车轮及轮式爬壁机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，尤其涉及一种车轮及轮式爬壁机器人，包括车轮壳体、车轮轴和吸附机构，车轮轴与车轮壳体固定连接，车轮轴的轴线与车轮壳体的轴线重合设置，吸附机构位于车轮壳体内；吸附机构包括连接件和磁性件，连接件沿车轮壳体的径向方向设置，连接件的第一端与车轮轴转动连接并绕车轮轴的轴线相对转动，磁性件与连接件的第二端连接。该车轮的吸附机构位于车轮壳体的内部，那么应用有该车轮的轮式爬壁机器人在运动过程中不会出现因腹部干涉而出现的卡滞现象，可以极大地提高该轮式爬壁机器人的越障和通过能力，也可以减小轮式爬壁机器人的体积和重量，提高该轮式爬壁机器人的灵活性与负载能力。

【技术实现步骤摘要】
车轮及轮式爬壁机器人
本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种车轮及轮式爬壁机器人。
技术介绍
在核能、船舶、化工、风电等领域，大部分设备的金属外壁一般由导磁钢板焊接而成，由于风吹日晒、海水浸泡、海生物附着，导致金属壁大面积脱漆甚至生锈，不仅影响了外观，更严重的影响了金属外壁的使用寿命。海洋生物对船体壁面的附着，增加了船体的负载，降低了燃油效率。上述现象对金属外壁的检测、清洗和除锈等提出了要求。由于轮式爬壁机器人具有运动灵活等诸多优点，轮式爬壁机器人在检测、清洗、除锈等领域的应用越加广泛。但目前具有检测、清洗和除锈等功能的轮式爬壁机器人大多只能适应平面和小曲率的曲面，在倾斜及垂直壁面极易发生倾覆及跌落的现象。目前的轮式爬壁机器人跨越凸起结构、大曲率地形障碍物等情况时，常常出现底盘卡滞和机器人整体倾覆等现象，负载能力、越障能力和运动可靠性十分有限，导致机器人不能满足复杂工况的使用要求。目前，主要的解决方案是通过在轮式爬壁机器人腹部安装吸附机构解决轮式机器人的越障和运动可靠性问题。但这种结构的轮式爬壁机器人还存在以下缺点：(1)负载能力有限。由于现有的轮式爬壁机器人磁吸附装置通常安装于机器人腹部，而轮式爬壁机器人腹部空间限制，磁铁体积有限，磁吸附力受到进一步限制，当经过大曲率表面时，磁铁与壁面的磁隙变大，磁吸附力会以指数方式减小，轮式爬壁机器人很难满足清洗等较大的负载需求。(2)结构复杂，体积大。现有轮式爬壁机器人，由于磁吸附装置设计于腹部，使得机器人整体体积增大，导致其他结构的重新布置使整体结构复杂，增加了设计的难度。(3)越障能力有限。现有轮式爬壁机器人吸附机构一般安装于机器人腹部，遇到局部障碍时，障碍的高度不能超过磁铁与壁面的最小距离，否则会出现卡滞现象。遇到大尺寸障碍时，由于越障时磁隙增加，吸附力减弱，轮式爬壁机器人只能越过一定高度的单一障碍，否则将会出现倾覆的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种车轮及轮式爬壁机器人，旨在解决现有技术中的轮式爬壁机器人负载能力差、越障能力差及运动可靠性差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种车轮，包括车轮壳体、车轮轴和吸附机构，所述车轮轴与所述车轮壳体固定连接，所述车轮轴的轴线与所述车轮壳体的轴线重合设置，所述吸附机构位于所述车轮壳体内；所述吸附机构包括连接件和磁性件，所述连接件沿所述车轮壳体的径向方向设置，所述连接件的第一端与所述车轮轴转动连接并绕所述车轮轴的轴线相对转动，所述磁性件与所述连接件的第二端连接。进一步地，所述磁性件背向所述车轮轴的侧面为与所述车轮壳体相适配的圆弧面。进一步地，所述磁性件的数量为多个，多个所述磁性件形成海尔贝克阵列，所述海尔贝克阵列的强磁侧背向所述车轮轴设置。进一步地，多个所述磁性件沿所述车轮轴的轴线方向依次并排设置，其中相邻的三个所述磁性件沿所述车轮轴的轴线依次分为第一磁性件、第二磁性件和第三磁性件，所述第二磁性件的磁场方向平行于所述车轮轴的轴线方向，所述第一磁性件的磁场方向和所述第三磁性件的磁场方向均垂直于所述第二磁性件的磁场方向，所述第一磁性件的磁场方向和所述第三磁性件的磁场方向相反设置。进一步地，所述连接件包括轴承、轴承座和转接板，所述轴承安装于所述轴承座内，所述车轮轴与所述轴承固定连接，所述轴承座安装于所述转接板上，所述磁性件安装于所述转接板背向所述轴承座的侧面上。进一步地，所述车轮壳体包括车轮圈和两个车轮板，两个所述车轮板分别安装于所述车轮圈的相对两侧部，所述车轮轴的两端均通过法兰盘分别固定安装于所述两个车轮板上。进一步地，两个所述法兰盘背向对应的两个所述车轮板的侧面上设有环形凸起，两个所述环形凸起的端面分别抵接于所述轴承的内圈的相对两侧面上。进一步地，所述转接板的内部开设有通孔。进一步地，所述车轮圈、所述车轮板、所述法兰盘和所述轴承座分别为铝合金轮圈、铝合金轮板、铝合金法兰盘和铝合金轴承座；所述转接板为塑料板。本专利技术提供的车轮中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：在车轮壳体内部设计有吸附机构，一方面在车轮壳体旋转的过程中，吸附机构的磁性件与金属壁面之间保持相对固定的距离，从而保持稳定的磁吸附力，保证车轮与金属壁面之间的紧密贴合，也保证应用了该车轮的轮式爬壁机器人行走的稳定性；当车轮行走在大曲率的金属壁面上时，吸附机构的磁性件与金属壁面之间的间距不会发生明显变化，磁吸附力也不会发生明显变化，那么应用了该车轮的轮式爬壁机器人可以满足清洗等较大的负载需求，负载能力强；另一方面，由于车轮壳体内置吸附机构，那么应用有该车轮的轮式爬壁机器人在运动过程中不会出现因腹部干涉而出现的卡滞现象，可以极大地提高该轮式爬壁机器人的越障和通过能力，也无需在轮式爬壁机器人的腹部安装吸附机构，大大减少了轮式爬壁机器人的体积和重量，提高该轮式爬壁机器人的灵活性与负载能力。本专利技术采用的另一技术方案是：一种轮式爬壁机器人，包括上述的车轮。本专利技术的轮式爬壁机器人，由于采用了上述的车轮，吸附机构位于车轮壳体的内部，在该轮式爬壁机器人行走的过程中，吸附机构的磁性件与金属壁面之间保持相对固定的距离，从而保持稳定的磁吸附力，保证车轮与金属壁面之间的紧密贴合，确保该轮式爬壁机器人行走的稳定性；同时，吸附机构位于车轮壳体的内部，该轮式爬壁机器人在运动过程中不会出现因腹部干涉而出现的卡滞现象，极大地提高该轮式爬壁机器人的越障和通过能力，也无需在轮式爬壁机器人的腹部安装吸附机构，大大减少了轮式爬壁机器人的体积和重量，提高该轮式爬壁机器人的灵活性与负载能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的车轮的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的车轮的隐藏一侧车轮板的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的车轮的爆炸图。图4为磁性件的Halbach结构原理图。图5为本专利技术实施例提供的车轮的磁性件的主视图。图6为本专利技术实施例提供的车轮的磁性件的右视方向上的磁场方向示意图。其中，图中各附图标记：10—车轮壳体11—车轮圈12—车轮板20—车轮轴21—法兰盘30—吸附机构31—连接件32—磁性件100—金属壁面211—环形凸起311—轴承312—轴承座313—转接板321—圆弧面322—第一磁性件323—第二磁性件324—第三磁性件3131—通孔3211—缺口。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～6描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车轮，其特征在于：包括车轮壳体、车轮轴和吸附机构，所述车轮轴与所述车轮壳体固定连接，所述车轮轴的轴线与所述车轮壳体的轴线重合设置，所述吸附机构位于所述车轮壳体内；/n所述吸附机构包括连接件和磁性件，所述连接件沿所述车轮壳体的径向方向设置，所述连接件的第一端与所述车轮轴转动连接并绕所述车轮轴的轴线相对转动，所述磁性件与所述连接件的第二端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种车轮，其特征在于：包括车轮壳体、车轮轴和吸附机构，所述车轮轴与所述车轮壳体固定连接，所述车轮轴的轴线与所述车轮壳体的轴线重合设置，所述吸附机构位于所述车轮壳体内；
所述吸附机构包括连接件和磁性件，所述连接件沿所述车轮壳体的径向方向设置，所述连接件的第一端与所述车轮轴转动连接并绕所述车轮轴的轴线相对转动，所述磁性件与所述连接件的第二端连接。


2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述磁性件背向所述车轮轴的侧面为与所述车轮壳体相适配的圆弧面。


3.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述磁性件的数量为多个，多个所述磁性件形成海尔贝克阵列，所述海尔贝克阵列的强磁侧背向所述车轮轴设置。


4.根据权利要求3所述的车轮，其特征在于：多个所述磁性件沿所述车轮轴的轴线方向依次并排设置，其中相邻的三个所述磁性件沿所述车轮轴的轴线依次分为第一磁性件、第二磁性件和第三磁性件，所述第二磁性件的磁场方向平行于所述车轮轴的轴线方向，所述第一磁性件的磁场方向和所述第三磁性件的磁场方向均垂直于所述第二磁性件的磁场方向，所述第一磁性件的磁场方向和所述第三磁性件的磁场方向相...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀辉，蔡建楠，何凯，李赳华，
申请(专利权)人：深圳市行知行机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44