销22、凹轴外套18、凹轴16、连接轴17、凸轴15、凸轴外套18、马达13以及组合磁轮系统；机架中轴21通过中轴销22连接凹轴外套18，凹轴16固定在凹轴外套18的端面，并通过连接轴17和凸轴15连接，凸轴15固定在凸轴外套14的端部，凸轴外套14内嵌设马达13，组合磁轮系统至少为两组，分别安装在机壳23的两侧，马达13用于驱动组合磁轮系统运动，以使爬壁机器人前进、后退或转向。
32.本实用新型中的凹轴16固定在凹轴外套18的端面，通过连接轴17和凸轴15连接，目的是当壁面凸凹不平时两端磁轮组3在行走时，凸轴15和凹轴16作为活动关节有一定的径向角度可以调节。凹轴外套18另一端面和机架中轴21通过机架中轴销22连接，作用是当壁面有一定的内外弧度时两端磁轮组3也有一定的纬向调节范围，达到壁面凸凹不平时可以柔性调节达到组合磁轮3吸附行走时的可靠性。
33.本实施例中的固定轴20上套设柔性弹簧19，柔性弹簧19的上端抵靠在机壳23的内壁上，柔性弹簧19的下端抵靠在机架中轴21的圆周面上。通过柔性弹簧19将固定轴20和中轴21中间平台连接，当磁吸附爬壁机器人在凸凹不平的壁面行走时，柔性弹簧可消除两者硬连接。
34.此外，机架中轴21通过多个固定轴20安装在机壳23上，机壳23上设有多个滚珠地脚24以及加强支撑25；平台通过滚珠地脚24作为支撑使平台上携带的工具保持相对的稳定性。
35.本实用新型解决了磁吸附爬壁机器人转向困难和在凸凹壁面上行走的技术难题，具有极高的实用性；本实用新型体积小巧，组合方面，结构紧凑，工作面全，是机器人领域理想的行走平台。
36.本实用新型中的凹轴16固定在凹轴外套18端面，通过连接轴17和凸轴15连接，当壁面凸凹不平时，两端组合磁轮系统在行走时有一定的径向角度可以调节；本实用新型中的凹轴外套18另一端面和机架中轴21通过机架中轴销22连接，当壁面有一定的内外弧度时，两端组合磁轮系统具有一定的纬向调节范围，壁面凸凹不平时，可以柔性调节达到组合磁轮吸附行走时的可靠性。
37.本实用新型中可携带更重的工具在壁面上工作，采用模块化设计、组合方面、载重力大，可带较重的工具在导磁垂直壁面和天花板上代替人工高效率工作，实施后可产生良好的经济效益和社会效益。
38.如图1-4所示，组合磁轮系统包括多个磁轮组3、齿轮变速箱1、齿轮动力轴2、过桥变速齿轮6以及齿磁轮轴9；齿轮动力轴2通过连接套11与马达13连接，齿磁轮轴9的两侧分
别设有磁轮组3，当马达13转动时，带动齿轮动力轴2转动并传动过桥变速齿轮6，过桥变速齿轮6传动齿磁轮轴9并带动磁轮组3转动。
39.本实施例中的组合磁轮系统通过法兰10套入外管12连接固定，外管12嵌设凸轴外套14。本实施例中的磁轮组3为四个，齿磁轮轴9为两根，两个磁轮组3分别安装在一根齿磁轮轴9的两端。
40.如图2所示，磁轮组3包括导磁金属轮7和永磁磁钢8，导磁金属轮7和永磁磁钢8间隔分布，同时导磁金属轮7接触壁面，永磁磁钢8不接触壁面。本实用新型采用组合磁轮系统，组合后的导磁金属轮可以在导磁壁面上产生强大的磁闭合磁路，由于滚动时磁闭合磁路的磁通密度是不变的，所以磁轮组在灵活滚动时吸附力不会降低，不仅磁吸附力大，同时行走阻力小，且行走时只有导磁金属轮接触壁面而永久磁钢不接触壁面，因此可有效的保护永久磁钢。
41.其中，齿轮变速箱1包括变速箱机架5和两端夹板4，两端夹板4上安装齿轮动力轴2，齿轮变速箱2的两侧安装四个磁轮组3。
42.综上所述，本实用新型提供的组合轮式重载磁吸附爬壁机器人，磁吸附力强，可在天花板以及凸凹不平的导磁壁面上携带除锈、喷漆、探伤等工具作业，能全方位自由行走，原地360度任意转向，代替人工携带较重的工具在各种复杂的高空导磁壁面上或导磁天花板上工作。
43.最后，以上所述仅为本实用新型的优选实施例和非优选的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。