一種用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪的製作方法

2023-05-17 04:04:31 1

本實用新型涉及機器人技術領域，具體為一種用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪。

背景技術：

爬壁機器人作為移動機器人的一類，具有可在導磁性壁面上靈活爬行，攜帶工具完成一定任務的特點，爬壁機器人可代替人工執行簡單重複、危險性高、勞動強度大的任務，尤其在船舶、石化等領域的日常維護作業中，爬壁機器人發揮了極大作用；然而現有爬壁機器人普遍存在穩定性欠佳、運動靈活性較差等缺點，要想提高機器人爬壁穩定性，就需要增大機器人磁吸附單元的吸附力，傳統增大磁吸附力的方法普遍單純增加永磁體數量，從而造成磁吸附單元整體重量較重，影響了機器人爬行靈活性，此時在不降低機器人吸附力性能前提下，減輕吸附單元重量就顯得極為重要；

經專利檢索，發現申請號為：CN 202686556，申請日為2013.01.03的中國專利涉及一種爬壁機器人新型滾動轉向磁輪，該發明裝配比較繁瑣，從結構上看，該專利結構存在設計缺陷，須知永磁體均為脆性材料且對鋼輪存在巨大作用力，裝配難度較大，如定位圓柱面配合過緊，裝配過程中不易定位且易發生永磁體破碎現象，如定位圓柱面配合較松，兩塊鋼輪的同軸度不易保證，同時轉向時依靠輪子上的多個小輪很難實現轉彎，在裝配和維護方面很多不利也沒有考慮，小輪與金屬壁面轉彎過程中易造成磕碰、劃傷。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪，包括第一螺栓、第二螺栓、輪體外側橡膠、外側支撐板和內側人字形支撐架，所述外側支撐板的上端面和軸座的底部轉動連接，且軸座為中空結構，所述軸座的內腔中插接有長軸，且長軸上套接有第二軸承；

所述外側支撐板的側壁上設有開關，且開關和對應的電源電性連接，所述外側支撐板兩側壁均開設有方形孔，且兩個方形孔之間設有磁輪驅動軸，所述磁輪驅動軸的兩端設有與方形孔匹配固定卡接的方形塊，磁輪驅動軸中間為圓柱結構，磁輪驅動軸貫穿經過輪體外殼，兩個所述方形塊靠近外側支撐板內側的一端設有第一軸承，且兩個第一軸承均與磁輪驅動軸之間轉動連接，所述第一軸承和輪體外殼轉動連接，輪體外殼的外側套接有輪體外殼蓋，輪體外殼蓋外側套接有輪體外側橡膠；

所述輪體外殼為中空結構，且輪體外殼的內腔安置有扇形永磁體、內側人字形支撐架、鐵芯和線圈，扇形永磁體和鐵芯連接，所述線圈纏繞在鐵芯上，且線圈和開關電性連接，所述扇形永磁體通過第一螺栓和第二螺栓與內側人字形支撐架的一端連接，所述內側人字形支撐架的另一端和磁輪驅動軸轉動連接。

優選的，所述第二軸承有兩個，且兩個第二軸承同軸設置。

優選的，所述鐵芯和線圈均有兩個，鐵芯為兩個對稱設置的扇形結構。

優選的，所述軸座通過底部設有的圓形凸起和外側支撐板上端面匹配開設的凹槽轉動卡接。

優選的，所述結構還包含發電機、環形摩擦凸起和摩擦轉盤，發電機的外側壁通過三角架與外側支撐板的上端面固定連接，發電機上的轉軸與摩擦轉盤連接，在軸座的外側壁套接有環形摩擦凸起，且環形摩擦凸起與摩擦轉盤貼合接觸。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：此用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪結構簡單，本實用新型旨在提出一種與現有磁吸附裝置相比，重量更輕、吸附力更大、轉彎更靈活、維護更方便的懸磁吸附轉向裝置，克服爬壁機器人穩定性與靈活性這一對矛盾，實現爬壁機器人在導磁性壁面上的靈活轉彎；該裝置採用鐘擺式結構，採用扇形永磁體、鐵芯和線圈組合結構，將扇形永磁體懸掛在磁輪驅動軸上並能繞該驅動軸擺動，一方面減輕了磁吸附單元的整體重量，另一方面避免永磁體與導磁性壁面直接接觸，彌補了永磁體易碎，強度低的缺陷；轉向時軸承轉動，轉向性能和支撐情況良好，其中，電源通過開關將電流通入到線圈中，使得纏繞有線圈的鐵芯帶有磁性，增強吸附力，以保證實現爬壁機器人在導磁性壁面上的更加靈活且平穩的轉彎；該裝置基於最大限度提高永磁體磁感線利用率的原則，對永磁體結構進行合理優化，拋棄傳統的環形永磁體結構，採用扇形擺新型結構，不僅降低了成本，且裝配過程簡便，結構簡單緊湊，易於實現拆卸與維護。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為圖1的A-A結構剖視圖；

圖3為人字形支撐架與扇形永磁體裝配示意圖；

圖4是本實用新型另一結構示意圖；

圖5為圖4的A-A結構剖視圖。

圖中：1第一螺栓、2第二螺栓、3輪體外側橡膠、4輪體外殼、5外側支撐板、6第一軸承、7扇形永磁體、8輪體外殼蓋、9磁輪驅動軸、10軸端固定螺釘、11內側人字形支撐架、12開關、13軸座、14第二軸承、15長軸、16鐵芯、17線圈、18發電機、19環形摩擦凸起、20摩擦轉盤。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例；基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1-5，本實用新型提供一種技術方案：

一種用於磁吸附爬壁機器人的磁吸附舵輪，包括第一螺栓1、第二螺栓2、輪體外側橡膠3、外側支撐板5和內側人字形支撐架11，外側支撐板5的上端面和軸座13的底部轉動連接，軸座13通過底部設有的圓形凸起和外側支撐板5上端面匹配開設的凹槽轉動卡接，且軸座13為中空結構，軸座13的內腔中插接有長軸15，且長軸15上套接有第二軸承14，第二軸承14有兩個，且兩個第二軸承14同軸設置，爬壁機器人轉彎時候需要更穩定的吸附的力，此時，該裝置通過開關12控制外接電源的接通，開關12將電流通入到線圈17中，使得纏繞有線圈17的鐵芯16帶有磁性，增強吸附力，以保證實現爬壁機器人在導磁性壁面上的更加靈活且平穩的轉彎；或者，所述結構還包含發電機18、環形摩擦凸起19和摩擦轉盤20，發電機18的外側壁通過三角架與外側支撐板5的上端面固定連接，摩擦轉盤20與發電機18上的轉軸連接，在軸座13的外側壁套接有環形摩擦凸起19，且環形摩擦凸起19與摩擦轉盤20貼合接觸，即在軸座13轉動的時候，通過環形摩擦凸起19帶動摩擦轉盤20轉動，摩擦轉盤20帶動發電機18轉動發電，此時，發電機18通過開關12將電流通入到線圈17中，使得纏繞有線圈17的鐵芯16帶有磁性，增強吸附力，以保證實現爬壁機器人在導磁性壁面上的更加靈活且平穩的轉彎。

外側支撐板5的側壁上設有開關12，且開關12和電源電性連接，外側支撐板5兩側壁均開設有方形孔，且兩個方形孔之間設有磁輪驅動軸9，磁輪驅動軸9的兩端設有與方形孔匹配固定卡接的方形塊，磁輪驅動軸9中間為圓柱結構，磁輪驅動軸9貫穿經過輪體外殼4，兩個方形塊靠近外側支撐板5內側的一端設有第一軸承6，且兩個第一軸承6均與磁輪驅動軸9之間轉動連接，第一軸承6和輪體外殼4轉動連接，輪體外殼4的外側套接有輪體外殼蓋8，輪體外殼蓋8外側套接有輪體外側橡膠3，增大磁輪與導磁性壁面的摩擦係數，防止爬壁機器人在移動轉向過程中打滑，輪體外殼4橫截面為「工」字豎起形結構，其兩側支撐板為可拆卸的活動擋板，卸掉兩側支撐板後，其中間軸為外圓內方的結構，該外圓內方軸中的外圓部分用來懸掛扇形永磁體7擺錘，內方部分用來配合擋板方形孔，驅動磁輪轉動。

輪體外殼4為中空結構，且輪體外殼4的內腔安置有扇形永磁體7、內側人字形支撐架11、鐵芯16和線圈17，扇形永磁體7和鐵芯16連接，線圈17纏繞在鐵芯16上，且線圈17和開關12電性連接，鐵芯16和線圈17均有兩個，鐵芯16為兩個對稱設置的扇形結構，扇形永磁體7通過第一螺栓1和第二螺栓2與內側人字形支撐架11的一端連接，內側人字形支撐架11的另一端和磁輪驅動軸9轉動連接。經過對永磁體磁感線和結構的改進優化，將扇形永磁體7和鐵芯16均設計為扇形可擺動結構，將其懸掛在磁輪驅動軸9上，軸可通過第一軸承6繞該驅動輪輪體外殼4中心轉動。這樣，不僅減輕了磁輪總體重量還有效的提高了永磁體磁能的利用率。

扇形永磁體7為半圓環扇形形狀，其由強磁性材料，如釹鐵硼製備而成，用來提供產生吸附力的強磁環境，扇形永磁體7為扇形釹鐵硼永磁體，人字形支撐架11下部為兩對稱安裝孔與扇形釹鐵硼永磁體左側固定孔和扇形釹鐵硼永磁體右側固定孔相對應，通過第一螺栓1、第二螺栓2將兩個內側人字形支撐架11與扇形永磁體7固定在一起。輪體外殼4外凹形圓曲面上包覆有輪體外側橡膠3以增加其與壁面的摩擦力，壁面破壞劃傷金屬壁面，輪體外殼4與輪體外殼蓋8通過若干螺釘連接成一體，從而實現在運動過程中輪體外殼4與輪體外殼蓋8一體繞兩第一軸承6做圓周運動，而使磁輪驅動軸9不運動，與其相連的內側人字形支撐架11和扇形永磁體7也將在輪體外殼4運動過程中保持不動。

儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同物限定。