專利名稱：一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是用于磁吸附爬壁機器人的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置。
背景技術(shù)：
磁吸附爬壁機器人是特種機器人的一種，是一種設(shè)計用來在惡劣、危險、極限情況下、在導磁壁面上進行特定作業(yè)如檢查、檢測、焊接、打磨等的一種自動化機械裝置，越來越受到人們的重視。目前磁吸附爬壁機器人已在核工業(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。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN101612731A，申請日為2009年7月23日，名稱為爬壁機器人緊湊型主動驅(qū)動輪裝置的發(fā)明專利，該技術(shù)公開了一種爬壁機器人主動驅(qū)動輪裝置，具體方案為支架筒套裝在驅(qū)動電機上，主動輪支架固裝在支架筒的敞口端的端面上，主動輪套裝在支架筒上，主動輪的內(nèi)壁與支架筒的外壁之間設(shè)有兩個軸承，卡軸固裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，卡套套裝在卡軸上且與主動輪固接，主動帶輪固定安裝在卡套上。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，但不具備轉(zhuǎn)向和磁吸附功能?，F(xiàn)有的磁吸附爬壁機器人也有相關(guān)專利的申請，申請日為2005年10月8日、申請?zhí)枮?00510086383. X、名稱為“輪式非接觸磁吸附爬壁機器人”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為包括輪式移動機構(gòu)和永磁吸附裝置，輪式移動機構(gòu)包括底盤、安裝在底盤上的驅(qū)動機構(gòu)、由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的驅(qū)動輪。所述驅(qū)動輪對稱布置，采用差動驅(qū)動方式，依靠驅(qū)動輪的差速實現(xiàn)在導磁壁面上的轉(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磁壁面間是非接觸的，磁能利用率高，吸附能力強。上述專利特點是吸附力大，但是由于所有的驅(qū)動輪都是不能相對車體轉(zhuǎn)向的圓柱輪，轉(zhuǎn)向阻力大，轉(zhuǎn)向靈活性差。又如專利申請?zhí)枮镃N200620021023. 1，申請日為2006_6_14，名稱為全方位隨動磁輪式四驅(qū)作業(yè)車的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為四驅(qū)作業(yè)車采用雙磁鐵輪組吸附在工件上，四個驅(qū)動電機與四個磁鐵輪組直聯(lián)，以實現(xiàn)行走目的；隨動磁鐵輪架通過隨動軸與隨動軸承聯(lián)在一起，前萬向隨動磁鐵輪組件和后萬向隨動磁鐵輪件分別固定在尾板上；轉(zhuǎn)向軸通過轉(zhuǎn)向軸承與車板聯(lián)在一起，再用同步輪和同步帶將它們與可控轉(zhuǎn)向電機上同步輪聯(lián)在一起，從而達到360°原地轉(zhuǎn)向。上述專利的萬向輪裝置的原理為使用兩根正交的輪軸達到萬向移動目的，不足之處是需要控制的部件較多，需要至少2個電機，并且造成整體架構(gòu)較大。綜上所述，現(xiàn)有的磁吸附爬壁機器人的驅(qū)動輪的不足中主要有車輪只能繞輪軸轉(zhuǎn)動，即只能沿與軸正交方向滾動，當車輪具有軸向運動趨勢時存在打滑現(xiàn)象，運動靈活性較差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)于磁吸附爬壁機器人的輪式移動裝置在結(jié)構(gòu)不夠緊湊，運動不夠靈活等方面性能的不足之處，設(shè)計一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置。本實用新型的技術(shù)方案是一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置，包括環(huán)形永磁體，其特征在于所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有萬向輪，所述環(huán)形永磁體以及萬向輪為同軸放置，所述萬向輪包括有依次設(shè)置的輪轂、輥子軸、輥子、套筒；所述環(huán)形永磁體為軸向充磁的環(huán)形永磁體，兩側(cè)的萬向輪的輪轂為導磁輪轂，所述導磁輪轂與中央的環(huán)形永磁體構(gòu)成磁路。所述萬向輪的具體結(jié)構(gòu)為輪轂周圍分布有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子，輥子軸經(jīng) 安裝孔安裝在輪轂上，輥子軸穿過輥子，輥子通過兩側(cè)的軸肩和套筒定位，所述軸肩為輥子兩側(cè)被削平的部位，輥子軸線與輪轂軸線正交，所述輥子為非導磁輥子，所述輥子為紡錘狀，兩側(cè)的萬向輪的空間布置需要定位。所述定位是指中間軸的兩側(cè)的正方形相互成偏角45度，從而兩側(cè)的萬向輪通過中間軸定位時也會相互偏轉(zhuǎn)45度，達到當一側(cè)的萬向輪輥子離開地面時，另外一側(cè)的萬向輪輥子與地面保持接觸的連續(xù)接觸狀態(tài)，兩萬向輪的輥子一起組成連續(xù)的圓弧狀包絡(luò)線。所述輥子外緣還包覆一層聚氨酯層。所述輥子套接在輥子軸上，輥子數(shù)量為多個，各輥子間設(shè)置有套筒。所述導磁輪轂為鐵硅系合金輪轂，鐵鋁系合金輪轂，鐵鈷系合金輪轂或鎳系合金輪轂。本實用新型的優(yōu)點在于I、當磁吸附萬向輪裝置繞車輪軸心轉(zhuǎn)動時，兩側(cè)輥子組成的圓弧狀包絡(luò)線能實現(xiàn)萬向輪的滾動；當磁吸附萬向輪裝置有沿軸向的運動趨勢時，萬向輪與地面接觸的輥子將繞自身軸轉(zhuǎn)動，使得車輪仍保持純滾動狀態(tài)。2、本實用新型是在一個大輪子周圍垂直方向上均勻分布若干小輪子，大輪子由電機驅(qū)動，小輪子可以自由轉(zhuǎn)動，使機器人在大輪子垂直方向側(cè)滑時為滑動摩擦，萬向輪提供一個沿著輪所在的分布圓切向方向的扭矩，實現(xiàn)萬向移動目的。3、本實用新型中間加上了永磁鐵，中間軸對兩側(cè)萬向輪的特殊定位。4、本實用新型保持純滾動沿車輪軸向運動，能減小摩擦，方便轉(zhuǎn)向，往各個方向移動時更靈活。5、本實用新型的裝配更容易定位(中間軸用于定位)，更方便，而且本專利的與地面的接觸為連續(xù)式。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實用新型的磁路示意圖。圖3是本實用新型的爆炸視圖。附圖中環(huán)形永磁體I，萬向輪2，中間軸3，輪轂4，輥子軸5，輥子6，套筒7。
具體實施方式
[0027]一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置包括環(huán)形永磁體，所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有萬向輪，所述環(huán)形永磁體以及萬向輪為同軸放置，所述萬向輪包括有依次設(shè)置的輪轂、輥子軸、輥子、套筒；所述環(huán)形永磁體為軸向充磁的環(huán)形永磁體，兩側(cè)的萬向輪的輪轂為導磁輪轂，所述導磁輪轂與中央的環(huán)形永磁體構(gòu)成磁路。所述萬向輪的具體結(jié)構(gòu)為輪轂周圍分布有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子，輥子軸經(jīng)安裝孔安裝在輪轂上，輥子軸穿過輥子，輥子通過兩側(cè)的軸肩和套筒定位，所述軸肩為輥子兩側(cè)被削平的部位，輥子軸線與輪轂軸線正交，所述輥子為非導磁輥子，所述輥子為紡錘狀，兩側(cè)的萬向輪的空間布置需要定位。所述定位是指中間軸的兩側(cè)的正方形相互成偏角45度，從而兩側(cè)的萬向輪通過中間軸定位時也會相互偏轉(zhuǎn)45度，達到當一側(cè)的萬向輪輥子離開地面時，另外一側(cè)的萬向輪輥子與地面保持接觸的連續(xù)接觸狀態(tài)，兩萬向輪的輥子一起組成連續(xù)的圓弧狀包絡(luò)線。所述輥子外緣還包覆一層聚氨酯層。所述輥子套接在輥子軸上，輥子數(shù)量為多個，各輥子間設(shè)置有套筒。所述導磁輪轂為鐵硅系合金輪轂、鐵鋁系合金輪轂、鐵鈷系合金輪轂或鎳系合金輪轂。如圖I和圖2所示，為磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置的一種具體實施方 式，包括同軸放置的中央的環(huán)形永磁體I、兩側(cè)的萬向輪2及中間軸3。環(huán)形永磁體I軸向充磁，萬向輪2的輪轂4采用導磁性材料制造，與環(huán)形永磁體I 一起構(gòu)成磁回路，磁路示意圖如圖2中的虛線所示。萬向輪2的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，4根輥子軸5經(jīng)安裝孔安裝在輪轂4上，輥子軸5穿過輥子6，輥子6通過兩側(cè)的軸肩和套筒7定位。輥子6采用非導磁性材料制造，外形輪廓為紡錘狀，在外緣還包覆一層較薄的聚氨酯層，提高承載能力和減緩惡劣環(huán)境的影響。兩側(cè)的萬向輪2的空間布置需要特殊定位，滿足兩側(cè)輥子6 —起組成連續(xù)的圓弧狀包絡(luò)線的要求。這種特殊定位由中間軸3來實現(xiàn)，中間軸3結(jié)構(gòu)為中間圓柱，兩側(cè)是正方向截面的棱柱，輪轂4中間則為對應(yīng)的正方向截面的軸孔。磁吸附萬向輪裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊，能承受較大負載，車輪在全方位移動方式下能保持純滾動狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，包括環(huán)形永磁體(I)，其特征在于所述的環(huán)形永磁體(I)兩側(cè)設(shè)置有萬向輪(2)，所述環(huán)形永磁體(I)以及萬向輪(2)為同軸放置，所述萬向輪(2)包括有依次設(shè)置的輪轂(4)、輥子軸(5)、輥子(6)、套筒(7); 所述環(huán)形永磁體(I)為軸向充磁的環(huán)形永磁體(1)，兩側(cè)的萬向輪(2)的輪轂(4)為導磁輪轂(4)，所述導磁 輪轂(4)與中央的環(huán)形永磁體(I)構(gòu)成磁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，其特征在于所述萬向輪(2)的具體結(jié)構(gòu)為輪轂(4)周圍分布有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子(6)，輥子軸(5 )經(jīng)安裝孔安裝在輪轂(4 )上，輥子軸(5 )穿過輥子(6 )，輥子(6 )通過兩側(cè)的軸肩和套筒(7)定位，所述軸肩為輥子(6)兩側(cè)被削平的部位，輥子軸(5)線與輪轂(4)軸線正交，所述輥子(6)為非導磁輥子，所述輥子(6)為紡錘狀，兩側(cè)的萬向輪(2)的空間布置需要定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，其特征在于所述定位是指中間軸(3)的兩側(cè)的正方形相互成偏角45度，從而兩側(cè)的萬向輪(2)通過中間軸(3)定位時也會相互偏轉(zhuǎn)45度,兩萬向輪(2)的棍子(6) —起組成連續(xù)的圓弧狀包絡(luò)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，其特征在于所述輥子(6)外緣還包覆一層聚氨酯層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，其特征在于所述輥子(6)套接在輥子軸(5)上，輥子(6)數(shù)量為多個，各輥子(6)間設(shè)置有套筒(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪(2)裝置，其特征在于所述導磁輪轂(4)為鐵硅系合金輪轂、鐵鋁系合金輪轂、鐵鈷系合金輪轂或鎳系合金輪轂。
專利摘要本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是用于磁吸附爬壁機器人的一種用于磁吸附爬壁機器人的磁吸附萬向輪裝置,包括環(huán)形永磁體，所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有萬向輪，所述環(huán)形永磁體以及萬向輪為同軸放置，所述萬向輪包括有依次設(shè)置的輪轂、輥子軸、輥子、套筒；環(huán)形永磁體為軸向充磁的環(huán)形永磁體，兩側(cè)的萬向輪的輪轂為導磁輪轂，所述導磁輪轂與中央的環(huán)形永磁體構(gòu)成磁路。本實用新型的優(yōu)點在于當磁吸附萬向輪裝置繞車輪軸心轉(zhuǎn)動時，兩側(cè)輥子組成的圓弧狀包絡(luò)線能實現(xiàn)萬向輪的滾動；當磁吸附萬向輪裝置有沿軸向的運動趨勢時，萬向輪與地面接觸的輥子將繞自身軸轉(zhuǎn)動，使得車輪仍保持純滾動狀態(tài)。
文檔編號B62D57/024GK202686558SQ201220266198
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者蔡仁宇, 桂仲成, 陳博翁, 張帆, 栗園園, 金之鉑, 徐進峰 申請人:中國東方電氣集團有限公司