[发明专利]一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人。

背景技术

大型船舶的船体和各种大型化工压力等都是由多块钢板焊接而成，存在数量众多的焊缝，由于需要长时间在高腐蚀和高压状态下工作，极易产生各种缺陷从而导致材料失效，严重威胁船舶及化工容器的安全工作。为保证船舶和压力容器能够在安全状态下运行，需要定期开展安全检测维修工作，而目前这些工作都是由人工借助无损探伤手段完成，工作量大，危险系数高。因此开发研制无损检测系统代替人工进行检测具有十分重要的现实意义和广阔的应用前景。

随着机器人技术的快速发展，无损检测爬壁机器人备受人们关注，各工业发达国家积极地进行理论和技术研究，并研制出了一些各具特色的壁面检测机器人。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人，本发明将机器人技术与在线无损检测相融合，不仅可以实现机器人在壁面的安全稳定行走，而且能有效的完成检测任务。

其技术方案为：

一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人，机器人本体主要包括底盘、主动永磁轮机构、万向永磁轮机构和可抗干扰的控制系统，

所述机器人本体的结构为：直流伺服电机4安装在涡轮蜗杆减速机6上，通过涡轮蜗杆减速机6的输出轴固定在底盘上，同步带轮1安装在涡轮蜗杆减速机6的输出轴上通过皮带与主动永磁轮5连接，主动永磁轮5通过轴连接到底盘2上，万向永磁轮3通过轴分别安装在底盘2的前方和后方，控制箱7固定在底盘2上；

环形永磁体53安装在主动永磁轮5的内部，铝合金同步51带安装在主动永磁轮5中心，尼龙轴承座54固定在两侧的轭铁52之间，深沟球轴承55的外圈与尼龙轴承座54配合，主动永磁轮5通过轴固定在底盘2上，由同步带轮带动主动永磁轮5转动；

永磁铁38安装在万向永磁轮3内，万向永磁轮3通过轮轴39固定在铝合金支架37上，主轴36将铝合金支架37和底盘2连接在一起，压缩弹簧34安装在弹簧挡板之间起缓冲作用，主轴36由轴承31、套筒32和轴承座33连接到底盘2上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明运用磁路设计原理和磁场仿真技术，结合现代永磁材料，研究设计了新型的永磁轮机构，使其具有结构紧凑、吸附力大、使用灵活的特点。

本发明设计一种新型的永磁轮行走吸附机构，通过使行走机构、吸附机构和抗倾覆机构相结合，在保证壁面爬行机器人能够安全行走的前提下具有灵活的全方位移动能力。

本发明设计的控制系统能够应对爬壁机器人复杂的工作环境和磁场的干扰，保证了爬壁机器人的稳定运行，同时实现了远程监控与操作。软件设计方面，通过编程本系统可以对机器人进行前进、后退以及顺时针、逆时针旋转控制，在工业母板系统上利用组态王6.52进行了监控界面的设计，主要包括图像显示部分和运动操作部分。通过图像采集卡传回的图像信息，可以了解作业现场环境和机器人爬行情况，进而通过屏幕操作按钮对机器人的运行进行实时调节。

附图说明

图1为壁面爬行机器人本体结构示意图；

图2为主动永磁轮结构示意图；

图3为万向永磁轮结构示意图，其中上图为万向永磁轮主视图，下图为万向永磁轮左视图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例来详细描述本发明的技术方案。

如图1所示，一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人，机器人本体主要包括底盘、主动永磁轮机构、万向永磁轮机构和可抗干扰的控制系统，所述机器人本体的结构为：直流伺服电机4安装在涡轮蜗杆减速机6上，通过涡轮蜗杆减速机6的输出轴固定在底盘上，同步带轮1安装在涡轮蜗杆减速机6的输出轴上通过皮带与主动永磁轮5连接，主动永磁轮5通过轴连接到底盘2上，万向永磁轮3通过轴分别安装在底盘2的前方和后方，控制箱7固定在底盘2上；

本发明通过主动永磁轮5和万向永磁轮3的吸附作用，可以保证爬壁机器人在钢制壁面稳定性走、转弯且不会倾覆。控制系统7可以实现远程监控与实时操作。本发明中的轮式行走吸附机构，主要包括两个主动永磁轮5和两个万向永磁轮3，主动永磁轮5分别安装在机器人底盘2两侧，万向永磁轮3安装在底盘2的前后，并且关于中心对称。主动永磁轮5由直流伺服电机4通过同步齿形带传动装置进行驱动，万向永磁轮3无驱动主要起辅助作用，保证机器人行走过程中不发生倾覆现象同时也保证了机器人转弯过程平稳顺利。