[实用新型]一种基于内平衡原理的吸附力可调节永磁间隙吸附装置

说明书

一种基于内平衡原理的吸附力可调节永磁间隙吸附装置，包括吸附力调节机构、永磁间隙吸附机构和内平衡弹簧机构；吸附力调节机构与机器人本体固定连接，永磁间隙吸附机构置于机器人本体下方并与吸附力调节机构连接，内平衡弹簧机构固装于机器人本体下方，并与永磁间隙吸附机构连接。本实用新型克服了现有永磁吸附装置吸附力不可调节的缺点，实现了永磁吸附装置吸附力的调节；采用内平衡原理，在不影响装置吸附性能的同时，有效限制了吸附力调节需要的驱动力矩。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域。

背景技术

吸附装置是实现爬壁机器人壁面稳定、安全作业的核心部件。现有爬壁机器人常用的吸附装置根据吸附原理可分为负压吸附和磁吸附，其中，永磁吸附装置由于具有结构小、吸附力大、无需提供能源等特点，而被铁磁环境下工作的爬壁机器人广泛采用。

现有的永磁吸附装置主要有永磁间隙式、永磁轮式和永磁履带式，这些永磁吸附装置通常不具备吸附力调节功能，为了使机器人具有足够的负载能力携带作业工具在壁面稳定作业，永磁吸附装置的吸附力需要被设计的足够大，然而过大的吸附力会增加机器人的转向阻力，限制机器人运动的灵活性，且不利于机器人从壁面取下。

申请号CN201310424613.3记载了“一种吸附力可调永磁吸附间隙吸附装置”，通过磁铁调节手柄转动凸轮，改变永磁吸附装置和导磁工件之间的气隙，从而实现磁吸附力的调节。

该专利申请虽然实现了磁吸附力的调节，但其所采用的磁路磁能利用率不高，磁吸附装置体积大，只适用于增加机器人的附着力，而不适合作为爬壁机器人的吸附装置。

申请号CN201010289541.2记载了一种“磁吸附力可调的爬壁机器人用轮式越障机构”涉及到了一种磁吸附力可调节的永磁吸附装置，通过丝杆机构控制永磁吸附装置与壁面之间的距离，实现磁吸附力的调节。

该专利申请虽然通过丝杆机构实现了磁吸附装置吸附力的调节，但在吸附力调节的过程中，吸附力作用在螺母上，在螺母与丝杆之间会产生很大的摩擦力，且随着吸附力的增大，摩擦力也会加大，这将要求驱动电机需要具有足够大的驱动力矩克服摩擦力实现丝杆机构的驱动，从而造成驱动电机的重量和体积较大，不利于爬壁机器人的轻型化和小型化，同时也会使得机器人的能耗增加，降低了机器人的续航时间。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于内平衡原理的吸附力可调节永磁间隙吸附装置，该装置能够实现磁吸附力的调节，且在不影响装置吸附性能的同时，能够有效限制磁吸附力调节所需的驱动力矩。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

本实用新型所述的一种基于内平衡原理的吸附力可调节永磁间隙吸附装置，包括吸附力调节机构、永磁间隙吸附机构和内平衡弹簧机构。吸附力调节机构与机器人本体固定连接，永磁间隙吸附机构置于机器人本体下方并与吸附力调节机构连接，内平衡弹簧机构固装于机器人本体下方，并与永磁间隙吸附机构连接。

所述的吸附力调节机构包括丝杆轴承座、丝杆、锁紧螺母以及螺母。其中：丝杆轴承座固装在机器人本体上，丝杆一端套装在丝杆轴承座上，锁紧螺母套装在丝杆上，并与丝杆轴承座抵靠，螺母套装在丝杆下方，并与永磁间隙吸附机构固定连接。

所述的永磁间隙吸附机构包括：两个窄永磁体、两个宽永磁体、轭铁、三个隔磁铝块、两个支撑板以及两个限位铝板。其中：两个窄永磁体分别置于轭铁底面两侧，两个宽永磁体分别置于轭铁底面中部，三个隔磁铝块分别置于上述四个永磁体之间并与轭铁固定连接，两个支撑板分别置于两个窄永磁体外侧并与轭铁固定连接，两个限位铝板分别固装于轭铁前后两端面。

所述的内平衡弹簧机构包括：两个连接板、四组第一弹簧机构和四组第二弹簧机构。其中：两个连接板分别固装于机器人本体下方的两侧，四组第一弹簧机构分别固装于两个连接板的外侧，四组第二弹簧机构分别固装于两个连接板的内侧。