[发明专利]磁性吸盘及在磁性或可磁化材料表面自由行走机器人

说明书

本发明公开了一种磁性吸盘及在磁性或可磁化材料表面自由行走机器人，所述磁性吸盘为电磁吸盘(3)，电磁吸盘(3)包括电磁连接器(3‑1)、吸盘轴(3‑2)、柔性包裹体(3‑3)、连杆机构(3‑4)、小型电磁线圈(3‑5)、弹性铰接部(3‑6)；所述自由行走机器人，包括机器人本体(1)、机械臂(2)、电磁吸盘(3)、伺服电机组件(4)、主体框架(5)、储能系统(6)、控制器(7)；机器人通过带有磁性吸盘结构的机械臂，实现在磁性或可磁化材料表面自由行走。本发明构思巧妙，结构简单，为特种机器人领域提供了一种新的技术方案。

技术领域

本发明涉及一种磁性吸盘及在磁性或可磁化材料表面自由行走机器人。

背景技术

在工业生产中常需要某些作业装置能在在大型船体、大型罐体、大型球体、大型箱体、大型钢架结构建筑、大型料仓和大型炉体等表面进行移动作业，例如除锈、焊接、刷漆等。用人工来进行作业一般需要搭脚手架进行作业，这种方式非常的费时费力同时也存在着很大的风险。现有技术中的移动机器人其结构较为复杂，采用的磁性行走机构多是单磁铁结构，在有曲度或者有凹凸不平的表面行走时往往会导致吸盘吸附不牢固，现有技术中还有采用履带式结构的行走车，虽然其可以解决吸盘吸附不牢的问题，但是采用履带其结构更加复杂，重量负荷较大。

发明内容

本发明针对背景技术中提到的问题，设计了一种不同于以往结构的磁性吸盘及采用这种磁性吸盘在磁性或可磁化材料表面自由行走机器人，其技术方案为：

一种磁性吸盘，其特征是：所述磁性吸盘为电磁吸盘，所述电磁吸盘包括电磁连接器、吸盘轴、柔性包裹体、连杆机构、小型电磁线圈、弹性铰接部；所述电磁吸盘通过电磁连接器上部连接机械臂；所述吸盘轴上部与电磁连接器下部活动连接；所述吸盘轴下部连接有多个连杆机构，每个所述连杆机构的一端和所述吸盘轴弹性铰接，每个所述连杆机构另一端安装有所述小型电磁线圈，所述小型电磁线圈以所述吸盘轴为中心呈圆形矩阵或放射状排列；所述柔性包裹体将每个所述小型电磁线圈和所述连杆机构包裹为一个整体，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆一端与小型电磁线圈连接，另一端通过弹性铰接部与所述第二连杆一端连接；所述第二连杆另一端通过弹性铰接部与所述第三连杆一端连接；所述第三连杆另一端通过弹性铰接部与所述吸盘轴连接；所述弹性铰接部包括铰接轴和可恢复连接件。每个所述连杆机构均内置有导线为每个所述小型电磁线圈输送电能。

所述电磁连接器包括磁性堵头、套筒、弹簧、轴部线圈；磁性堵头为法兰结构，通过螺栓将所述套筒上部和所述机械臂连接起来；所述套筒下部具有向筒内的凸台结构，所述凸台结构和所述吸盘轴的轴凸台配合使得所述吸盘轴与套筒上下滑动连接；所述轴凸台上所述套筒内设置有轴部线圈和弹簧；所述弹簧套在所述轴部线圈外，其上端和下端分别抵住磁性堵头和所述轴凸台；所述轴部线圈固定在轴凸台上，在所述弹簧处于未压缩状态时不与磁性堵头接触。

优选的，所述柔性包裹体为高分子塑料材质；所述可恢复连接件为扭簧、拉簧或者是气弹簧。

优选的，所述小型电磁线圈的外部除底面外均包裹有磁屏蔽材料。

一种采用所述磁性吸盘的在磁性或可磁化材料表面自由行走机器人，其还包括：机器人本体、伺服电机组件、主体框架、储能系统、控制器；其特征是：所述主体框架为矩形结构，在所述矩形结构的主体框架上部的每个角上通过法兰安装有伺服电机组件；所述每个伺服电机组件中的动力输出轴连接一个机械臂的一端，所述机械臂的另一端下部连接有电磁吸盘，所述机械臂位于所述主体框架下部；所述主体框架上部中间安装有所述储能装置，所述储能装置上部安装有所述控制器，所述控制器上安装有天线；所述控制器与所述储能装置连接，所述储能装置通过导线分别与每个伺服电机组件和每个电磁吸盘连接，用于提供电能，所述控制器控制每个伺服电机组件和每个电磁吸盘的工作状态，所述主体框架中间下部安装有作业装置。

优选的，所述伺服电机组件包括驱动器、电机本体和减速箱；所述机械臂为空壳结构；所述储能装置包括锂电池组和电源管理电路。