一种爬壁机器人浮动磁瓦结构及采用该浮动磁瓦结构的爬壁机器人的制作方法

本发明涉及一种爬壁机器人浮动磁瓦结构，尤其涉及一种轮式爬壁机器人采用永磁吸附的爬壁机器人浮动磁瓦结构及采用该浮动磁瓦结构的爬壁机器人，属于特种作业机器人。

背景技术：

1、机器人作为未来最可能代替人工操作的装置，可以适用于多种环境工作，例如：水下、垂直壁面等多种人类难以操作的工作空间。特别是与海洋船舶装备、大型石化装备等的结合，来解决金属钢板的锈蚀检测、清洗、打磨、除锈、涂装等需求的作业机器人将是未来的发展趋势。

2、在现有技术中，爬壁机器人的永磁吸附单元一般都是固定安装到机器人本体上，虽然可以满足机器人的吸附要求，但由于需要预留一定的磁体与金属壁面间隙，导致无法最大化的发挥永磁吸附单元的吸附特性，更重要的是由于磁体与金属壁面间隙一般在2mm以内，导致机器人在行进过程中，磁体容易与不规则的焊缝发生碰撞。固定连接的磁体也使得爬壁机器人的整体越障性能较差，越障高度有限。

3、另外，现有技术中，也公开了一些具有越障功能的爬壁机器人，例如：申请号为：202010822552 .6，名称为一种具备可消磁磁轮的爬壁机器人的中国专利申请，它公开了在机器人行走部件与车架之间设置越障关节组件，使机器人具备更好的越障性能，其结构设计复杂，可靠性差，再例如：申请号为：202111120658 .2 ，名称为一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人的中国专利申请，它是在机器人本体上固定板的底部固定连接有越障组件，使其通过越障组件使得爬壁机器人具备越过障碍物的性能，但是其越障组件是设置在前轮上的，其缺陷是：前轮浮动且后轮固定的方式，使其前后稳定性不一致，导致吸附可靠性差，尤其是当遇到较大的障碍时会产生严重的颠簸问题，带来设备无法有效吸附的风险。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，安装方便，安全可靠并能自适应不规则金属壁面的爬壁机器人浮动磁瓦结构及采用该浮动磁瓦结构的爬壁机器人。

2、为了解决上述技术问题，本发明的爬壁机器人浮动磁瓦结构，包括一块位于框架底板下方的连接板、两个一字排列的横向弹性伸缩组件以及与两个所述横向弹性伸缩组件呈十字交叉布置的两个纵向弹性伸缩组件，每个横向弹性伸缩组件和每个所述纵向弹性伸缩组件均固定安装在连接板的底部，两个横向弹性伸缩组件的底部具有能够相对横向弹性伸缩组件浮动的永磁吸附单元，永磁吸附单元能够在常规工作状态下与工作面吸附的同时与横向弹性伸缩组件分离；两个纵向弹性伸缩组件还分别与框架底板配合安装并能够在永磁吸附单元处于常规工作的状态下带动连接板与框架底板分离，当永磁吸附单元遇到障碍时能够通过所述横向弹性伸缩组件和纵向弹性伸缩组件的动作以此实现对障碍的全向适应。

3、所述框架底板上设置有安装孔，两个所述纵向弹性伸缩组件分别具有用于穿过连接板后与框架底板配合安装的纵向连接部，所述安装孔与纵向弹性伸缩组件的连接部之间具有能够使纵向弹性伸缩组件摆动的间隙，所述纵向连接部能够穿过框架底板的安装孔后并通过压帽压在框架底板的顶部。

4、两个所述纵向伸缩组件和两个所述横向伸缩组件均采用螺栓固定连接在连接板上。

5、所述永磁吸附单元包括磁体底板、磁体底板上固定安装的磁瓦以及在磁体底板上固定安装的位于磁瓦外的保护罩。

6、所述磁体底板上设置有串接孔，两个所述横向伸缩组件分别具有与磁体底板配合安装的横向连接部，所述串接孔与横向弹性伸缩组件的横向连接部之间具有能够使横向弹性伸缩组件摆动的间隙，所述横向连接部能够穿过串接孔后并通过螺帽压在磁体底板的底部。

7、所述横向伸缩组件包括与连接板固定连接的横向套筒、安置在横向套筒内的横向压缩弹簧、作为横向连接部的横向伸缩杆以及固定安装在横向套筒底部的横向法兰，所述横向伸缩杆的顶部一侧设置有横向限位台，所述横向压缩弹簧套装在横向伸缩杆上并压在横向限位台与横向法兰的上端面之间，所述横向伸缩杆穿过磁体底板的串接孔后与所述螺帽旋接。

8、所述纵向伸缩组件包括通过纵向法兰与连接板固定连接的纵向套筒、作为所述纵向连接部的纵向伸缩杆以及安置在纵向套筒内的纵向压缩弹簧，所述纵向伸缩杆的底部一侧设置有纵向限位台，所述纵向压缩弹簧套装在纵向伸缩杆上并压在纵向限位台与纵向法兰的下端面之间，所述纵向伸缩杆穿过框架底板的安装孔后与所述压帽旋接。

9、所述保护罩具有利于越障的圆弧底面结构。

10、一种采用上述爬壁机器人浮动磁瓦结构的爬壁机器人，包括机器人主体、设置在机器人主体底部的主体底板、固定连接在主体底板上的减速机以及与减速机配合的驱动电机，机器人主体的前侧设置有两个由所述减速机和驱动电机驱动的爬壁轮，所述机器人主体的后侧设置有两个阻尼万向轮，两个所述阻尼万向轮之间安装有所述至少一个后置的浮动磁瓦结构，两个所述爬壁轮之间同样至少安装有一个前置的浮动磁瓦结构。

11、所述机器人主体的前侧设置有控制箱，所述控制箱的底部安装有一个附加的浮动磁瓦结构。

12、本发明的优点是：

13、（1）通过设置的两个横向弹性伸缩组件以及与两个横向弹性伸缩组件呈十字交叉布置的两个纵向弹性伸缩组件构成的浮动单元，该浮动单元能够使永磁吸附单元工作在常态下与工作面吸附的同时与横向弹性伸缩组件分离，同时使连接板与框架底板分离，由此可以在永磁吸附单元遇到障碍时能够通过横向弹性伸缩组件和纵向弹性伸缩组件的动作以此实现对障碍的全向适应，其结构设计十分巧妙，使用安全可靠并能使爬壁机器人在行进过程中，浮动磁瓦始终与金属壁面贴合，最大化的利用磁瓦的吸附力，同时浮动磁瓦可以自适应不规则金属壁面，实现磁体的越障功能要求，进而使机器人的越障能力得以提高。

14、（2）通过分别对横向伸缩组件和纵向伸缩组件进行相应的结构设计，不但巧妙地利用了相应的安装结构和压缩弹簧实现两个关键部分的分离，在遇到不规则焊缝的全向自适应调节，由此为自适应调整提供了可行性，而且可以有效对金属壁面进行吸附，保证了使用的可靠性和稳定性，另外，其结构设计合理，制造容易、安装方便，制造成本也很低。

15、（3）将其安装在爬壁机器人上并且使整个爬壁机器人的磁瓦分布呈三排布置，其合理的布局方式，大大提高了其在金属壁面上的越障能力，同时可最大限度的发挥出永磁吸附单元的吸附特性，安全可靠。

技术特征：

1.一种爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：包括一块位于框架底板（1）下方的连接板（2）、两个一字排列的横向弹性伸缩组件（3）以及与两个所述横向弹性伸缩组件呈十字交叉布置的两个纵向弹性伸缩组件（4），每个所述横向弹性伸缩组件（3）和每个所述纵向弹性伸缩组件（4）均固定安装在连接板的底部，两个所述横向弹性伸缩组件（1）的底部具有能够相对横向弹性伸缩组件浮动的永磁吸附单元（5），所述永磁吸附单元（5）能够在常规工作状态下与工作面吸附的同时与横向弹性伸缩组件分离；两个所述纵向弹性伸缩组件（4）还分别与框架底板（1）配合安装并能够在所述永磁吸附单元（5）处于常规工作的状态下带动连接板（2）与框架底板（1）分离，当所述永磁吸附单元（5）遇到障碍时能够通过所述横向弹性伸缩组件和纵向弹性伸缩组件的动作以此实现对障碍的全向适应。

2.按照权利要求1所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述框架底板（1）上设置有安装孔（6），两个所述纵向弹性伸缩组件（4）分别具有用于穿过连接板后与框架底板（1）配合安装的纵向连接部，所述安装孔（6）与纵向弹性伸缩组件的连接部之间具有能够使纵向弹性伸缩组件摆动的间隙，所述纵向连接部能够穿过框架底板的安装孔后并通过压帽（7）压在框架底板的顶部。

3.按照权利要求1或2所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：两个所述横向伸缩组件（3）和两个所述纵向伸缩组件（4）均采用螺栓固定连接在连接板（2）上。

4.按照权利要求3所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述永磁吸附单元（5）包括磁体底板（5-1）、磁体底板（5-1）上固定安装的磁瓦（5-2）以及在磁体底板（5-1）上固定安装的位于磁瓦（5-2）外的保护罩（5-3）。

5.按照权利要求4所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述磁体底板（5-1）上设置有串接孔（5-4），两个所述横向伸缩组件（3）分别具有与磁体底板（5-1）配合安装的横向连接部，所述串接孔（5-4）与横向弹性伸缩组件的横向连接部之间具有能够使横向弹性伸缩组件摆动的间隙，所述横向连接部能够穿过串接孔（5-4）后并通过螺帽（8）压在磁体底板的底部。

6.按照权利要求5所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述横向伸缩组件（3）包括与连接板（2）固定连接的横向套筒（3-1）、安置在横向套筒内的横向压缩弹簧（3-2）、作为横向连接部的横向伸缩杆（3-4）以及固定安装在横向套筒（3-1）底部的横向法兰（3-3），所述横向伸缩杆（3-4）的顶部一端设置有横向限位台，所述横向压缩弹簧（3-2）套装在横向伸缩杆上并压在横向限位台与横向法兰（3-3）的上端面之间，所述横向伸缩杆（3-4）穿过磁体底板（5-1）的串接孔后与所述螺帽（8）旋接。

7.按照权利要求2所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述纵向伸缩组件（4）包括通过纵向法兰（4-1）与连接板（2）固定连接的纵向套筒（4-2）、作为所述纵向连接部的纵向伸缩杆（4-4）以及安置在纵向套筒内的纵向压缩弹簧（4-3），所述纵向伸缩杆（4-4）的底部一侧设置有纵向限位台，所述纵向压缩弹簧（4-3）套装在纵向伸缩杆上并压在纵向限位台与纵向法兰（4-1）的下端面之间，所述纵向伸缩杆（4-4）穿过框架底板的安装孔后与所述压帽旋接。

8.按照权利要求4、5或6所述的爬壁机器人浮动磁瓦结构，其特征在于：所述保护罩（5-3）具有圆弧底面结构。

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述爬壁机器人浮动磁瓦结构的爬壁机器人，其特征在于：包括机器人主体、设置在机器人主体底部的主体底板（9）、固定连接在主体底板（9）上的减速机（10）以及与减速机配合的驱动电机（11），所述机器人主体的前侧设置有两个由所述减速机（10）和驱动电机（11）驱动的爬壁轮（12），所述机器人主体的后侧设置有两个阻尼万向轮（13），两个所述阻尼万向轮之间安装有所述至少一个后置的如权利要求1所述的浮动磁瓦结构，两个所述爬壁轮（12）之间同样至少安装有一个前置的如权利要求1所述的浮动磁瓦结构。

10.按照权利要求9所述的爬壁机器人，其特征在于：所述机器人主体的前侧设置有控制箱（13），所述控制箱（13）的底部安装有一个附加的如权利要求1所述的浮动磁瓦结构。

技术总结本发明公开了一种爬壁机器人浮动磁瓦结构，包括一块位于框架底板下方的连接板、两个一字排列的横向弹性伸缩组件以及与两个所述横向弹性伸缩组件呈十字交叉布置的两个纵向弹性伸缩组件，每个横向弹性伸缩组件和每个所述纵向弹性伸缩组件均固定安装在连接板的底部，两个横向弹性伸缩组件的底部具有能够相对横向弹性伸缩组件浮动的永磁吸附单元；两个纵向弹性伸缩组件还分别与框架底板配合安装并能够在所述永磁吸附单元处于常规工作的状态下带动连接板与框架底板分离。有益效果是：浮动磁瓦始终与金属壁面贴合，最大化的利用磁瓦的吸附力，大大提高了其越障能力，同时可最大限度的发挥出永磁吸附单元的吸附特性，安全可靠。技术研发人员：赵飞,黄小凤,朱政宇,赵浩博,柏小冉,胡敏受保护的技术使用者：镇江市高等专科学校技术研发日：技术公布日：2024/11/14