專利名稱：一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(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，特別是一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，屬于機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁吸附爬壁機(jī)器人是特種機(jī)器人的一種，是一種設(shè)計(jì)用來在惡劣、危險(xiǎn)、極限情況下、在導(dǎo)磁壁面上進(jìn)行特定作業(yè)如焊接、打磨、檢查、檢測等的一種自動(dòng)化機(jī)械裝置，越來越受到人們的重視。目前磁吸附爬壁機(jī)器人已在核工業(yè)、石化工業(yè)、建筑工業(yè)、消防部門、造船業(yè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。
爬壁機(jī)器人必須具有兩個(gè)基本功能壁面吸附功能和移動(dòng)功能。但是，這兩者又是矛盾的機(jī)器人的負(fù)載能力越強(qiáng)，要求爬壁機(jī)器人和導(dǎo)磁壁面間的吸附力越大，但這也造成了爬壁機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力越大，爬壁機(jī)器人的吸附能力和移動(dòng)性能是矛盾的。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的磁吸附爬壁機(jī)器人主要有磁足式爬壁機(jī)器人，磁輪式爬壁機(jī)器人，履帶式磁吸附爬壁機(jī)器人。
磁足式爬壁機(jī)器人是靠磁足提供的吸附力吸附在壁面上，由于其行走特點(diǎn)決定了其吸附力必須可調(diào)，多采用電磁鐵提供吸附力，如日本日立公司研制的八足磁吸附爬壁機(jī)器人。足式爬壁機(jī)器人步法控制比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)靈活性不好。另外，采用電磁鐵提供吸附力，需要消耗電能，且存在意外斷電造成的安全隱患。
磁輪式爬壁機(jī)器人是靠磁輪的吸附力吸附在導(dǎo)磁壁面上。申請日為2004年1月5日、申請?zhí)枮?0041006429.6的專利文獻(xiàn)涉及的“磁輪吸附式爬壁機(jī)器人”，其特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)靈活性較好，但是由于磁輪的有效吸附面積小，磁能利用率不高，負(fù)載能力較差。
履帶式磁吸附爬壁機(jī)器人是靠安裝在履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的吸塊吸附在導(dǎo)磁壁面上。申請日為2000年1月26日、申請?zhí)枮?0200795.9的專利文獻(xiàn)涉及的“履帶式永磁爬壁機(jī)構(gòu)”，其特點(diǎn)是負(fù)載能力強(qiáng)，但是其運(yùn)動(dòng)靈活性較差，特別是在進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于履帶和導(dǎo)磁壁面之間接觸面積大，轉(zhuǎn)向阻力大，轉(zhuǎn)向半徑大，轉(zhuǎn)向靈活性差。
綜上所述，現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人或者是運(yùn)動(dòng)靈活性較好而負(fù)載能力差，或者是負(fù)載能力強(qiáng)而運(yùn)動(dòng)靈活性差，未能較好地解決爬壁機(jī)器人移動(dòng)和吸附的矛盾，綜合性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)在運(yùn)動(dòng)靈活性和負(fù)載能力兩方面綜合性能的不足，解決爬壁機(jī)器人吸附和移動(dòng)的矛盾，設(shè)計(jì)一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，使其在具有強(qiáng)負(fù)載能力的同時(shí)，能在壁面上靈活運(yùn)動(dòng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
本發(fā)明提供了一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，包括輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁吸附裝置，所述的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底盤、安裝在底盤上的由電機(jī)和減速器組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪對稱布置，采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，依靠驅(qū)動(dòng)輪的差速實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；所述的永磁吸附裝置安裝在所述底盤上，所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙。
本發(fā)明的一種改進(jìn)為所述爬壁機(jī)器人還包括輔助支撐輪，其對稱安裝在所述永磁吸附裝置或底盤上。
在本發(fā)明中，所述的永磁吸附裝置包含多個(gè)吸附單元，每個(gè)吸附單元由兩塊永磁體和一塊軛鐵組成乙型磁路；所述的各吸附單元排列組合或耦合設(shè)置，使得所述吸附裝置上各永磁體磁極按行、列交叉布置，即相鄰磁極的極性互不相同。
在本發(fā)明中，經(jīng)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述吸附單元的永磁體厚度是永磁體寬度的0.4～0.6倍。所述的吸附單元的軛鐵厚度是永磁體厚度的0.8～1.2倍。所述的吸附單元上兩永磁體間距是實(shí)際應(yīng)用工作氣隙的1～1.5倍。
在本發(fā)明中，所述吸附單元永磁體采用沿高度方向磁化的矩形永磁體，永磁體選用高性能永磁材料。
在本發(fā)明中，所述軛鐵采用純鐵或低碳鋼制造。
在本發(fā)明中，所述驅(qū)動(dòng)輪分為兩組，每組驅(qū)動(dòng)輪由一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；同一組驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)包含至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，所述同一組內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪之間通過同步帶或鏈輪相連，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的同步。
在本發(fā)明中，所述輔助支撐輪均采用在運(yùn)動(dòng)時(shí)和導(dǎo)磁壁面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦的萬向輪。
本發(fā)明所述的爬壁機(jī)器人和現(xiàn)有技術(shù)相比，特點(diǎn)在于(1)有效克服了磁吸附爬壁機(jī)器人吸附能力和運(yùn)動(dòng)靈活性間的矛盾，負(fù)載能力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活性好爬壁機(jī)器人采用對稱式輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，運(yùn)動(dòng)靈活性好，可繞車體中心轉(zhuǎn)向，最小轉(zhuǎn)向半經(jīng)為0；本發(fā)明所采用的非接觸吸附裝置在具有強(qiáng)吸附能力的同時(shí)，由于和導(dǎo)磁壁面之間是非接觸的，減小了爬壁機(jī)器人的運(yùn)行阻力，在保證爬壁機(jī)器人具有強(qiáng)負(fù)載能力的同時(shí)，使爬壁機(jī)器人具有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)靈活性。
(2)永磁吸附裝置吸附單元采用乙型磁路，乙型磁路有下列優(yōu)點(diǎn)①磁路結(jié)構(gòu)靠近被吸附體，磁塊越靠近被吸附體，產(chǎn)生的吸附力越大，特別是在非接觸吸附裝置中，吸附裝置和吸附體之間存在一定的氣隙，磁塊越靠近吸附體，對吸附越有利；②磁塊和軛鐵的接觸面積比較小，減小了磁路結(jié)構(gòu)的磁阻；③磁路結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)磁塊，這樣產(chǎn)生相同的吸附力，相對減小了單個(gè)磁塊的面積，而磁塊面積越大，磁塊的磁勢損失系數(shù)越大，漏磁也越大，磁能利用率越低。
(3)運(yùn)用有限元分析工具對吸附裝置中吸附單元關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了永磁體性能，使得吸附單元所能提供的吸附力和自重的比值達(dá)到最大，提高了磁能利用率。
(4)吸附單元間的磁路耦合設(shè)計(jì)使得在一定的空間內(nèi)采用最合理的方式布置吸附單元，最大限度減小了磁路漏磁，提高了磁能利用率，且便于安裝和拆卸。當(dāng)本發(fā)明所述吸附裝置尺寸為(22cm×18cm×1.8cm)，重(4.6kg)，在爬壁機(jī)器人和導(dǎo)磁壁面間的氣隙為7mm(設(shè)計(jì)工作氣隙)時(shí)，可提供4100N的吸附力。
(5)吸附裝置采用永磁吸附方式，不須外界提供能量，安全可靠。吸附裝置的軛鐵和永磁體采用機(jī)械方式固定，便于制造、安裝、拆卸及維護(hù)。
(6)爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。


圖1是非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的工作原理示意圖。
圖2a是爬壁機(jī)器人的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理示意圖。
圖2b顯示了圖2a所示的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的一種改進(jìn)的原理示意圖。
圖3是爬壁機(jī)器人的另一種輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理示意圖。
圖4a是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置中采用乙型磁路的吸附單元主視圖。
圖4b是圖4a所示吸附單元俯視圖。
圖5a是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置的一種結(jié)構(gòu)的三維模型圖。
圖5b是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置的另一種結(jié)構(gòu)的三維模型圖。
圖6a、6b是非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的第一個(gè)實(shí)施例的正、反面三維示意圖。
圖7a、7b是非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的第二個(gè)實(shí)施例的正、反面三維示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1為非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的工作原理示意圖。其中，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)200靠其底盤上安裝的永磁吸附裝置產(chǎn)生的吸附力吸附并運(yùn)行在導(dǎo)磁壁面100上。永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面之間是非接觸的(如圖中虛線所示)，兩者之間有一定的氣隙，通過調(diào)節(jié)輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)200的底盤和導(dǎo)磁壁面100之間的距離，可以設(shè)定吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的工作氣隙，進(jìn)而可調(diào)節(jié)爬壁機(jī)器人和導(dǎo)磁壁面之間的吸附力和爬壁機(jī)器人的負(fù)載能力。另外，通過對移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，爬壁機(jī)器人可在導(dǎo)磁壁面上進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)。
圖2a是爬壁機(jī)器人的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理示意圖。其中，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪1和兩個(gè)輔助支撐輪2對稱安裝在底盤3上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪1采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。在移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若兩驅(qū)動(dòng)輪1速度(VL、VR)不同，則移動(dòng)機(jī)構(gòu)可繞不同轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，特別地，當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)輪1速度(VL、VR)大小相同，方向相反時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)可繞車體中心轉(zhuǎn)向。兩個(gè)輔助支撐輪2采用在運(yùn)動(dòng)時(shí)和導(dǎo)磁壁面之間為滾動(dòng)摩擦的球形萬向輪，減小了運(yùn)行阻力，提高了運(yùn)動(dòng)靈活性。吸附裝置可安裝在底盤3上，構(gòu)成非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人。圖2b是磁吸附爬壁機(jī)器人的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的一種改進(jìn)的原理示意圖，其基本結(jié)構(gòu)和圖1所示基本相同，和圖1所示方案相比，圖2所示輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)增加了兩個(gè)球形輔助支撐輪2，具有更大的承載能力和更好的穩(wěn)定性。
圖3是爬壁機(jī)器人的另一種輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理示意圖。其中，底盤3上配有四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪1，四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪1分成兩組，各組內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪通過同步帶或同步鏈4相連，每組驅(qū)動(dòng)輪分別由一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若兩組驅(qū)動(dòng)輪的速度(VL、VR)不同，則移動(dòng)機(jī)構(gòu)可繞不同轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，特別地，當(dāng)兩組驅(qū)動(dòng)輪的速度(VL、VR)大小相同，方向相反時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)可繞車體中心轉(zhuǎn)向。
圖4a是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置中采用乙型磁路的吸附單元主視圖。圖4b是圖4a所示吸附單元俯視圖，吸附單元由一塊軛鐵5和兩塊永磁體6組成，永磁體6磁極和軛鐵5按照圖4a及4b所示方式排列構(gòu)成乙型磁路。根據(jù)有限元分析和優(yōu)化結(jié)果，當(dāng)永磁體各關(guān)鍵尺寸滿足下列關(guān)系時(shí)，吸附單元產(chǎn)生的吸附力和自重的比值最大，磁能利用率最高永磁體厚度H1是永磁體寬度W的(0.4～0.6)倍，軛鐵厚度H2是永磁體厚度H1的(0.8～1.2)倍，兩永磁體間距M_GAP是實(shí)際應(yīng)用所設(shè)定工作氣隙的(1～1.5)倍。另外，根據(jù)有限元分析結(jié)果，吸附單元所能提供的吸附力和吸附單元長度近似成正比，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求提供的吸附力和空間大小情況來確定。所述吸附單元永磁體采用沿高度方向磁化的矩形永磁體，永磁體可采用高性能永磁材料如NdFeB等制造，軛鐵采用純鐵或低碳鋼(如Q235等)制造。
圖5a是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置的一種結(jié)構(gòu)的三維模型圖，其中，吸附裝置包含6個(gè)如圖4所示的由軛鐵5和永磁體6構(gòu)成的吸附單元。吸附裝置上各吸附單元排列組合(耦合)使得吸附裝置上各永磁體磁極按行、列交叉布置，相鄰磁極的極性互不相同。吸附裝置上處于不同空間位置的各永磁體的尺寸不同，永磁體尺寸根據(jù)吸附單元磁路的耦合情況來確定，圖5a中有兩種尺寸規(guī)格的永磁體，圖5a中所示較小的永磁體的尺寸為5.0cm×2.5cm×1.0cm，圖中所示較大的永磁體的尺寸5.0cm×5cm×1.0cm，軛鐵5的尺寸為18cm×11cm×0.85cm。對圖5a所示吸附裝置進(jìn)行了試制，吸附裝置尺寸為18cm×11cm×1.85cm，重2.3kg，在爬壁機(jī)器人和導(dǎo)磁壁面(鋼板)間的氣隙為7mm時(shí)，可提供約1900N的吸附力，吸附裝置吸附力和自重的比值約為83。
圖5b是爬壁機(jī)器人的永磁吸附裝置的另一種結(jié)構(gòu)的三維模型圖，其中，吸附裝置包含12個(gè)如圖4所示的由軛鐵5和永磁體6構(gòu)成的吸附單元，各吸附單元按照類似圖5a的方式耦合，圖5b中共有四種尺寸規(guī)格的永磁體，分別為5.0cm×2.5cm×1.0cm、5.0cm×5.0cm×1.0cm、10.0cm×2.5cm×1.0cm和10.0cm×5.0cm×1.0cm。另外，圖5b中軛鐵5的尺寸為22cm×18cm×0.85cm，吸附裝置尺寸為22cm×18cm×1.85cm，重4.6kg，根據(jù)有限元分析結(jié)果在爬壁機(jī)器人和導(dǎo)磁壁面(鋼板)間的氣隙為7mm時(shí)，可提供約4100N的吸附力，吸附裝置吸附力和自重的比值約為89。
圖6a、6b是非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的第一個(gè)實(shí)施例的正、反面三維示意圖。該爬壁機(jī)器人包括輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁吸附裝置，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底盤3、安裝在底盤3上的由電機(jī)9和減速器組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪1，所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分成兩組對稱布置，兩組之間的驅(qū)動(dòng)輪通過車軸7連接，各組內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪通過安裝在電機(jī)座8上的同步帶或同步鏈4相連，每組驅(qū)動(dòng)輪由一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。所述電機(jī)座8安裝在底盤3上。驅(qū)動(dòng)輪1采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，依靠驅(qū)動(dòng)輪的差速實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向。永磁體6直接安裝在輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的底盤上構(gòu)成永磁吸附裝置(在本實(shí)施例中，移動(dòng)機(jī)構(gòu)底盤即為吸附裝置的軛鐵)。永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤3和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙。
圖7a、7b是非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人的第二個(gè)實(shí)施例的正、反面三維示意圖。其中，驅(qū)動(dòng)輪1、輔助支撐輪2、底盤3、電機(jī)9和減速器10組成類似圖2a和圖2b所示的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，與圖2a和圖2b所示輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的差別僅在于圖2a所示移動(dòng)機(jī)構(gòu)輔助支撐萬向輪2為兩個(gè)，圖2b所示移動(dòng)機(jī)構(gòu)輔助支撐萬向輪2為四個(gè)，而圖7所示輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)輔助支撐萬向輪2為12個(gè)。本實(shí)施例的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)中兩驅(qū)動(dòng)輪1分別由減速器9及電機(jī)10組成的兩套驅(qū)動(dòng)裝置獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。圖7所示的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人包含6個(gè)圖5a所示的吸附裝置13，吸附裝置13一端通過輔助支撐萬向球形輪3支撐在導(dǎo)磁壁面上，另一端通過具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的圓柱鉸機(jī)構(gòu)或三個(gè)自由度的球鉸機(jī)構(gòu)12和底盤3連接。本發(fā)明所述的吸附裝置上永磁體6之間的相對位置通過機(jī)械方式(如螺釘14)固定。在本實(shí)施例中，通過輔助支撐輪2和底盤3可以控制永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面之間的氣隙。
除了上述實(shí)施例外，本發(fā)明所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人還可以采用其它的結(jié)構(gòu)，而不超出本發(fā)明的范圍。例如，為適應(yīng)某一特定作業(yè)環(huán)境的需要，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪的數(shù)目也可以更多，比如6個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分成兩組，分別由兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)；輔助支撐輪的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際的需要來確定，輔助支撐輪也可以采用其它形式的和壁面之間為滾動(dòng)摩擦(運(yùn)動(dòng)時(shí))的萬向輪；為了保證移動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠驅(qū)動(dòng)，可以在輔助支撐輪上安裝彈性懸掛機(jī)構(gòu)；非接觸吸附裝置可以包含更多按照類似圖5a和5b所示的方式耦合的吸附單元。
權(quán)利要求
1.一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，包括輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁吸附裝置，所述的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底盤、安裝在底盤上的由電機(jī)和減速器組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪對稱布置，采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，依靠驅(qū)動(dòng)輪的差速實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；所述的永磁吸附裝置安裝在所述底盤上，所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述爬壁機(jī)器人還包括輔助支撐輪，其對稱安裝在所述永磁吸附裝置或底盤上。
3.如權(quán)利要求2所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述輔助支撐輪均采用在運(yùn)動(dòng)時(shí)和導(dǎo)磁壁面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦的萬向輪。
4.如權(quán)利要求1所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的永磁吸附裝置包含多個(gè)吸附單元，每個(gè)吸附單元由兩塊永磁體和一塊軛鐵組成乙型磁路；所述的各吸附單元排列組合或耦合設(shè)置，使得所述吸附裝置上各永磁體磁極按行、列交叉布置，即相鄰磁極的極性互不相同。
5.如權(quán)利要求4所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述吸附單元永磁體采用沿高度方向磁化的矩形永磁體。
6.如權(quán)利要求4所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述吸附單元的永磁體厚度是永磁體寬度的0.4～0.6倍。
7.如權(quán)利要求4所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的吸附單元的軛鐵厚度是永磁體厚度的0.8～1.2倍。
8.如權(quán)利要求4所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的吸附單元上兩永磁體間距是實(shí)際應(yīng)用工作氣隙的1～1.5倍。
9.如權(quán)利要求4所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述軛鐵采用純鐵或低碳鋼制造。
10.如權(quán)利要求1所述的非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪分為兩組，每組驅(qū)動(dòng)輪由一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；同一組驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)包含至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，所述同一組內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪之間通過同步帶或鏈輪相連，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的同步。
全文摘要
一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，屬于機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。為了克服現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人或者是運(yùn)動(dòng)靈活性較好而負(fù)載能力差、或者是負(fù)載能力強(qiáng)而運(yùn)動(dòng)靈活性差的不足，本發(fā)明公開了一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，包括輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁吸附裝置，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底盤、安裝在底盤上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪。所述驅(qū)動(dòng)輪對稱布置，采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，依靠驅(qū)動(dòng)輪的差速實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；永磁吸附裝置安裝在所述底盤上，所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，磁能利用率高，吸附能力強(qiáng)。本發(fā)明所述的爬壁機(jī)器人負(fù)載能力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活性特別是轉(zhuǎn)向靈活性好，克服了爬壁機(jī)器人固有的吸附和移動(dòng)的矛盾，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號B25J5/00GK1739925SQ20051008638
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者桂仲成, 陳強(qiáng), 都東, 孫振國, 張文增 申請人:清華大學(xué)