一種磁力可控的磁性吸附模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種磁力可控的磁性吸附模塊。
【背景技術】
[0002]以攀爬機器人為例，目前的吸附方式主要分為磁力吸附和真空吸附。這兩種吸附方式各有其優缺點。對于攀爬導磁壁面而言，磁力吸附具有其優勢，不但無需真空發生器而能產生吸附力，而且基本不受壁面粗糙度的影響。，磁力吸附基本上可分為兩大類:電磁式和永磁式。電磁式吸附需要電力的供應，受電源供應的限制和意外斷電的危險。而傳統的永磁式吸附和脫附方式主要是靠電機驅動使永久磁鐵完成吸附和脫附過程。例如，日本日立制作所研制的八腳磁力吸附爬壁機器人和履帶式磁力吸附爬壁機器人，上海交通大學研制的磁輪式磁力吸附爬壁機器人等都是在不改變永磁鐵磁力大小的前提下，采用電機驅動使永磁鐵完成吸附和脫附動作。但是，這種吸附和脫附方式不僅對電機輸出力矩要求高，吸附和脫附過程緩慢，而且易產生顫振。
[0003]因此，針對目前傳統永磁式吸附方式的不足以及爬壁機器人和工業中的搬運作業等領域的需求，開發一種結構簡單、使用方便的永磁式磁力吸附模塊具有十分重要的現實意義。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種磁力可控的磁性吸附模塊，該模塊可應用于爬壁機器人和工業搬運等領域。本發明的磁力吸附模塊的執行單元為三個呈正三角形分布的磁力座。磁力座的磁力大小可通過旋轉其內部磁性元件來實現，例如，當旋鈕位于O度時，磁力座表現為無磁性，當旋鈕旋至90度時(可旋轉的最大角度值)，磁力座磁力達到最大值，并且磁力大小與旋轉的角度成正相關。因此，當吸附模塊要脫離壁面時，可使之無磁性；而當要接觸到壁面時，通過電機帶動旋鈕旋轉90度，使吸附模塊產生足夠大的磁力吸附在壁面上。同時，隨著磁力吸附模塊負載的增加，可更換磁力更大磁力座，因此適用負載范圍十分寬廣。
[0005]具體而言，本磁力可控的磁性吸附模塊的主要零部件包括主動同步帶輪、模塊連接座、雙面齒同步帶、主支架、從動同步帶輪、從動輪旋轉軸、壓緊軸、壓緊軸承、直流減速電機、磁力座、電機套筒、錐齒輪和旋轉桿。直流減速電機固定于主支架下方并與主動同步帶輪連接；三個從動同步帶輪依次通過從動輪旋轉軸、錐齒輪和旋轉桿分別與三個磁力座連接；三個磁力座呈正三角形分別固定于主支架下方，使之增大磁力吸附模塊的抗傾覆力矩，從而使吸附更加安全可靠；雙面齒同步帶的內外齒側分別與從動同步帶輪和主動同步帶輪嚙合；兩個壓緊軸承分別套于兩個壓緊軸上，而壓緊軸固定于主支架上方，通過調節壓緊軸的位置即可調整同步帶的松緊，從而實現主動同步帶輪與從動同步帶輪之間可靠的傳動；模塊連接座通過螺釘固定于主支架上方，作為與其它功能模塊連接的接口。
[0006]本發明提供的磁力可控的磁性吸附模塊的工作原理和過程如下:磁力吸附模塊作為一個獨立的功能性部件，可連接于爬壁機器人或者搬運機器臂的末端，作為末端執行部件。磁力吸附模塊的執行單元為三個呈正三角形分布的磁力座，該磁力座的磁力大小可通過旋轉磁力座內部磁性元件來實現，且磁力大小與旋轉的角度(最大旋轉角度為90度)成正相關。當磁力吸附模塊在機器臂的帶動下與導磁壁面接觸時，直流減速電機通過同步帶傳動帶動磁力座內部磁性元件旋轉90度，使三個磁力座的磁力最大，并配合磁力座下方的防滑膠墊，使爬壁機器人牢牢的吸附在壁面上。當磁力吸附模塊要與導磁壁面脫離時，可使電機反向帶動磁力座內部磁性元件旋轉90度，使得三個磁力座表現為無磁性，從而可以輕松地從壁面上平穩的脫離。本發明磁力吸附模塊可輕松迅速地完成吸附和脫附的整個過程，既充分利用了永久磁鐵的強磁性，又擁有類似電磁鐵的斷磁性特點，集永久磁鐵和電磁鐵的優點于一體。
[0007]本發明與現有技術相比具有如下優點:
1.結構簡單、使用方便、易于控制，可與其它功能性部件配合使用；
2.安全可靠，其吸附性不受外界的影響；
3.磁力大小可控，且可更換磁力座，適用負載范圍廣；
4.吸附和脫附過程迅速；
5.對驅動電機要求低，易于選型。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明的立體結構示意圖。
[0009]圖2是本發明中從動同步帶輪結構的爆炸圖。
[0010]圖3是本發明中磁力座結構的爆炸圖。
[0011]圖4是本發明的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、圖2所示，一種磁力可控的磁性吸附模塊，其主要零部件包括主動同步帶輪01、模塊連接座02、雙面齒同步帶03、主支架04、從動同步帶輪05、從動輪旋轉軸06、壓緊軸07、壓緊軸承08、外六角螺母09、直流減速電機10、磁力座11、電機套筒12、錐齒輪13、旋轉桿14、調整墊片15、旋轉桿固定座16、深溝球軸承17和軸承端蓋18。直流減速電機10固定于主支架04下方并與主動同步帶輪OI連接；三個從動同步帶輪05依次通過從動輪旋轉軸06、深溝球軸承17、軸承端蓋18、調整墊片15、錐齒輪13、旋轉桿14和旋轉桿固定座16，分別與三個磁力座11連接；三個磁力座11呈正三角形分別固定于主支架04下方，使之增大磁力吸附模塊的抗傾覆力矩，從而使吸附更加安全可靠；雙面齒同步帶03纏繞于三個從動同步帶輪05外側和主動同步帶輪01內側，并與它們嚙合；兩個壓緊軸07通過外六角螺母09固定于主支架04上方，且與主動同步帶輪01呈正三角形分布，正好與三個從動同步帶輪05錯開；壓緊軸承08分別套于兩個壓緊軸07上，通過調節壓緊軸07的位置來壓緊同步帶，使之更好的嗤合，從而實現主動同步帶輪01與從動同步帶輪05之間可靠的傳動；模塊連接座02通過內六角螺釘固定于主支架04上方，作為與其它功能模塊連接的接口。
[0013]如圖3和圖4所示，本發明提供的磁力可控的磁性吸附模塊的工作原理和過程如下:磁力吸附模塊作為一個獨立的功能性部件，可連接于爬壁機器人或者搬運機器臂的末端，作為末端執行部件。磁力吸附模塊的執行單元為三個呈正三角形分布的磁力座11，該磁力座11的磁力大小可通過旋轉磁力座11內部磁性元件來實現，且磁力大小與旋轉的角度(最大旋轉角度為90度)成正相關。當磁力吸附模塊在機器臂的帶動下與導磁壁面接觸時，直流減速電機10通過雙面齒同步帶03傳動帶動磁力座11內部磁性元件旋轉90度，使三個磁力座11的磁力最大，并配合磁力座11下方的防滑膠墊，使爬壁機器人牢牢的吸附在壁面上。而且，隨著爬壁機器人自身重量或負載的增加，可通過更換磁力更強的磁力座11來達到更大的磁力吸附力，實現一個吸附模塊可滿足不同負載的需求。當磁力吸附模塊要與導磁壁面脫離時，可使減速電機10反向帶動磁力座11內部磁性元件旋轉90度，使得三個磁力座11表現為無磁性，從而可以輕松地從壁面上平穩的脫離。本發明磁力吸附模塊可輕松迅速地完成吸附和脫附的整個過程，既充分利用了永磁鐵的強磁性，又擁有類似電磁鐵的斷磁性特點，集永久磁鐵和電磁鐵的優點于一體。
[0014]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種磁力可控的磁性吸附模塊，其特征在于:包括直流減速電機、主動同步帶輪、雙面齒同步帶、從動同步帶輪、從動輪旋轉軸、錐齒輪、壓緊軸承、壓緊軸、主支架、模塊連接座和磁力座，所述直流減速電機固定于主支架下方并與主動同步帶輪連接，三個從動同步帶輪通過錐齒輪分別與三個磁力座連接，三個磁力座呈正三角形分別固定于主支架下方，雙面齒同步帶的內側齒與三個從動同步帶輪嚙合，雙面齒同步帶的外側齒與三個主動同步帶輪嚙合，壓緊軸固定于主支架上方，壓緊軸承套于壓緊軸上，通過調節壓緊軸的位置來調整同步帶的松緊；模塊連接座通過螺釘固定于主支架上方。2.根據權利要求1所述的磁力可控的磁性吸附模塊，其特征在于:所述磁力座內部設有可改變磁力大小的磁性元件。3.根據權利要求2所述的磁力可控的磁性吸附模塊，其特征在于:三個磁力座磁性元件的轉動由同個直流減速電機通過同步帶和錐齒輪實現。4.根據權利要求1所述的磁力可控的磁性吸附模塊，其特征在于:所述磁力座下方的凹槽處設有防滑膠墊。
【專利摘要】本發明涉及一種磁力可控的磁性吸附模塊。該模塊主要包括直流減速電機、主動同步帶輪、雙面齒同步帶、從動同步帶輪、磁力座、主支架和模塊連接座等零部件。三個呈正三角形分布的磁力座安裝固定于主支架上，其磁性元件分別與三個從動同步帶輪連接。直流減速電機驅動主動同步帶輪、帶動三個從動同步帶輪使磁力座中的磁性元件旋轉一定角度，從而改變磁力座的磁力大小，實現吸附模塊對導磁材料的吸附和脫附。本發明裝置的優點在于：結構簡單、使用方便、易于控制、重量較輕、安全性好。該模塊可作為一個獨立的功能部件，與機械臂或其它功能性部件組合使用，例如雙足攀爬機器人或磁力搬運工業機器人等。
【IPC分類】B62D57/024, B25J15/06
【公開號】CN105151152
【申請號】CN201510687163
【發明人】管貽生, 吳文強, 楊宇峰, 李懷珠, 吳品弘
【申請人】佛山博文機器人自動化科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月22日