專利名稱：磁輪吸附式爬壁機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，特別是一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，屬于機(jī)器人
背景技術(shù)：
爬壁機(jī)器人作為高空作業(yè)的一種自動(dòng)裝置，其主要特點(diǎn)是能夠在垂直壁面上運(yùn)動(dòng)，完成缺陷檢測(cè)、噴漆等繁重危險(xiǎn)的工作。磁輪吸附式爬壁機(jī)器人是一種可控制的輪式移動(dòng)機(jī)器人，與常規(guī)的爬壁機(jī)器人不同，磁輪吸附式爬壁機(jī)器人靠磁輪的吸力吸附在筒壁。國(guó)內(nèi)有真空吸附和履帶式磁吸附的爬壁機(jī)器人研制成功的報(bào)道，但由磁輪吸附和爬行的爬壁機(jī)器人尚未見報(bào)道。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，周延武等人在《機(jī)器人》，2002年第1期，P6-11，撰文“Cleanbot-I型擦窗機(jī)器人的智能化技術(shù)”，該文介紹了此爬壁機(jī)器人本體采用全氣動(dòng)框架結(jié)構(gòu)，有X、Y二個(gè)方向的二個(gè)無(wú)桿氣缸既作為驅(qū)動(dòng)元件，同時(shí)又是機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)框架，X、Y方向的兩個(gè)氣缸的交替運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿X、Y二個(gè)方向的自主運(yùn)動(dòng)，在X氣缸的兩端各有一個(gè)毛刷，在X氣缸帶動(dòng)下沿左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成擦洗工作。在X、Y向氣缸上，分布有四組16個(gè)真空吸盤作為吸附裝置。該類機(jī)器人只適合真空吸附，在光滑表面上爬行，不符合筒壁爬行的要求。潘煥煥等人在《中國(guó)機(jī)械工程》，2000年，第4期，P372-37611，撰文“鍋爐水冷壁清掃、檢測(cè)爬壁機(jī)器人的研制”，該文介紹了用于鍋爐水冷壁清掃、檢測(cè)的永磁吸附履帶式爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人吸附功能是通過雙永磁吸附履帶來實(shí)現(xiàn)的，即在每條履帶上安裝有30塊永磁吸盤，其中每條履帶上至少同時(shí)有5塊吸盤與壁面處于良好的接觸狀態(tài)，從而使機(jī)器人貼附在壁面上。該機(jī)器人爬行速度最快為9m/min，負(fù)載能力最大為40Kg。但不符合靈活運(yùn)動(dòng)、高精度檢測(cè)的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，使其能吸附在筒壁，靈活運(yùn)動(dòng)，并能完成高精度檢測(cè)的功能，從而解決背景技術(shù)中存在的問題。該機(jī)器人具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括左輪結(jié)構(gòu)、支承架、檢測(cè)結(jié)構(gòu)、滾輪、碼盤、位置校正結(jié)構(gòu)、右輪結(jié)構(gòu)，其連接方式為左輪結(jié)構(gòu)和右輪結(jié)構(gòu)完全相同，對(duì)稱固定在支承架的兩側(cè)，給爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，檢測(cè)結(jié)構(gòu)固定在支承架的前邊，驅(qū)動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)，用于檢測(cè)筒壁的焊縫，滾輪和碼盤固定在支承架的中間，反映機(jī)器人前進(jìn)的距離，位置校正結(jié)構(gòu)連接在支承架最右側(cè)，可適應(yīng)壁面的曲率，繞支承架作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于校正機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中的位姿偏差。
左輪結(jié)構(gòu)包括第一電機(jī)、諧波減速器、第一同步齒輪、第一同步齒輪帶、第二同步齒輪、第二同步齒輪帶、磁輪、連接板，其連接方式為第一電機(jī)與諧波減速器由鍵聯(lián)結(jié)，諧波減速器由螺釘固定在支承架上，第一同步齒輪與諧波減速器緊配合，第一同步齒輪帶緊套在第一同步齒輪上，用來傳遞運(yùn)動(dòng)，第二同步齒輪、第一同步齒輪與磁輪固定在同一軸上，兩磁輪由連接板聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架上，第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)由第一同步齒輪帶傳遞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)第二同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)由第二同步齒輪帶傳遞運(yùn)動(dòng)，兩磁輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。右輪結(jié)構(gòu)和左結(jié)構(gòu)完全相同。
檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括第二電機(jī)、減速器、第三同步齒輪、滑塊、導(dǎo)軌、第三同步齒輪帶，其連接方式為第二電機(jī)與減速器由鍵聯(lián)結(jié)，減速器與第三同步齒輪由鍵聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架左側(cè)，導(dǎo)軌也用螺釘固定在支承架上，第三同步齒輪帶緊套在第三同步齒輪上，滑塊由第三同步齒輪帶帶動(dòng)，沿著導(dǎo)軌來回移動(dòng)。
位置校正結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)板、傳感器，其連接方式為轉(zhuǎn)動(dòng)板用螺釘固定在支承架上，可繞著支承架做微小轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器用螺釘固定在轉(zhuǎn)動(dòng)板上，隨著機(jī)器人本體一起運(yùn)動(dòng)，用于校正機(jī)器人的位姿。
本發(fā)明針對(duì)爬壁機(jī)器人筒壁檢測(cè)焊縫的任務(wù)要求，設(shè)計(jì)了該磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，并在筒壁焊縫檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)得到很好應(yīng)用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。工作時(shí)，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)諧波減速器減速，帶動(dòng)第一同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)由第一同步齒輪帶傳遞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)第二同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)由第二同步齒輪帶傳遞運(yùn)動(dòng)，左面兩磁輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同理，右面兩磁輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速器減速，第三同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第三同步齒輪帶轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)固定在第三同步齒輪帶上的滑塊沿著導(dǎo)軌來回移動(dòng)，完成檢測(cè)動(dòng)作。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明是在分析爬壁機(jī)器人用于焊縫檢測(cè)、高精度的任務(wù)要求后而設(shè)計(jì)的一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)靈活運(yùn)動(dòng)及高精度的要求。該機(jī)器人具有一定的對(duì)稱性，靈活性好，重量輕，已在石油筒壁焊縫檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)得到很好的應(yīng)用。
圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括左輪結(jié)構(gòu)1、支承架2、檢測(cè)結(jié)構(gòu)3、滾輪4、碼盤5、位置校正結(jié)構(gòu)6、右輪結(jié)構(gòu)7，其連接方式為左輪結(jié)構(gòu)1和右輪結(jié)構(gòu)7完全相同，對(duì)稱固定在支承架2的兩側(cè)，給爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，檢測(cè)結(jié)構(gòu)3固定在支承架2的前邊，驅(qū)動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)，用于檢測(cè)筒壁的焊縫，滾輪4和碼盤5固定在支承架2的中間，反映機(jī)器人前進(jìn)的距離，位置校正結(jié)構(gòu)6連接在支承架2最右側(cè)，其可適應(yīng)壁面的曲率，繞支承架2作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于校正機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中的位姿偏差。
左輪結(jié)構(gòu)1包括電機(jī)8、諧波減速器9、同步齒輪10、同步齒輪帶11、同步齒輪12、同步齒輪帶13、磁輪14、連接板15，其連接方式為電機(jī)8與諧波減速器9由鍵聯(lián)結(jié)，諧波減速器9由螺釘固定在支承架2上，同步齒輪10與諧波減速器9緊配合，同步齒輪帶11緊套在同步齒輪10上，同步齒輪12、同步齒輪10與磁輪14固定在同一軸上，兩磁輪14由連接板15聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架2上。
檢測(cè)結(jié)構(gòu)3包括電機(jī)16、減速器17、同步齒輪18、滑塊19、導(dǎo)軌20、同步齒輪帶21，其連接方式為電機(jī)16與減速器17由鍵聯(lián)結(jié)，減速器17與同步齒輪18由鍵聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架2左側(cè)，導(dǎo)軌20也用螺釘固定在支承架2上，同步齒輪帶21緊套在同步齒輪18上，滑塊19由同步齒輪帶21帶動(dòng)，沿著導(dǎo)軌20來回移動(dòng)。
位置校正結(jié)構(gòu)6包括轉(zhuǎn)動(dòng)板22、傳感器23，其連接方式為轉(zhuǎn)動(dòng)板22用螺釘固定在支承架2上，傳感器23用螺釘固定在轉(zhuǎn)動(dòng)板22上。
權(quán)利要求
1.一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，包括支承架(2)、滾輪(4)、碼盤(5)，其特征在于還包括左輪結(jié)構(gòu)(1)、檢測(cè)結(jié)構(gòu)(3)、位置校正結(jié)構(gòu)(6)、右輪結(jié)構(gòu)(7)，其連接方式為左輪結(jié)構(gòu)(1)和右輪結(jié)構(gòu)(7)相同，對(duì)稱固定在支承架(2)的左右側(cè)，檢測(cè)結(jié)構(gòu)(3)固定在支承架(2)的前邊，滾輪(4)和碼盤(5)固定在支承架(2)的中間，位置校正結(jié)構(gòu)(6)連接在支承架(2)最右側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，其特征是，左輪結(jié)構(gòu)(1)包括電機(jī)(8)、諧波減速器(9)、同步齒輪(10)、同步齒輪帶(11)、同步齒輪(12)、同步齒輪帶(13)、磁輪(14)、連接板(15)，其連接方式為電機(jī)(8)與諧波減速器(9)由鍵聯(lián)結(jié)，諧波減速器(9)由螺釘固定在支承架(2)上，同步齒輪(10)與諧波減速器(9)緊配合，同步齒輪帶(11)緊套在同步齒輪(10)上，同步齒輪(12)、同步齒輪(10)與磁輪(14)固定在同一軸上，兩磁輪(14)由連接板(15)聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架(2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，其特征是，檢測(cè)結(jié)構(gòu)(3)包括電機(jī)(16)、減速器(17)、同步齒輪(18)、滑塊(19)、導(dǎo)軌(20)、同步齒輪帶(21)，其連接方式為電機(jī)(16)與減速器(17)由鍵聯(lián)結(jié)，減速器(17)與同步齒輪(18)由鍵聯(lián)結(jié)，用螺釘固定在支承架(2)左側(cè)，導(dǎo)軌(20)也用螺釘固定在支承架(2)上，同步齒輪帶(21)緊套在同步齒輪(18)上，滑塊(19)由同步齒輪帶(21)帶動(dòng)，沿著導(dǎo)軌(20)來回移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁輪吸附式爬壁機(jī)器人，其特征是，位置校正結(jié)構(gòu)(6)包括轉(zhuǎn)動(dòng)板(22)、傳感器(23)，其連接方式為轉(zhuǎn)動(dòng)板(22)用螺釘固定在支承架(2)上，傳感器(23)用螺釘固定在轉(zhuǎn)動(dòng)板(22)上。
全文摘要
一種磁輪吸附式爬壁機(jī)器人屬于機(jī)器人領(lǐng)域。本發(fā)明包括左輪結(jié)構(gòu)、支承架、檢測(cè)結(jié)構(gòu)、滾輪、碼盤、位置校正結(jié)構(gòu)、右輪結(jié)構(gòu)，左輪結(jié)構(gòu)和右輪結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱固定在支承架的兩側(cè)，檢測(cè)結(jié)構(gòu)固定在支承架的前邊，滾輪和碼盤固定在支承架的中間，位置校正結(jié)構(gòu)連接在支承架最右側(cè)，其可適應(yīng)壁面的曲率，繞支承架作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中校正機(jī)器人的位姿。本發(fā)明可完成石油筒壁等危險(xiǎn)環(huán)境中的焊縫檢測(cè)。該類機(jī)器人靈活性強(qiáng)、精度高，已在筒壁焊縫檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中得到很好應(yīng)用。由于該類機(jī)器人采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，重量輕，便于維修和攜帶。
文檔編號(hào)B25J5/00GK1559759SQ200410016429
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者費(fèi)燕瓊, 趙錫芳, 王建平 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)