[发明专利]一种永磁吸附爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种基于磁盘吸附方式的机器人。

背景技术

当前，管道运输作为一种效率高、成本低的传送方式，在通讯、石油、化工、电力等行业应用越来越广泛。在管道的使用过程中，因腐蚀、压力以及其它外力损伤，往往不可避免地造成管壁出现各种程度的破损。如此一来，一旦监控到管壁出现损坏，需要及时予以更换，否则会酿成严重事故。

考虑到绝大多数的管道环境通常操作人员无法直接接触，管道作业一般采用机器人来实施。根据管道机器人的作业方式来分，一类是行走机器人，另一类是爬壁机器人。由于行走机器人结构复杂、技术难度大且适应性和稳定性差，而爬壁机器人的适应性和稳定性较强，目前的重点研究领域聚焦于爬壁机器人。其按吸附功能可分为真空吸附和磁盘吸附，以磁吸附方式为例，磁体可以是电磁体，也可以是永磁体，电磁体式维持吸附需要给电磁体提供电能，但控制较方便，而永磁体式不受断电的影响，使用安全可靠。

在现有技术中，一种爬壁机器人是采用永磁体磁盘作为磁吸附功能，来检测和修理管道。该爬壁机器人使用该磁盘作为驱动轮，再附加两个旋转轮来辅助调节方向，进行爬壁作业。由于磁盘可自由地绕垂直轴旋转，以便机器人能够曲面作业，此外，该磁盘结构还可产生较理想的吸附重量比，从而减轻结构的整体重量。但是该爬壁机器人的磁盘与壁面所成角度是固定不变的，从而导致磁吸附力不能变化，因此该爬壁机器人无法解决壁面吸附和移动作业之间的矛盾。另外，现有的爬壁机器人仍然存在质量较大，面向工程化应用还不够灵活等问题。

发明内容

针对现有技术中的永磁吸附爬壁机器人在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新型的吸附式爬壁机器人

依据本发明的一个方面，提供了一种永磁吸附爬壁机器人，包括底盘、主电机和车体，车体和主电机均安装在底盘上，其中所述底盘包括第一机座以及固定在第一机座上圆周且均匀分布的三个轮模块，第一机座下方圆周均匀分布三个磁铁，磁铁设置在磁盘法兰和磁铁毂中，磁盘法兰通过磁盘柱连接在第一机座上，在第一机座的中心固定有空心轴，空心轴上套有四个深沟球轴承，每两个球轴承连接一个尼龙齿轮且球轴承之间间隔以第二轴承挡并固定位置，其中上面的齿轮连接联轴器，联轴器通过转轴法兰与电机轴连接；所述主电机通过电机法兰固定在空心轴上，且在第一机座的底部设置电机盖用以盖住电机，在电机法兰下面设置有第一轴承挡用以顶住下面的轴承；所述永磁吸附爬壁机器人还包括主电机离合器，具有离合器吸盘部分和离合器线圈部分，所述离合器吸盘部分固定在电机法兰上，所述离合器线圈部分固定在承重板上并连接吊夹及吊环螺栓，所述承重板以螺栓固定在保持架上，保持架上方设置有车体上盖且保持架下方设置轴承，与保持架对应的机座位置上设置轴承和轴承环，所述车体连接在轴承环上。

在其中的一实施例，所述永磁吸附爬壁机器人还包括车轮转向电机，安装于保持架与电机座的连接位置，减速机轴连接锥齿轮并啮合另一垂直方向的锥齿轮，其键连接在转向轴上并用设置在保持架上的轴承扶正，转向轴下端设置于固定在第一机座上的轴承组件内并在其下部键连接一个直齿轮，当车轮需转向时，动力通过锥齿轮传递到转向轴上，直齿轮啮合空心轴上的大齿轮并将动力传递到所述轮模块从而实现车轮转向。

在其中的一实施例，所述永磁吸附爬壁机器人还包括车体转向电机，安装于第一机座与电机座的连接位置，减速机轴连接齿轮用以啮合车体上的软齿条，当车体需转向时，动力通过齿轮传递到软齿条从而实现车体转向。

在其中的一实施例，所述永磁吸附爬壁机器人还包括金属光栅，与电机轴固定连接，藉由光电传感器接收金属光栅的位置信息从而检测车体旋转。

在其中的一实施例，轮模块底部的车轮连接锥齿轮，车轮的轮中心连接轮轴，轮轴上设置有轴承和轴承挡，轮轴两端分别设置在轴承座和轮架上，轴承座连接轮架，轮架外部连接固定在第一机座上的轴承，轮架上部连接轮模块的上盖，轮架与轮模块的上盖之间夹持齿轮，轮模块的上盖上部连接空心轴承挡，其内外均设置有推力轴承，固定在空心轴承挡上的推力轴承上方设置第二机座，第二机座连接固定在第一机座上的轴承座使得整个轮模块的位置得以平衡固定，第二机座通过支架和保持架连接，在轮模块的中心有一轴，轴上部设置齿轮毂及齿轮，轴下部键连接齿轮并啮合轮模块上的另一根轴上部的齿轮，轴下部连接的齿轮与车轮上的齿轮啮合，车轮上的齿轮设置有防尘盖。