[发明专利]一种直角坐标系金属壁面工作爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种直角坐标系金属壁面工作爬壁机器人。

背景技术

在船舶工业中，为了延长船舶的使用寿命，保证船舶的安全航行，船舶必须定期进坞进行修理，金属爬壁机器人广泛应用于船舶进坞修理过程的除锈，喷漆等。同样，在核工业中，金属爬壁机器人广泛应用于对核废液储罐进行检查、测厚及焊缝探伤等；在石化工业中，金属爬壁机器人主要应用于对储存罐的内外表面进行检查、除锈或喷漆等；此外，爬壁机器人还广泛应用于建筑行业，消防部门，电力行业等。

基于吸盘式电磁铁吸附原理，在通电状态下产生强大的电磁吸力，使机器人吸附在金属壁面，断电时，磁性消失，机器人可自由移动。该电磁铁结构合理、紧凑，吸盘式电磁铁线圈置于软磁材料外壳之中并以环氧浇封，具有体积小、吸力大、牢固、可靠、全密封、环境适应性强等特点，该系列电磁铁可进行远程操作，动作简单灵敏，功能稳定可靠。现有爬壁机器人主要采用的是永磁铁轮式机构，其载重小，不适合船舶、核工业以及石化工业中大型金属壁面的工作。

发明内容

针对现有爬壁机器人负载能力小，越障能力差的局限性，本发明目的在于提供一种金属壁面工作爬壁机器人。此爬壁机器人采用吸盘式电磁铁产生吸引力吸附于船舶表面，采用齿轮齿条机构实现机器人的行走功能，采用直线电机实现机器人的越障功能，采用球铰机构实现电磁铁与金属壁面的平稳接触，能够承载较大重量，托运大型机械手工作，这大大超过了现有爬壁机器人的载重。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种直角坐标系金属壁面工作爬壁机器人，包括框架、固定滑块、直线导轨、支撑架、齿条、齿轮、直线电机、支撑柱、支撑板、球铰、电磁铁、带轮、皮带、减速器、电机、螺钉、转轴、轴承、转轴固定板，在所述框架的四条边框上安装有16个固定滑块，每两个固定滑块为一组，与一条直线导轨相配合，使得直线导轨能够沿固定滑块滑动，框架的每条边框均有两条直线导轨平行安装；在所述框架的每条边框的两条直线导轨之间安装有两根转轴，转轴上端安装有带轮，转轴下端通过轴承安装有齿轮；在所述框架的每条边框的两条直线导轨之间还安装有转轴固定板，转轴固定板采用六个脚架固定在框架上，用来固定转轴的下端，改善转轴的受力情况；所述直线导轨下部安装有支撑架，支撑架为U型，其水平方向一侧通过螺钉安装有齿条，与齿轮啮合，支撑架底部安装有八根支撑柱，支撑柱上安装有支撑板，支撑板能够沿支撑柱上下移动，在支撑架的空腔中安装有两个直线电机，直线电机活动端与支撑板固定连接，直线电机转动带动支撑板上下移动，爬壁机器人的足部结构为多个球铰依次固定在支撑板上，球铰下部安装有电磁铁，球铰带动电磁铁进行小范围的转动，以适应曲线壁面；所述框架正面安装有多个带轮，两根皮带内外分开布置，安装于框架正面，皮带通过带轮转向围成封闭的一圈，两个电机分别通过减速器连接内外圈的两个带轮，分别驱动水平和垂直两个运动方向的齿轮转动，在框架的每条边框的相邻两个齿轮中间通过带轮增加皮带的包角。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：

1.机器人的控制简单，只需要控制电机的正反转，便可实现机器人两个自由度的行走。

2.机器人的结构简单，机器人成矩形，对称分布，每一个方向都只有固定滑块、直线导轨、直线电机、支撑板、电磁铁等零件，结构简单。

3.机器人具有优越的越障能力，机器人的支撑板类似于脚掌，行走中摆动足与支撑足的相互交替，有利于越障。

4.机器人足部采用球铰，能够调整电磁铁位置，使电磁铁很好的与弧度小的曲面贴合，使机器人吸附可靠行走稳定。

5.机器人工作时吸附可靠，在行走状态下工作时，机器人有两排支撑板电磁铁吸附，在定点状态下工作时，机器人可有多排支撑板电磁铁吸附，大大增加了吸附力，使机器人吸附性能更好，工作更稳定。

6.本发明立足于负载能力大、工作效率高、吸附性能好、控制简单、驱动灵活，在金属壁面工作等方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是爬壁机器人的本体结构图。

图2是爬壁机器人底侧视图（隐藏转轴固定板）。

图3是爬壁机器人腿部足部机构示意图。

图4是爬壁机器人齿轮齿条机构。

图5是爬壁机器人皮带传动示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行进一步的描述。