一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构制造技术

本发明专利技术公开一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，该爬壁机器人结构的盘式电机设计防水外壳，并采用带轮内置的方式，使机器人适应水下环境，同时结构更加紧凑。相较于其他自适应机器人，本机器人采用履带式移动机构，在自适应凹、凸曲面时，由于同一侧履带的主动轮与从动轮同时安装于两个挡板之间，主动轮与从动轮之间的内侧安装自适应装置，自适应装置的支撑轮与内永磁铁让主动轮与从动轮始终能与壁面紧密贴合，增加履带与壁面的有效接触点，并增大摩擦力防止滑落，减少整体吸附力的需求，在保证整个机器人作业、越障过程中稳定性的基础上，从而使得上方搭载的设备能稳定，安全的运行。安全的运行。安全的运行。

【技术实现步骤摘要】
一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构


[0001]本专利技术涉及清洁设备
，具体是一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，适用于各种陆上以及水下复杂金属立面，例如船体变曲率立面、海上风电塔筒变曲率立面、大型钢体立面、飞机、大型储罐金属立面等。

技术介绍

[0002]大型船舶、海上风电塔筒和海上大型建筑等，其部分表面位于水下，而部分表面又位于高空中。位于海水以下的金属结构体，会受到海生物的污染。随着时间的推移，这些金属表面会由于海生物对的附着导致机械损坏和腐蚀，同时船体上的生物膜、海草、藤壶等海生物会加重船体的阻力，从而增加船体油耗降低能源的利用率。此外船体污垢对船舶另外的重要影响会导致更多的燃料燃烧，增加污染排放，加重空气污染，同时增加船舶的运营成本以及运送成本。而位于高空中的结构体，会由于风化腐蚀等问题导致机械生锈和损坏。而目前我国的大型船舶、海上风电塔筒等一些金属表面的清洗、防腐、检测等工作仍然是采用传统的人工作业，人工作业劳动强度大、安全系数低、时间周期长并且效率低下，受天气环境的影响较大，有环境污染等问题。
[0003]爬壁机器人是工业机器人领域的一个重要的组成部分，主要应用于立面场景，可搭载各种检测，代替人工作业，但如何解决爬壁机器人的自身重量、体积、结构、吸附力以及适应场景等是技术研究的关键问题。目前的爬壁机器人普遍采用永磁轮式或永磁履带式等一体式刚体结构，因其相对固化的结构特性，难以适应变曲率等复杂立面形貌特征，仅能在较为平整的壁面上吸附和移动。变曲率自适应能力作为改善爬壁机器人立面运动性能的关键问题，是机器人在曲率多变的大型复杂金属立面作业规划中运动灵活性与路径准确性的核心保障，其从根本上制约着机器人的推广应用，因而，变曲率自适应问题长久以来一直是爬壁机器人研究领域关注的焦点。
[0004]相对于以上的传统方式，本专利技术在保留上述作业方式优点的同时，具有更高的安全性，结构更加紧凑，稳定性也更加高。特别的，本专利技术具有能同时适应船体立面的凹、凸曲面的特性等优点。因此研究专利技术这种可适应变曲率的水下爬壁机器人具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的提供一种新的水下爬壁机器人结构，解决了水下爬壁机器人结构不能适应船体曲率，难以吸附和现有机器人危险、效率低等问题，此外该机器人结构更加紧凑。
[0006]为实现上述目的专利技术采用了如下方案：一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，其特征在于，该爬壁机器人结构包括连接板金、控制箱体、扶架、内侧挡板、履带、外侧挡板、外永磁铁、转动杆件、挡板凸台、杆件轴承、张紧装置、支撑轮、内永磁铁、固定杆件、支撑连接件、伸缩弹簧、前带轮内挡边、后带轮挡边、带轮轴承、旋转轴、电机输出轴、一号O型圈、电机壳体、前主动带轮、环形电机安装架、二号O型圈、深沟球轴承、电机后端盖、盘式电机、
前带轮外挡边；
[0007]控制箱体固定在连接板金的上表面的中部，扶架连接在控制箱体两侧的连接板金的上表面处；连接板金的下表面的左、右两侧均通过一组挡板分别设置有一组履带传动结构；每组挡板包括一个外侧挡板和一个内侧挡板，两组挡板中的四个挡板平行且竖直正对设置；两组挡板结构相同，两者呈镜面对称设置，两组履带传动结构也相同且装配方式也为镜面对称；四块挡板均通过其顶部中间的挡板凸台与连接板金的下表面固定连接；
[0008]以左侧的一组履带传动结构为例描述其结构，履带传动结构包括前主动带轮、后从动带轮、履带、外永磁铁、转动杆件、杆件轴承、张紧装置、自适应装置；
[0009]前主动带轮为圆筒形盖状结构，其与中轴线垂直的封闭侧面上设置有螺钉安装孔，其内部安装有电机组件；其中，电机组件包括电机输出轴、一号O型圈、电机壳体、环形电机安装架、二号O型圈、深沟球轴承、电机后端盖、盘式电机；电机组件的电机输出轴的输出端正对前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面的内侧设置，前带轮内挡边设置在前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面的外侧，前带轮内挡边、前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面与电机组件的电机输出轴三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起；电机输出轴的另一端与盘式电机的输出端固定在一起，盘式电机的另一端固定在环形电机安装架的内圈上；电机壳体的一端套装在电机组件的电机输出轴的输出端上，两者通过一号O型圈实现密封连接；环形电机安装架的外圈设置在电机壳体与电机后端盖之间，三者通过打孔装螺钉固定在一起，并通过两个二号O型圈实现三者之间的密封连接；
[0010]电机后端盖的外周设置有限位槽口，前主动带轮的远离电机输出轴一端的内侧面上设置有与限位槽口位置对应的内凹槽口，深沟球轴承的一侧设置于内限位槽口内，另一侧设置于内凹槽口内；电机后端盖的外侧设置有前带轮外挡边，前带轮内挡边与前带轮外挡边的外侧均设置有一个带轮旋转轴，一个带轮旋转轴、前带轮内挡边、前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起，一个带轮旋转轴、前带轮外挡边、电机后端盖三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起；
[0011]后从动带轮为一个圆柱状的实心轮体，后从动带轮的两个与中轴线垂直的侧面的外侧均设置有一个后带轮挡边，两个后带轮挡边的外侧均设置有一个带轮旋转轴，一个带轮旋转轴、一个后带轮挡边与位于同一侧的后从动带轮的侧面三者之间通过打孔装螺钉的方式固定在一起；
[0012]前主动带轮与后从动带轮通过两者两侧的带轮旋转轴与带轮轴承安装在左侧的外侧挡板与内侧挡板之间的前部的中间与后部的中间，前主动带轮与后从动带轮两者通过履带实现传动连接；在外侧挡板与内侧挡板之间的前部的顶部与后部的顶部各设置有一个张紧装置；
[0013]在内侧挡板的外侧的与前主动带轮及后从动带轮相对的位置的下部各固定设置有一个外永磁铁；外永磁铁通过在内侧挡板上打螺纹孔、外永磁铁上设置相匹配的带螺纹的安装部以实现两者的固定连接；
[0014]在外侧挡板与内侧挡板之间的中部设置有与其垂直的固定杆件以实现两者的固定连接；在固定杆件的两侧各固定设置有一根与其平行的转动杆件，转动杆件的两端各设置有一个杆件轴承，转动杆件通过杆件轴承安装在外侧挡板与内侧挡板之间；每一根转动杆件上均设置有一个自适应装置；
[0015]自适应装置包括弹簧底座、弹簧挂耳、伸缩弹簧、支撑连接件、支撑轮、内永磁铁，弹簧挂耳的基座的上表面设置有带通孔的凸起部，其下表面的中间往下延伸有导向杆；伸缩弹簧的上部固定于弹簧挂耳的基座上，导向杆位于伸缩弹簧的内部，且伸缩弹簧的下部的末端固定在弹簧底座上，弹簧底座中间设有导向轴孔，导向杆在导向轴孔内上下滑动，当伸缩弹簧压缩到极限时，导向杆的末端不与弹簧底座中的导向轴孔底部接触；支撑连接件的中部近似为“n”型结构，在“n”型结构的左右两侧均水平衔接有一段安装轴，两个支撑轮分别对称的固定安装在支撑连接件两侧的安装轴上；支撑连接件的“n”型结构的内部固定设置有内永磁铁；弹簧底座的下表面与支撑连接件的“n”型结构顶部相接触，“n”型结构顶部的内侧面与内永磁铁固定连接；支撑连接件的两侧之间距离小于履带的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自适应变曲率的水下爬壁机器人结构，其特征在于，该爬壁机器人结构包括连接板金、控制箱体、扶架、内侧挡板、履带、外侧挡板、外永磁铁、转动杆件、挡板凸台、杆件轴承、张紧装置、支撑轮、内永磁铁、固定杆件、支撑连接件、伸缩弹簧、前带轮内挡边、后带轮挡边、带轮轴承、旋转轴、电机输出轴、一号O型圈、电机壳体、前主动带轮、环形电机安装架、二号O型圈、深沟球轴承、电机后端盖、盘式电机、前带轮外挡边；控制箱体固定在连接板金的上表面的中部，扶架连接在控制箱体两侧的连接板金的上表面处；连接板金的下表面的左、右两侧均通过一组挡板分别设置有一组履带传动结构；每组挡板包括一个外侧挡板和一个内侧挡板，两组挡板中的四个挡板平行且竖直正对设置；两组挡板结构相同，两者呈镜面对称设置，两组履带传动结构也相同且装配方式也为镜面对称；四块挡板均通过其顶部中间的挡板凸台与连接板金的下表面固定连接；以左侧的一组履带传动结构为例描述其结构，履带传动结构包括前主动带轮、后从动带轮、履带、外永磁铁、转动杆件、杆件轴承、张紧装置、自适应装置；前主动带轮为圆筒形盖状结构，其与中轴线垂直的封闭侧面上设置有螺钉安装孔，其内部安装有电机组件；其中，电机组件包括电机输出轴、一号O型圈、电机壳体、环形电机安装架、二号O型圈、深沟球轴承、电机后端盖、盘式电机；电机组件的电机输出轴的输出端正对前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面的内侧设置，前带轮内挡边设置在前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面的外侧，前带轮内挡边、前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面与电机组件的电机输出轴三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起；电机输出轴的另一端与盘式电机的输出端固定在一起，盘式电机的另一端固定在环形电机安装架的内圈上；电机壳体的一端套装在电机组件的电机输出轴的输出端上，两者通过一号O型圈实现密封连接；环形电机安装架的外圈设置在电机壳体与电机后端盖之间，三者通过打孔装螺钉固定在一起，并通过两个二号O型圈实现三者之间的密封连接；电机后端盖的外周设置有限位槽口，前主动带轮的远离电机输出轴一端的内侧面上设置有与限位槽口位置对应的内凹槽口，深沟球轴承的一侧设置于内限位槽口内，另一侧设置于内凹槽口内；电机后端盖的外侧设置有前带轮外挡边，前带轮内挡边与前带轮外挡边的外侧均设置有一个带轮旋转轴，一个带轮旋转轴、前带轮内挡边、前主动带轮的设置有螺钉安装孔的封闭侧面三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起，一个带轮旋转轴、前带轮外挡边、电机后端盖三者通过打孔装螺钉的方式固定在一起；后从动带轮为一个圆柱状的实心轮体，后从动带轮的两个与中轴线垂直的侧面的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌宇，杜小禹，杨培，张明路，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：