一种柔性钢制壁面作业机器人制造技术

本发明专利技术属于机械技术领域且公开了一种柔性钢制壁面作业机器人，所述爬壁机器人由机器人本体、三自由度作业机械臂和除锈装置组成，所述三自由度作业机械臂由转盘轴与机器人本体连接，除锈装置位于机器人本体尾部，所述机器人本体包括一外围的箱体，箱体内固连两列弹性合页，直流电机安装于弹性合页下板上，直流电机经蜗轮蜗杆减速机连接同步带轮，同步带轮经同步带与磁轮传动，所述磁轮由两侧的轭铁与轭铁中间的传动带轮围成中空结构，中空结构内由尼龙套固定一柱状磁铁。本发明专利技术在智能控制条件下能实现在化工容器、大型船舶船体等钢制壁面上稳定性走和有效检测，具有结构紧凑、重量轻、控制简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性钢制壁面作业机器人
本专利技术属于机械
，涉及一种柔性钢制壁面作业机器人。
技术介绍
石油、化工行业广泛应用的各种球罐、筒形储罐等大型压力容器，大型船舶的船体以及大型水轮机叶片等多是由钢板焊接而成，由于长时间在高腐蚀和高压及高盐分状态下工作，其表面及焊缝极易产生生锈等缺陷，从而导致材料失效，严重威胁这些钢制容器、壁面的安全工作，为确保其能够在安全状态下运行，需要定期开展壁面安全检测维修工作，而目前这些工作都是由人工完成，工作量大、危险系数高，因此开发研制钢制壁面作业机器人代替人工进行容器壁面维护具有十分重要的现实意义和广阔的应用前景。随着机器人技术的快速发展，钢制壁面作业机器人备受人们关注，各发达国家积极地开展理论和技术研究，并研制出了一些各具特色的钢制壁面作业机器人，为此，我们提出一种柔性钢制壁面作业机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种柔性钢制壁面作业机器人的本体结构，不仅可以实现机器人自动适应曲率不同的钢制壁面，在其上安全稳定行走，而且能有效的完成表面作业任务。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种柔性钢制壁面作业机器人，所述爬壁机器人由机器人本体、三自由度作业机械臂和除锈装置组成，所述三自由度作业机械臂由转盘轴与机器人本体连接，除锈装置位于机器人本体尾部，所述机器人本体包括一外围的箱体，箱体内固连两列弹性合页，直流电机安装于弹性合页下板上，直流电机经蜗轮蜗杆减速机连接同步带轮，同步带轮经同步带与磁轮传动，所述磁轮由两侧的轭铁与轭铁中间的传动带轮围成中空结构，中空结构内由尼龙套固定一柱状磁铁，柱状磁铁经连接件连接蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构上连接调磁旋钮，尼龙套四周与磁轮心轴平行镶嵌多个永磁体，尼龙套上还设置有不导磁连接件，所述不导磁连接件与永磁体相连。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述三自由度作业机械臂前端连接有喷漆装置，所述喷漆装置包括一个轴承外套，内部左右两侧有两个深沟球轴承，用以支撑支架端部的轴，轴在轴向上通过弹簧垫片固定，仅可绕轴承外套转动，小型直流电机通过电机架与支架固定在一起，联轴器连接电机轴，轴上连接蜗杆并通过轴承固定在支架上，蜗轮与凸轮固定在轴上；喷漆瓶通过圆弧片和手柄螺钉固定，当电机靠PLC控制转动角度，带动蜗杆蜗轮转动，通过凸轮压动喷漆瓶喷漆或停止。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述除锈装置，由电磁铁支架，滑块固定到机器人壁上；电磁铁，电机紧固到铝合金板上，铝合金板连接在滑轨上；钢丝刷通过联轴器连接到直流电机上。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述机器人本体的箱体尾部还固连有永磁万向轮。本专利技术所达到的有益效果是：一种柔性钢制壁面作业机器人，不仅可以实现机器人自动适应曲率不同的钢制壁面，在其上安全稳定行走，而且能有效的完成表面作业任务。本专利技术机器人主要包括机器人本体、三自由度多功能作业机械臂、机械臂前端的喷漆装置、可升降的除锈装置。而机器人本体主要包括底盘、主动永磁轮机构、万向永磁轮机构。本专利技术在智能控制条件下能实现在化工容器、大型船舶船体等钢制壁面上稳定性走和有效检测，具有结构紧凑、重量轻、控制简单等优点，同时，由于不导磁连接件的设置，能够避免永磁体的磁性减弱。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为柔性钢制壁面作业机器人本体结构示意图；图2为可调磁力永磁轮结构示意图；图3为柔性自适应底盘；图4为柔性自适应底盘适应于不同曲率半径的壁面容器；图5为本体结构图；图6为除锈装置结构图；图7为机械臂前端喷漆装置结构图；图8为磁路原理图；图9为机器人适应不同曲率半径(R＝600mm)壁面图；图10为机器人适应不同曲率半径(R＝1000mm)壁面图；图11为机器人适应不同曲率半径(R＝2000mm)壁面图；图12为机器人适应不同曲率半径(R＝3000mm)壁面图；图13为基于多组平行四边形机构的机械手结构图；图中标号：1、除锈装置；2、转盘轴；3、三自由度作业机械臂；4、机器人本体；21、同步带轮；22、直流电机；23、箱体；24、蜗轮蜗杆减速机；25、同步带；26、永磁轮；27、弹性合页；31、轭铁；32、调磁旋钮；33、柱状磁铁；34、蜗轮蜗杆机构；35、连接件；36、不导磁连接件；37、永磁体；38、尼龙套；41、电磁铁；42、滑轨；43、滑块；44、铝合金板；45、钢丝刷；46、电磁铁架；51、涡轮；52、凸轮；53、轴；54、喷漆瓶；55、圆弧片；56、手柄螺钉；57、小型电机。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：请参阅图1-13，本专利技术为一种柔性钢制壁面作业机器人，所述爬壁机器人由机器人本体4、三自由度作业机械臂3和除锈装置1组成，所述三自由度作业机械臂3由转盘轴2与机器人本体4连接，除锈装置1位于机器人本体4尾部，所述机器人本体4包括一外围的箱体23，箱体23内固连两列弹性合页27，直流电机22安装于弹性合页27下板上，直流电机22经蜗轮蜗杆减速机24连接同步带轮21，同步带轮21经同步带25与磁轮传动，所述磁轮由两侧的轭铁31与轭铁31中间的传动带轮围成中空结构，中空结构内由尼龙套38固定一柱状磁铁33，柱状磁铁33经连接件35连接蜗轮蜗杆机构34，蜗轮蜗杆机构34上连接调磁旋钮32，尼龙套38四周与磁轮心轴53平行镶嵌多个永磁体37，尼龙套38上还设置有不导磁连接件36，所述不导磁连接件36与永磁体37相连。所述三自由度作业机械臂3前端连接有喷漆装置，所述喷漆装置包括一个轴承外套，内部左右两侧有两个深沟球轴承，用以支撑支架端部的轴53，轴53在轴53向上通过弹簧垫片固定，仅可绕轴承外套转动，小型直流电机22通过电机架与支架固定在一起，联轴器连接电机轴，轴53上连接蜗杆并通过轴承固定在支架上，蜗轮与凸轮52固定在轴53上；喷漆瓶54通过圆弧片55和手柄螺钉56固定，当电机靠PLC控制转动角度，带动蜗杆蜗轮转动，通过凸轮52压动喷漆瓶54喷漆或停止，所述除锈装置1，由电磁铁41支架，滑块43固定到机器人壁上；电磁铁41，电机紧固到铝合金板44上，铝合金板44连接在滑轨42上；钢丝刷45通过联轴器连接到直流电机22上，所述机器人本体4的箱体23尾部还固连有永磁万向轮。需要说明的是，本专利技术为一种柔性钢制壁面作业机器人，工作时，提供一种基于永磁吸附结构、能适应不同曲率半径壁面的爬壁作业机器人的本体结构，不仅可以实现机器人自动适应曲率不同的钢制壁面，在其上安全稳定行走，而且能有效的完成表面作业任务。工作原理：如图1所示，除锈装置1在本体前部，可由电磁铁41带动相对本体上下移动。可通过电磁铁41相对本体上下移动机械臂在本体上偏后部，仅可绕本体转动，喷漆装置连接在机械臂上。如图5所示，为本体结构图。电机与蜗轮蜗杆减速机24相连，蜗轮蜗杆减速机24与同步带轮21通过轴53连接，同步带25连接同步带轮21和永磁轮26，将同步带轮21的转动传动到永磁轮26，弹性合页27会依据钢制容器曲率的变化而调节永磁轮26的角度。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性钢制壁面作业机器人，其特征在于，所述爬壁机器人由机器人本体(4)、三自由度作业机械臂(3)和除锈装置(1)组成，所述三自由度作业机械臂(3)由转盘轴(2)与机器人本体(4)连接，除锈装置(1)位于机器人本体(4)尾部，所述机器人本体(4)包括一外围的箱体(23)，箱体(23)内固连两列弹性合页(27)，直流电机(22)安装于弹性合页(27)下板上，直流电机(22)经蜗轮蜗杆减速机(24)连接同步带轮(21)，同步带轮(21)经同步带(25)与磁轮传动，所述磁轮由两侧的轭铁(31)与轭铁(31)中间的传动带轮围成中空结构，中空结构内由尼龙套(38)固定一柱状磁铁(33)，柱状磁铁(33)经连接件(35)连接蜗轮蜗杆机构(34)，蜗轮蜗杆机构(34)上连接调磁旋钮(32)，尼龙套(38)四周与磁轮心轴(53)平行镶嵌多个永磁体(37)，尼龙套(38)上还设置有不导磁连接件(36)，所述不导磁连接件(36)与永磁体(37)相连。

【技术特征摘要】
1.一种柔性钢制壁面作业机器人，其特征在于，爬壁机器人由机器人本体(4)、三自由度作业机械臂(3)和除锈装置(1)组成，所述三自由度作业机械臂(3)由转盘轴(2)与机器人本体(4)连接，除锈装置(1)位于机器人本体(4)尾部，所述机器人本体(4)包括一外围的箱体(23)，箱体(23)内固连两列弹性合页(27)，直流电机(22)安装于弹性合页(27)下板上，直流电机(22)经蜗轮蜗杆减速机(24)连接同步带轮(21)，同步带轮(21)经同步带(25)与磁轮传动，所述磁轮由两侧的轭铁(31)与轭铁(31)中间的传动带轮围成中空结构，中空结构内由尼龙套(38)固定一柱状磁铁(33)，柱状磁铁(33)经连接件(35)连接蜗轮蜗杆机构(34)，蜗轮蜗杆机构(34)上连接调磁旋钮(32)，尼龙套(38)四周与磁轮心轴平行镶嵌多个永磁体(37)，尼龙套(38)上还设置有不导磁连接件(36)，所述不导磁连接件(36)与永磁体(37)相连。2.根据权利要求1所述的一种柔性钢制壁面作业机器人，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏军英，王吉岱，范召舰，袁苑，刘笑辰，张萌萌，纪德恒，王峰，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37