本實(shí)用新型涉及到一種磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，特別是一種可內(nèi)外直角壁面自主過渡的磁吸附輪式爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)：

磁吸附爬壁機(jī)器人是一種設(shè)計(jì)用來在惡劣危險(xiǎn)且程序性強(qiáng)的導(dǎo)磁壁面上進(jìn)行特定作業(yè)的一種自動(dòng)化機(jī)械裝置，它在造船業(yè)、核工業(yè)、石化工業(yè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的環(huán)境里受到愈來愈廣泛的應(yīng)用，可以代替人類進(jìn)行的工作包括噴漆、除銹、探傷檢測、加工安裝、維修、焊接等多個(gè)方面，所以越來越受到人們的重視。

某些探測場合需要爬壁機(jī)器人可以過渡直角導(dǎo)磁壁面，但目前國內(nèi)可自主過渡直角壁面的相關(guān)研究較少。中國2008.8.27公開的專利 200720015481.9 “新型爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)”可以做到內(nèi)直角壁面主動(dòng)干預(yù)下的直角壁面過渡，但無法外直角壁面過渡或自主過渡，且移動(dòng)速度相對(duì)較慢。南京理工大學(xué)王華等人在World Congress on Intelligent Control and Automation中的文章 A New Inspection Robot System for Storage Tank 中提出一種六輪雙節(jié)車體方案，但只能主動(dòng)干預(yù)下的內(nèi)直角過渡，無法外直角過渡，且車體之間為主動(dòng)關(guān)節(jié)，不規(guī)則地面適應(yīng)性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)多為主動(dòng)直角壁面過渡，且無法外直角壁面過渡等不足之處，本實(shí)用新型要解決的問題是尋找一種具備內(nèi)外直角壁面自主過渡能力的磁吸附爬壁機(jī)器人。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括：

一種可直角壁面自主過渡的磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，包括前車體、后車體、六個(gè)主動(dòng)磁輪、四個(gè)輔助磁輪；其特征在于前車體與后車體轉(zhuǎn)動(dòng)副配合；前車體前端安裝有兩個(gè)主動(dòng)磁輪、前車體的主磁輪上側(cè)靠前安裝有輔助磁輪，后車體安裝有四個(gè)主動(dòng)磁輪，后車體的后主磁輪的上側(cè)后端裝有輔助磁輪；后車體上安裝有針對(duì)前車體旋轉(zhuǎn)的限位銷，前車體可以繞后車體部分轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)磁輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輔助磁輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。輪距和磁輪吸附力關(guān)系較大。

可直角壁面自主過渡的磁吸附輪式爬壁機(jī)器人，其特征在于：差速轉(zhuǎn)向，兩部電機(jī)分別控制左右側(cè)主磁輪的轉(zhuǎn)速大小和方向。

磁輪為一個(gè)磁鐵輪和兩個(gè)軛鐵輪組成的甲型磁路，磁輪外圓處敷設(shè)一層薄橡膠。

前主磁輪和中主磁輪之間車架、中主磁輪和后主磁輪之間車架分別為倒V形。

本實(shí)用新型的有益結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了一種具備導(dǎo)磁直角壁面自主過渡的磁吸附輪式爬壁機(jī)器人。

附圖說明：

圖1 爬壁機(jī)器人主視圖

圖2 圖1的俯視圖

圖3為爬壁機(jī)器人由水平面到鉛垂壁面的內(nèi)直角導(dǎo)磁壁面過渡示意圖，其他內(nèi)直角導(dǎo)磁壁面過渡類似。

圖1中：1 前輔助磁輪，2 前輔助磁輪支架，3前車體，4前主磁輪，5前車體傳動(dòng)過渡軸，6后車體前主磁輪，7后車體傳動(dòng)過渡軸，8后車體后主磁輪，9后車體，10 后車體輔助磁輪，11后車體電源支架，12前后車體轉(zhuǎn)動(dòng)限位銷，13電機(jī)。

圖4為爬壁機(jī)器人外直角導(dǎo)磁壁面過渡示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型可直角壁面自主過渡的磁吸附爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)包括：前車體、后車體、六個(gè)主動(dòng)磁輪、四個(gè)輔助磁輪。

磁輪由兩個(gè)軛鐵輪和一個(gè)磁鐵輪組成的甲型磁路組成。

六個(gè)主動(dòng)磁輪分別由左右兩側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輔助磁輪自由旋轉(zhuǎn)。前車體車架與后車體車架分別為倒V形，如此可以避免爬壁機(jī)器人過渡外直角壁面時(shí)與車體的干涉。

前后車體轉(zhuǎn)動(dòng)限位銷12使得前車體僅能向上方轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度。

圖3為爬壁機(jī)器人由水平面到鉛垂面的內(nèi)直角導(dǎo)磁壁面過渡示意圖，其他直角導(dǎo)磁壁面過渡類似。

a圖中爬壁機(jī)器人主動(dòng)磁輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，向前運(yùn)動(dòng)，至前輔助磁輪接觸鉛垂導(dǎo)磁面時(shí)，前車體受后車體的主動(dòng)磁輪推力和墻面對(duì)前輔助磁輪的推力，兩推力形成逆時(shí)針力矩，力矩迫使前車體繞后車體轉(zhuǎn)動(dòng)，前主磁輪抬起進(jìn)而脫離水平面；此時(shí)機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，前輔助磁輪處于吸附狀態(tài)，前主磁輪懸空，前后車體夾角由180度變小。

b圖中機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，直至前主磁輪吸附于鉛垂壁面，此時(shí)前主磁輪與前輔助磁輪均吸附于鉛錘壁面；當(dāng)機(jī)器人后車體繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，后車體的推力對(duì)前車體形成逆時(shí)針力矩，壁面和前輔助磁輪之間吸附力對(duì)前車體形成順時(shí)針力矩，逆時(shí)針力矩大于順時(shí)針力矩，進(jìn)而使前輔助磁輪脫離鉛錘壁面，機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，前后車體夾角繼續(xù)變小。

c圖中機(jī)器人前車體繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行、后車體繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，前后車體夾角越來越?。划?dāng)前車體與后車體上的限位銷12接觸時(shí)，前車體無法繼續(xù)繞后車體轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)，在前主磁輪拉力和后磁輪推力形成的逆時(shí)針力矩下，中主磁輪脫離水平壁面，車體繼續(xù)前進(jìn)，此時(shí)前后車體夾角保持不變，中主磁輪呈懸空狀態(tài)。

d圖中機(jī)器人后車體繼續(xù)前進(jìn)，前主磁輪繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行，直至中主磁輪吸附鉛垂壁面；然后前主磁輪和中主磁輪繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行，后主磁輪繼續(xù)前進(jìn)，前車體離開限位銷，前后車體夾角變大。

e圖中前主磁輪和中主磁輪繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行，后主磁輪繼續(xù)沿水平面前進(jìn)，前后車體夾角變大，同時(shí)后車體與水平面夾角變大，直至后輔助磁輪接觸水平面；此時(shí)后主磁輪在前主磁輪和中主磁輪的拉力下脫離水平面呈懸空狀，但后輔助磁輪依然吸附于水平壁面。

f圖中前主磁輪和中主磁輪繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行，后車體繼續(xù)前進(jìn)直至后主磁輪吸附于鉛垂壁面；此時(shí)，前后車體夾角復(fù)原為180度，后輔助磁輪依然吸附于水平壁面。前中后主磁輪繼續(xù)沿鉛錘壁面爬行，其驅(qū)動(dòng)力大于后輔助磁輪與水平面的吸附力，促使后輔助磁輪脫離水平面；此時(shí)爬壁機(jī)器人完全運(yùn)行在鉛垂壁面上。

圖4為爬壁機(jī)器人外直角導(dǎo)磁壁面過渡示意圖。高吸附力磁輪和獨(dú)特的倒V形車體，使得爬壁機(jī)器人能自主過渡外直角壁面。