[发明专利]一种偏心式万向平移磁吸爬壁机器人及其工作方式

说明书

一种偏心式万向平移磁吸爬壁机器人及其工作方式，其属于特种机器人的技术领域。该爬壁机器人采用偏心式设计，使本体无需掉头即可轻易地转换方向，大大减小了转向运动所需要的空间，提高了作业效率。同时，车轮及磁铁集成一体的设计使其在大曲率表面仍能正常工作，安装的U形永磁铁能够使其稳定地吸附在钢制物体表面。车轮式运动载体使机器人运动灵活，方便开展各种活动，例如钢制船体及大型储罐表面的喷漆、除锈、船体水下除污及船体探测等工作，极大地提高了机器人的工作效率，减轻了相关工作人员的负担。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种适用于船体及大型钢制储罐表面工作的爬壁机器人的运动机构。

技术背景

机器人是一种能够自动执行任务的机器装置。它不仅可以接受人类的遥控指挥，还可以自动运行预先编排的程序，或者可以根据以人工智能技术制定的规则采取行动。它的任务是协助或取代人类的工作，在生产制造业、建筑业或是高危职业中有着普遍的应用。由于爬壁机器人的研究和开发在工业上有着广阔的前景和良好的社会效益，因此自20世纪60年代日本率先开展这方面的研究以来，爬壁机器人的发展非常迅速，当今世界很多国家都在开展爬壁机器人的研究。很多工作环境都为曲面结构，例如大型储罐或者船体表面，由于曲面的原因，对爬壁机器人转向的灵活性要求很高，当机器人运动机构设计不合理时，极易影响机器人的工作效率。同时，在该类大型曲面上的一些作业如喷漆、除锈、船体水下除污等，需要机器人在特定的未作业区域（如喷漆作业，需要机器人在未喷涂区域运动，不能破坏漆面）或已作业区域（如船体水下除污，机器人在已清理的区域运动，则可以有效增加磁吸附力或真空吸附力）表面运动，而且机器人的回转半径的大小，也可能对作业精度和作业质量产生影响。

发明内容

针对以上不足，本发明设计一种偏心式万向平移磁吸爬壁机器人，机器人的运动机构偏心布置，目的在于使爬壁机器人在曲面作业时可以灵活转向，提高机器人的工作效率，减轻人员负担。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种偏心式万向平移磁吸爬壁机器人，它包括机身框架、主动轮组件和从动轮组件，机身框架采用四根方管上梁和四根方管下梁将两组主动轮组件与两组从动轮组件连接成四方形，两组主动轮组件不相邻处于对角位置；

所述主动轮组件把主动轮转向制动机构设置在车轮体下方，从动轮组件把从动轮制动机构设置在车轮体下方；所述车轮体采用空心轴通过上端轴承和下端轴承设置在车架立管内，空心轴的顶端设置顶盘，顶盘上方设置脱磁手柄，脱磁手柄的手柄凸轮连接磁铁提升杆的上端，磁铁提升杆穿过顶盘和空心轴的下端设置U形永磁铁；

所述主动轮转向制动机构中主动轮底盘设置在空心轴的下方，主动轮底盘下方一侧通过主动轮车轮夹板连接主动车轮，车轮电机通过车轮轴连接主动车轮；主动轮底盘上侧周向设置卡槽，主动轮电磁铁固定在车架立管上，锁杆的一端穿过主动轮电磁铁，锁杆的另一端与卡槽相配合，锁杆的外周设有主动轮弹簧，主动轮弹簧的一端作用在主动轮底盘上，其另一端作用在主动轮电磁铁上；

所述从动轮制动机构中从动轮底盘设置在空心轴的下方，从动轮底盘通过从动轮车轮夹板连接从动车轮，从动轮电磁铁固定在从动轮车轮夹板上，从动轮弹簧杆的一端穿过从动轮电磁铁，从动轮弹簧杆的另一端固定在磁铁块上，从动轮弹簧杆的外周设置从动轮弹簧，从动轮弹簧的一端作用在磁铁块上，从动轮弹簧的另一端作用在从动轮电磁铁上；

所述两组从动轮组件中的一组从动轮组件中空心轴与从动轮底板之间设有空心轴弹簧。

所述脱磁手柄的手柄凸轮基圆与顶盘上表面始终接触。

所述上端轴承和下端轴承采用能承受轴向力的滚动轴承。

所述的一种偏心式万向平移磁吸爬壁机器人的工作方式：

磁吸与脱磁模式：当把机器人放置在工作表面时，脱磁手柄处于立向的磁吸状态，脱磁手柄通过磁铁提升杆连接的U形永磁铁靠近曲面，机器人吸附在工作表面，完成磁吸模式；扳起脱磁手柄，脱磁手柄通过磁铁提升杆使U形永磁铁离开工作表面，完成脱磁模式；