一种伸缩旋臂式爬壁机器人的制作方法

本技术是一种伸缩旋臂式爬壁机器人，属于爬壁机器人领域。

背景技术：

1、随着国家基础建设深入开展，钢铁等导磁性材料应用于各类大型装备，如风电塔筒、化工储罐和大型船舶等。这些装配在长年使用过程中，会出现锈蚀、油漆脱落、焊缝开裂等状况，为保障装备的安全运转，业主每年都会投入大量的人力物力对装备进行定期检测、清洗、喷涂等维护作业。这些维护任务往往需要人工进行高空作业，不仅风险系数极高，而且存在劳动强度大、效率低、维护成本高等问题。因此，需要可以在垂直导磁壁面上进行爬行，替代人工进行作业的爬壁机器人系统。

2、磁吸附爬壁机器人的设计主要解决不同曲率曲面的适应性与爬行机构问题。目前爬壁机器人主要采用永磁吸附履带式结构或轮式结构。履带式结构比较复杂，虽然与壁面接触面积较大，但在曲面上转向不够灵活。轮式结构比较简单、直行转弯灵活，但与壁面接触面积较小，在曲面上转弯容易发生打滑。目前市面上无论是履带式还是轮式结构的爬壁机器人，曲面适应能力有限，在大曲率导磁壁面上跌落风险很大。

3、综上所述，现有爬壁机器人普遍存在曲面适应能力和越障能力较差，为了提高爬壁机器人性能导致结构过于复杂和制造成本较高等问题。

4、本实用新型提供一种伸缩旋臂式爬壁机器人新型爬壁机器人，通过支撑臂末端电磁铁吸附在垂直导磁壁上，电磁铁与手臂通过球笼式万向节柔性连接，可调整角度，在一定程度上解决了对不同曲率导磁壁面的适应问题。本实用新型涉及的爬壁机器人通过支撑手臂的伸缩和旋转实现爬壁机器人向前和左右移动，与履带式和轮式爬壁机器人相比，结构简单，制造成本低，而且移动也比较灵活。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种伸缩旋臂式爬壁机器人。

2、为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

3、一种伸缩旋臂式爬壁机器人，包括遥控器、机器人控制器、伸缩旋臂、电磁铁系统，所述机器人控制器位于机器人壳体内部，所述伸缩旋臂位于所述机器人壳体的两侧，所述伸缩旋臂由旋转模块和伸缩模块组成，所述旋转模块包括动力件、减速器和旋转法兰，所述动力件的一端与所述机器人壳体连接，所述动力件的另一端与所述减速器连接，所述减速器通过所述旋转法兰与伸缩模块连接，所述伸缩模块的输出端与所述电磁铁系统连接。

4、进一步地，同侧的两个所述动力件分别为主旋转模块和从旋转模块，所述主旋转模块为伺服电机，所述伺服电机的输出端设有电机轴，所述电机轴与所述减速器连接。

5、进一步地，所述从旋转模块为主动同步轮和从动同步轮，所述主动同步轮固定在电机轴上，所述主动同步轮通过同步带和所述从动同步轮连接，所述从动同步轮固定在从动轴上，所述从动轴与所述减速器连接。

6、进一步地，所述伸缩模块包括外壳、伺服驱动板、减速电机、滚珠丝杠和移动杆，所述外壳与所述旋转法兰连接，所述外壳上设有所述减速电机，所述外壳远离所述减速电机一侧开设有容纳槽，所述容纳槽内部设有所述滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述减速电机的输出端连接，所述滚珠丝杠上螺纹连接有滑块，所述滑块上连接有移动杆，所述移动杆的端部贯穿至所述外壳的外侧，所述外壳上设有所述伺服驱动板。

7、进一步地，所述电磁铁系统包括手臂末端电磁铁和底盘电磁铁，所述底盘电磁铁位于所述机器人壳体的底部，所述手臂末端电磁铁为四个，且分别位于四个所述伸缩旋臂的端部，所述手臂末端电磁铁通过球笼式万向节和所述移动杆连接。

8、进一步地，所述手臂末端电磁铁和所述底盘电磁铁两者的外表面均设有环形板，所述环形板底部外表面均呈十字形安装四颗万向滚珠，所述环形板底部开设有与所述万向滚珠相配合的收纳槽，所述收纳槽内顶部设有弹簧，所述万向滚珠位于所述弹簧的下方，所述万向滚珠的底部通过所述收纳槽的底部开口贯穿至所述环形板的下方。

9、进一步地，所述机器人控制器包括主控板、无线接收模块和二合一伺服驱动器，所述机器人壳体上开设有与所述主控板、所述无线接收模块和所述二合一伺服驱动器三者相配合的机舱，所述机舱的开口处设有舱门板，所述主控板由通讯模块、控制模块和电源模块组成。

10、进一步地，所述遥控器包括遥控器壳体，所述遥控器壳体内部设有指令模块、无线发射模块和电池，所述遥控器壳体上设有摇杆、开关和遥控器指示灯。

11、进一步地，所述机器人壳体上设有电源开关、指示灯和无线通讯天线。

12、本实用新型的有益效果：

13、本实用新型打破了传统的履带式和轮式爬壁机器人结构设计，同时相较于运动控制复杂的多关节腿足式爬壁机器人，本实用新型涉及的爬壁机器人结构和运动控制更简单，爬壁时重心更低更稳定，可应用于各类垂直和倒悬导磁性壁面，如常见的风电塔筒、大型储罐壁面、船舶壁面等。

14、本实用新型提供的爬壁机器人通过控制四条手臂旋转角度和伸缩量来实现在垂直导磁壁上竖向和横向上的移动，结构设计简单，制造成本低，能够满足在垂直导磁壁上竖向和横向上的移动。

15、本实用新型提供的爬壁机器人通过手臂末端柔性连接、可调整角度的电磁铁吸附在导磁壁上，可适应不同曲率的导磁壁面，进而能够在大曲率、焊缝凸起导磁面上爬行，并可代替人工进行高空作业，比如对风电塔筒、储罐、船舶壁面进行检测、除锈、喷漆等作业。

16、本实用新型通过环形板、万向滚珠和弹簧的设计，可以通过弹簧释放的弹力推动来控制万向滚珠的外露高度，即，当电磁铁处于断电状态，电磁铁与导磁壁之间没有吸附力，此时弹簧压缩力较小，万向滚珠外露高度为0.5-0.8cm，电磁铁与导磁壁无接触；当电磁铁处于通电状态时，电磁铁与导磁壁之间产生吸附力，此时弹簧压缩力较大，万向滚珠回缩，电磁铁紧贴在导磁壁上。

技术特征：

1.一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，包括遥控器、机器人控制器、伸缩旋臂、电磁铁系统，所述机器人控制器位于机器人壳体内部，所述伸缩旋臂位于所述机器人壳体的两侧，所述伸缩旋臂由旋转模块(5)和伸缩模块(6)组成，所述旋转模块(5)包括动力件、减速器(16)和旋转法兰(17)，所述动力件的一端与所述机器人壳体连接，所述动力件的另一端与所述减速器(16)连接，所述减速器(16)通过所述旋转法兰(17)与伸缩模块(6)连接，所述伸缩模块(6)的输出端与所述电磁铁系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，同侧的两个所述动力件分别为主旋转模块和从旋转模块，所述主旋转模块为伺服电机(15)，所述伺服电机(15)的输出端设有电机轴，所述电机轴与所述减速器(16)连接。

3.根据权利要求2所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述从旋转模块为主动同步轮和从动同步轮，所述主动同步轮固定在电机轴上，所述主动同步轮通过同步带和所述从动同步轮连接，所述从动同步轮固定在从动轴上，所述从动轴与所述减速器(16)连接。

4.根据权利要求3所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩模块(6)包括外壳、伺服驱动板、减速电机(14)、滚珠丝杠(13)和移动杆，所述外壳与所述旋转法兰(17)连接，所述外壳上设有所述减速电机(14)，所述外壳远离所述减速电机(14)一侧开设有容纳槽，所述容纳槽内部设有所述滚珠丝杠(13)，所述滚珠丝杠(13)与所述减速电机(14)的输出端连接，所述滚珠丝杠(13)上螺纹连接有滑块，所述滑块上连接有移动杆，所述移动杆的端部贯穿至所述外壳的外侧，所述外壳上设有所述伺服驱动板。

5.根据权利要求4所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述电磁铁系统包括手臂末端电磁铁(7)和底盘电磁铁(11)，所述底盘电磁铁(11)位于所述机器人壳体的底部，所述手臂末端电磁铁(7)为四个，且分别位于四个所述伸缩旋臂的端部，所述手臂末端电磁铁(7)通过球笼式万向节和所述移动杆连接。

6.根据权利要求5所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述手臂末端电磁铁(7)和所述底盘电磁铁(11)两者的外表面均设有环形板，所述环形板底部外表面均呈十字形安装四颗万向滚珠(12)，所述环形板底部开设有与所述万向滚珠(12)相配合的收纳槽，所述收纳槽内顶部设有弹簧，所述万向滚珠(12)位于所述弹簧的下方，所述万向滚珠(12)的底部通过所述收纳槽的底部开口贯穿至所述环形板的下方。

7.根据权利要求6所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述机器人控制器包括主控板(8)、无线接收模块(9)和二合一伺服驱动器(10)，所述机器人壳体上开设有与所述主控板(8)、所述无线接收模块(9)和所述二合一伺服驱动器(10)三者相配合的机舱(4)，所述机舱(4)的开口处设有舱门板，所述主控板(8)由通讯模块、控制模块和电源模块组成。

8.根据权利要求7所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述遥控器包括遥控器壳体，所述遥控器壳体内部设有指令模块、无线发射模块和电池，所述遥控器壳体上设有摇杆、开关和遥控器指示灯。

9.根据权利要求8所述的一种伸缩旋臂式爬壁机器人，其特征在于，所述机器人壳体上设有电源开关(1)、指示灯(2)和无线通讯天线(3)。

技术总结本技术提供一种伸缩旋臂式爬壁机器人，包括遥控器、机器人控制器、伸缩旋臂、电磁铁系统，所述机器人控制器位于机器人壳体内部，所述伸缩旋臂位于所述机器人壳体的两侧，所述伸缩旋臂由旋转模块和伸缩模块组成，所述旋转模块包括动力件、减速器和旋转法兰，所述动力件的一端与所述机器人壳体连接，所述动力件的另一端与所述减速器连接。本技术具有如下的有益效果：本技术打破了传统的履带式和轮式爬壁机器人结构设计，同时相较于运动控制复杂的多关节腿足式爬壁机器人，本技术涉及的爬壁机器人结构和运动控制更简单，爬壁时重心更低更稳定，可应用于各类垂直和倒悬导磁性壁面，如常见的风电塔筒、大型储罐壁面、船舶壁面等。技术研发人员：何先龙,马斌,张思源受保护的技术使用者：河北振创电子科技有限公司技术研发日：20240123技术公布日：2024/7/9