一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术属于机器人焊接技术领域，具体来说是一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人,包括车架、安装在车架两端的前轮模块和后轮模块，车架上安装有视频检测云台，所述复合磁吸附式视频检测爬壁机器人为三轮结构，三轮均为驱动轮，所述前轮模块采用驱动转向一体化磁轮，后轮模块采用永磁间隙吸附结构，本实用新型专利技术的优点在于：采用轮式移动机构，且所有车轮均为驱动轮，运动灵活性好，可绕车体中心转向，最小转向半径为0。吸附装置同时采用了磁轮和永磁间隙吸附装置，前轮采用磁轮，在保证吸附力的同时提高了结构的紧凑性，同时环绕后轮在底盘上安装了永磁间隙吸附装置，保证爬壁机器人具有强负载能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人焊接
，具体来说是一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人。
技术介绍
磁吸附爬壁机器人是特种机器人的一种，是一种设计用来在恶劣、危险、极限情况下、在导磁壁面上进行特定作业如焊接、打磨、检测等的一种自动化机械装置。复合磁吸附式视频检测爬壁机器人可以在大型结构件的导磁壁面上灵活移动并将拍摄到的周围环境图像实时传输回本地计算机上，为之后进行的焊接、打磨等操作提供环境参考信息。爬壁机器人必须具有两个基本功能壁面吸附功能和移动功能。但是，这两者又是 矛盾的机器人的负载能力越强，要求爬壁机器人和导磁壁面间的吸附力越大，但这也造成了爬壁机器人在运动时的阻力越大，爬壁机器人的吸附能力和移动性能是矛盾的。现有的磁吸附爬壁机器人主要有磁足式爬壁机器人，磁轮式爬壁机器人，履带式磁吸附爬壁机器人，间隙吸附式爬壁机器人。磁足式爬壁机器人是靠磁足提供的吸附力吸附在壁面上，由于其行走特点决定了其吸附力必须可调，多采用电磁铁提供吸附力，如日本日立公司研制的八足磁吸附爬壁机器人。足式爬壁机器人步法控制比较复杂，运动灵活性不好。另外，采用电磁铁提供吸附力，需要消耗电能，且存在意外断电造成的安全隐患。磁轮式爬壁机器人是靠磁轮的吸附力吸附在导磁壁面上。申请日为2004年I月5日、申请号为200410016429. 6的专利文献涉及的“磁轮吸附式爬壁机器人”，其技术方案为包括左轮结构、支承架、检测结构、滚轮、码盘、位置校正结构、右轮结构，左轮结构和右轮结构相同，对称固定在支承架的两侧，检测结构固定在支承架的前边，滚轮和码盘固定在支承架的中间，位置校正结构连接在支承架最右侧，其可适应壁面的曲率，绕支承架作一定角度的转动，在机器人运动过程中校正机器人的位姿。本技术可完成石油筒壁等危险环境中的焊缝检测。上述技术的特点是运动灵活性较好，但是由于磁轮的有效吸附面积小，磁能利用率不高，负载能力较差。履带式磁吸附爬壁机器人是靠安装在履带式移动机构上的吸块吸附在导磁壁面上。申请日为2000年I月26日、申请号为00200795. 9的专利文献涉及的“履带式永磁爬壁机构”，其主要技术方案为本爬行机构由车体，动力部分和行走机构三部分组成，车体是一个箱形柔性结构，在内部安装动力部分，动力部分是两个电动机及其减速机构，其输出轴分别带动车体两侧的主动链轮。行走机构安置在车体两侧，由主动链轮，导轮，永磁铁及链条张紧机构组成，每一主动链轮带动三根封闭式链条，在三根链条之间的两个间隙处，沿链条全长视负重均匀布置永磁铁。其特点是负载能力强，但是其运动灵活性较差，特别是在进行转向运动时，由于履带和导磁壁面之间接触面积大，转向阻力大，转向半径大，转向灵活性差。间隙吸附式爬壁机器人是靠安装在底盘上的与导磁壁面间具有一定间隙的永磁体吸附在导磁壁面上。申请日为2005年10月8日、申请号为200510086383. X的专利文献涉及的“轮式非接触磁吸附爬壁机器人”，其技术方案为包括轮式移动机构和永磁吸附装置，轮式移动机构包括底盘、安装在底盘上的驱动机构、由驱动机构驱动的驱动轮。所述驱动轮对称布置，采用差动驱动方式，依靠驱动轮的差速实现在导磁壁面上的转向；永磁吸附装置安装在所述底盘上，所述永磁吸附装置和导磁壁面间是非接触的，磁能利用率高，吸附能力强。上述专利特点是吸附力大，但是由于所有的驱动轮都是不能相对车体转向的圆柱轮，转向阻力大，转向灵活性差。再如专利申请号为200510027714. 2，申请日为2005_7_14，名称为“月球探测车驱动转向一体化车轮”的技术专利，其技术方案为包括轮缘、外封板、轮毂、传动套、连接支架、深沟球轴承、电机支架套、驱动直流减速电机、轴盖内密封、轴盖、连接套、封板内密封、内封板、谐波齿轮减速器动刚轮、谐波齿轮减速器静刚轮、谐波齿轮减速器输入轴套、滑动支承套、谐波齿轮减速波发生器、挡板、盖板、转轴、端盖内密封、端盖、套杯、两个角接触球轴承、电机支座、转向直流减速电机、支撑筒、螺旋盖、连接架，本技术整个车轮采用密封式结构，轮缘与轮毂采用组合式结构，行驶驱动直流减速电机与谐波齿轮减速同轴线 串联布置。上述专利的车轮不是磁轮，而是根据传统方式将前轮设置为普通轮，仍然没有摆脱现有技术的偏见，并且其磁轮较为单一，结构较为复杂，实际应用中在灵活性和转向方面都有较大问题；2.驱动电机到车轮的传动链结构为电机-减速器-车轮，这种结构导致电机及减速器必须与车轮同轴安装，间接增大电机安装空间；对于月球探测来说，空间大小或许不是很重要，但是如果将此机器人应用到焊接机器人领域，则不能适用；转向电机的传动链结构是电机-减速器-转动轴，使得电机及减速器与转动轴同轴，也增大电机安装空间。综上所述，现有的爬壁机器人或者是运动灵活性较好而负载能力差，或者是负载能力强而运动灵活性差，未能较好地解决爬壁机器人移动和吸附的矛盾，综合性能不好。
技术实现思路
本技术的目的是为克服已有技术在运动灵活性和负载能力两方面综合性能的不足，解决爬壁机器人吸附和移动的矛盾，设计一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，使其在具有强负载能力的同时，能在壁面上灵活运动并将拍摄到的视频图像实时传回本地计算机，从而解决现有技术中存在的问题。为实现上述目的，本技术的技术方案如下一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，包括车架、安装在车架两端的前轮模块和后轮模块，车架上安装有视频检测云台，其特征在于所述复合磁吸附式视频检测爬壁机器人为三轮结构，三轮均为驱动轮，所述前轮模块采用驱动转向一体化磁轮，后轮模块采用永磁间隙吸附结构，具体的说，后轮模块包括底盘、底盘下方环绕后轮的永磁体、穿过底盘的两后轮、带动车轮的减速器、驱动减速器的直流电机，前轮模块采用驱动转向一体化磁轮，前轮模块的前轮为磁轮，受控转向；后轮模块的底盘上设置有永磁间隙吸附装置，后轮模块的两后轮对称布置，采用冗余控制转向方式，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向实现在导磁壁面上的转向；所述前轮采用的驱动转向一体化磁轮具体是采用沿厚度方向磁化的环形永磁体；所述的视频检测云台具有两个正交的旋转自由度，镜头控制系统的调节范围为水平+170 ° -170。，垂直调节范围为-905 -3CT ,镜头光学变焦为18倍，数据传输方式为WIFI或者3G网络，具体方式为通过数据传输系统进行无线传输，首先将视频信号进行模数转换，然后压缩，再通过WIFI或者3G接口模块传给远端。前轮模块包括转向基础板、转向基础板下方的电机、减速器、前轮、同步带以及设置在转向基础板上的直齿锥齿轮和减速器，直流无刷电机及行星齿轮减速器经过20齿直齿锥齿轮和40齿直齿锥齿轮传动带动锥齿轮轴旋转,锥齿轮轴再通过19齿圆柱齿轮和60齿圆柱齿轮传动带动转向轴旋转，转向轴与转向基础板通过螺钉联接固定，前轮驱动电机及减速器采用直流有刷电机和行星齿轮减速器，通过同步带传动带动前轮。进一步的，所述的永磁间隙吸附装置环绕后轮安装在底盘上，所述永磁间隙吸附 装置和导磁壁面间为非接触式，通过调节底盘和导磁壁面之间的距离设定所述永磁吸附装置和导磁壁面间的气隙。进一步的，所述底盘为低碳钢，作为轭铁与环绕车轮安装在后轮底盘上的永磁体一起构成磁路。进一步的，减速器包括第一级行星齿轮减速器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，包括车架（2）、安装在车架（2）两端的前轮模块（1）和后轮模块（4），车架（2）上安装有视频检测云台，其特征在于：所述复合磁吸附式视频检测爬壁机器人为三轮结构，三轮均为驱动轮，所述前轮模块（1）采用驱动转向一体化磁轮，后轮模块（4）采用永磁间隙吸附结构，具体的说，后轮模块（4）包括底盘（6）、底盘（6）下方环绕后轮的永磁体（5）、穿过底盘（6）的两后轮、带动车轮（7）的减速器（12）、驱动减速器（12）的直流电机（10），前轮模块（1）采用驱动转向一体化磁轮，前轮模块（1）的前轮为磁轮，受控转向；后轮模块（4）的底盘（6）上设置有永磁间隙吸附装置，后轮模块（4）的两后轮对称布置，采用冗余控制转向方式，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向实现在导磁壁面上的转向；？？所述前轮采用的驱动转向一体化磁轮具体是采用沿厚度方向磁化的环形永磁体；所述的视频检测云台具有两个正交的旋转自由度，镜头控制系统的调节范围为水平+170°～？170°，垂直调节范围为？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，镜头光学变焦为18倍，数据传输方式为WIFI或者3G网络，具体方式为通过数据传输系统进行无线传输，首先将视频信号进行模数转换，然后压缩，再通过WIFI或者3G接口模块传给远端。dest_path_image001.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，包括车架(2)、安装在车架(2)两端的前轮模块(I)和后轮模块(4)，车架(2)上安装有视频检测云台，其特征在干所述复合磁吸附式视频检测爬壁机器人为三轮结构，三轮均为驱动轮，所述前轮模块(I)采用驱动转向一体化磁轮，后轮模块(4)采用永磁间隙吸附结构，具体的说，后轮模块(4)包括底盘(6)、底盘(6)下方环绕后轮的永磁体(5)、穿过底盘(6)的两后轮、带动车轮(7)的减速器(12)、驱动减速器(12)的直流电机(10)，前轮模块(I)采用驱动转向一体化磁轮，前轮模块(I)的前轮为磁轮，受控转向；后轮模块(4)的底盘(6)上设置有永磁间隙吸附装置，后轮模块(4)的两后轮对称布置，采用冗余控制转向方式，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向实现在导磁壁面上的转向； 所述前轮采用的驱动转向一体化磁轮具体是采用沿厚度方向磁化的环形永磁体； 所述的视频检测云台具有两个正交的旋转自由度，镜头控制系统的调节范围为水平+170 ° -170。，垂直调节范围为-90= ~-W ,镜头光学变焦为18倍，数据传输方式为WIFI或者3G网络，具体方式为通过数据传输系统进行无线传输，首先将视频信号进行模数转换，然后压縮，再通过WIFI或者3G接ロ模块传给远端。2.根据权利要求I所述的ー种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，其特征在于前轮模块(I)包括转向基础板(13)、转向基础板(13)下方的电机(16)、减速器(12)、前轮、同步带(11)以及设置在转向基础板(13)上的直齿锥齿轮和减速器(12)，直流无刷电机及行星齿轮减速器(9)经过20齿直齿锥齿轮(14)和40齿直齿锥齿轮(21)传动带动锥齿轮轴(20 )旋转，锥齿轮轴(20 )再通过19齿圆柱齿轮(19 )和60齿圆柱齿轮(18 )传动带动转向轴(17)旋转，转向轴(17)与转向基础板(13)通过螺钉联接固定，前轮驱动电机及減速器采用直流有刷电机和行星齿轮减速器(9)，通过同步带(11)传动带动前轮。3.根据权利要求2所述的ー种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，其特征在于所述的永磁间隙吸附装置环绕后轮安装在底盘(6)上，所述永磁间隙吸附装置和导磁壁面间为非接触式，通过调节底盘(6)和导磁壁面之间的距离设定所述永磁吸附装置和导磁壁面间的气隙。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂仲成，陈博翁，凌乐，张帆，肖唐杰，李永龙，贺骥，徐立强，吴建东，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
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