本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，其能夠應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

爬壁機(jī)器人因其具有可攜帶作業(yè)工具在壁面上吸附爬行，并協(xié)助或取代人類(lèi)完成各種極限作業(yè)的特點(diǎn)，自二十世紀(jì)六十年代問(wèn)世以來(lái),一直受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。隨著我國(guó)老齡化人口的增多，勞動(dòng)力成本逐年增加。核工業(yè)、石化企業(yè)、建筑行業(yè)、消防部門(mén)、修造船等領(lǐng)域的日常維護(hù)和清理作業(yè)具有危險(xiǎn)系數(shù)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的、且操作人員易患職業(yè)病的行業(yè)特點(diǎn)，從事這類(lèi)行業(yè)的人數(shù)在逐漸減少。面對(duì)這一社會(huì)現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)普及能滿(mǎn)足多種作業(yè)需求的爬壁機(jī)器人就變得極其重要。

經(jīng)專(zhuān)利檢索，發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N200710113254.4的專(zhuān)利涉及一種用于船舶船艙修造的特種除銹噴漆機(jī)器人 。該爬壁機(jī)器人未配備壁面吸附裝置，其僅僅局限于對(duì)水平面或壁面較矮處的除銹與噴漆，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)較高壁面以及頂面的清理作業(yè)，功能較單一。該除銹噴漆機(jī)器人將除銹和噴漆噴頭設(shè)備固定在導(dǎo)軌支架上，自由度較多雖然較靈活但是除銹反作用力很大，零部件剛度受力不足，容易造成傾覆，可靠性欠佳。其次其未搭載測(cè)距模塊，當(dāng)需要調(diào)節(jié)噴漆高度和除銹高度時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，且手動(dòng)調(diào)節(jié)存在誤差。再有其未搭載圖像采集裝置，當(dāng)機(jī)器人工作在危險(xiǎn)環(huán)境時(shí)，操作人員不能根據(jù)采集回來(lái)的圖像實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明涉及一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，其采用永磁吸附方式，四輪四驅(qū)運(yùn)動(dòng)方式，其搭載的四自由度機(jī)械臂采用電機(jī)配合滑軌運(yùn)動(dòng)形式，易控制且工作空間大。該裝置還搭載圖像采集設(shè)備和測(cè)距儀能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程精確操作。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，由移動(dòng)車(chē)體1和滑軌式機(jī)械臂2組成，所述移動(dòng)車(chē)體1由兩個(gè)相互獨(dú)立的車(chē)體模塊和四組結(jié)構(gòu)相同的輪式永磁吸附單元310與320、330與340組成，所述兩個(gè)相互獨(dú)立的車(chē)體模塊分為左車(chē)體模塊和右車(chē)體模塊，二者結(jié)構(gòu)基本相同，且外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)均以二者連接平面為中心呈對(duì)稱(chēng)布置，其中左車(chē)體模塊由左車(chē)箱體內(nèi)的左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113通過(guò)左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、左車(chē)箱體減速器112與左車(chē)箱體前輸出軸連接，左車(chē)箱體前輸出軸通過(guò)左車(chē)箱體同步帶108、左車(chē)箱體同步帶輪119與121、左車(chē)箱體后輸出軸115連接構(gòu)成。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述左車(chē)箱體包含左車(chē)箱體上蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手111、左車(chē)箱體后端尾部把手116、左車(chē)箱體前端把手、左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110、左車(chē)箱體減速器固定支座107、左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架、左前端蓋109、左后端蓋114、定位塊陰120、定位塊陽(yáng)122，所述左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手111、左車(chē)箱體后端尾部把手116、左車(chē)箱體前端把手分別布置在左車(chē)箱體四周相應(yīng)位置，構(gòu)成一個(gè)整體半封閉式結(jié)構(gòu)；并且將左車(chē)箱體上蓋板和左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體上端面和內(nèi)側(cè)端面上，左車(chē)箱體上蓋板右下角位置豎直排列有機(jī)械與電氣相隔離的四個(gè)大小不同的防水防爆插頭孔；

所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體內(nèi)部，構(gòu)成一種籠形結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)112與減速器111放置于籠子內(nèi)部，不僅能穩(wěn)定的支撐驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器還能提高車(chē)體抗拉與抗壓強(qiáng)度；

左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體底盤(pán)內(nèi)部側(cè)面凸出部位，左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)螺釘固定安裝于左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架上；

所述左車(chē)箱體減速器固定支座107上端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體減速器固定法蘭上，底端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110上，實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體減速器的固定與定位；所述左前端蓋109位于左車(chē)箱體前輸出軸與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左后端蓋114位于左車(chē)箱體后輸出軸115與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左前端蓋109和左后端蓋114分別與輸出軸相接觸部位采用動(dòng)靜雙密封，從而實(shí)現(xiàn)將左車(chē)箱體內(nèi)部和左車(chē)箱體外部環(huán)境隔離開(kāi)。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述左車(chē)箱體在其與左車(chē)箱體上蓋板接觸的上端面開(kāi)設(shè)矩形密封溝槽，在其與左前端蓋109與左后端蓋114連接處以輸出軸為中心開(kāi)設(shè)環(huán)形密封溝槽，當(dāng)其與左車(chē)箱體上蓋板、左前端蓋109和左后端蓋114連接時(shí)通過(guò)密封溝槽內(nèi)布置的橡膠O形圈實(shí)現(xiàn)車(chē)體的整體靜密封。在左車(chē)箱體前輸出軸跟左前蓋板相接觸位置與左車(chē)箱體輸出后軸115跟左后蓋板114相接觸位置處均開(kāi)設(shè)有環(huán)形密封溝槽，用來(lái)放置橡膠O形圈，實(shí)現(xiàn)車(chē)體旋轉(zhuǎn)式動(dòng)密封。最終達(dá)到整個(gè)車(chē)體全封閉式密封的目的。

所述左車(chē)箱體后端尾部把手116與左車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置均豎直排列有一組通孔，右車(chē)箱體后端尾部把手117與右車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置也同樣均豎直排列有一組通孔，并將左右兩車(chē)箱體模塊拼接在一起，位于左右車(chē)箱體前端把手與后端尾部把手116、117上的通孔對(duì)正對(duì)齊，螺栓穿過(guò)該通孔跟螺母配合，用于實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速便捷拼接。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，在左車(chē)箱體底部蓋板與左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘固定有定位塊陰120，在右車(chē)箱體底部蓋板與右車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘固定有定位塊陽(yáng)122；定位塊陽(yáng)122為一帶凸起結(jié)構(gòu)，定位塊陰120為一帶凹陷結(jié)構(gòu)，在定位塊陽(yáng)122和定位塊陰120上均分布有三組豎直分布的螺紋孔，所述的定位塊陽(yáng)122凸起部分與定位塊陰120凹陷部分配合位，左右車(chē)箱體對(duì)正組裝在一起，再經(jīng)螺釘將定位塊陽(yáng)120與定位塊陰118擰緊；穿過(guò)把手側(cè)面通孔的螺栓與螺母以及定位塊陽(yáng)122與定位塊陰120雙重固定，用于實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速拼接。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113與減速器112固定裝配在一起，豎直布置在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件109搭建構(gòu)成的籠形結(jié)構(gòu)內(nèi)部；左車(chē)箱體減速器固定支座107為“凸”字形形狀，其上端經(jīng)左車(chē)箱體減速器111的固定法蘭孔固定在左車(chē)箱體減速器上，其底端固定在左車(chē)箱體底蓋板上，左車(chē)箱體減速器111另一端固定在位于左車(chē)箱體外側(cè)蓋板的通孔內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113與減速器112的固定與定位；

左車(chē)箱體前輸出軸貫穿左車(chē)箱體減速器后固定安裝在軸承支座上，左車(chē)箱子體輸出后軸115與左車(chē)箱體輸出前軸平行固定在軸承支座上，左車(chē)箱體前輸出軸和左車(chē)箱體后輸出軸115均一端固定安裝左同步帶輪119與121，一端固定安裝輪式永磁吸附單元330與340，兩個(gè)左車(chē)箱體同步帶輪119與121間張緊左車(chē)箱體同步帶108，用于將左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113輸出的力和力矩傳遞到左車(chē)箱體輸出后軸115上，實(shí)現(xiàn)單側(cè)車(chē)體兩磁輪的同速轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成整個(gè)車(chē)體的四輪四驅(qū)機(jī)構(gòu)。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述輪式永磁吸附單元主要由環(huán)形釹鐵硼永磁體303、外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302、內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309、定位套306、磁輪外側(cè)橡膠304構(gòu)成。所述環(huán)形釹鐵硼永磁體303采取了軸向充磁方式，用于提供產(chǎn)生吸附力的強(qiáng)磁環(huán)境。外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302為柱狀“山”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置固定有用于磁輪驅(qū)動(dòng)與裝配的外圓內(nèi)方中空軸，且外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302內(nèi)側(cè)面有四個(gè)環(huán)形陣列螺紋孔，用于配合內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309側(cè)面四個(gè)螺紋孔305實(shí)現(xiàn)磁輪的裝配。內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309為柱狀“王”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置同樣固定有一外圓內(nèi)方中空軸，用于磁輪裝配與驅(qū)動(dòng)；內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309內(nèi)側(cè)面有兩組半徑不同的環(huán)形陣列孔，半徑較大305的那一組環(huán)形陣列孔用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形釹鐵硼永磁體的拆卸與維護(hù)，半徑較小的那一組環(huán)形陣列孔308，用于通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309的固定與定位，外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁309軛起到疏導(dǎo)聚攏磁感線(xiàn)的作用；定位套306為一由非導(dǎo)磁性材料制成的定位元件，其一端套在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302外圓內(nèi)方軸的外圓上，另一端套在內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309外圓內(nèi)方軸的外圓上，用于保證外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302與內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309的同軸度；所述環(huán)形釹鐵硼永磁體303內(nèi)嵌在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302與內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309之間的凹槽內(nèi)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309與302包裹住環(huán)形釹鐵硼永磁體303側(cè)面和圓柱面，外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302經(jīng)軸端螺釘跟磁輪驅(qū)動(dòng)軸307固定在一起，外側(cè)軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309通過(guò)各自側(cè)面的螺紋孔經(jīng)螺釘固定擰緊；在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309外表面上包覆有防止磁輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑的磁輪外側(cè)橡膠304。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述滑軌式機(jī)械臂2為四自由度機(jī)械臂，其四自由度分別為機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械臂的伸縮、升降與末端俯仰，所述滑軌式機(jī)械臂2由底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮單元、升降單元、末端俯仰單元、主輔圖像采集設(shè)備、激光測(cè)距儀構(gòu)成；底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由底座基架210、底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)、底座同步帶214、底座同步帶輪213與215、底座諧波減速器216、諧波減速器上蓋、束線(xiàn)裝置212構(gòu)成；底座基架210為內(nèi)部布置有凹槽、有 “凸”字形片狀結(jié)構(gòu)，底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)法蘭經(jīng)螺釘固定在底座基架210上端面右下角位置，位于底座基架210內(nèi)部的底座同步小帶輪213經(jīng)鍵固定安裝在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上，底座諧波減速器216固定安裝在底座基架210上端面中前部，底座諧波減速器216輸入軸與底座機(jī)架內(nèi)部的底座大同步帶輪215高的在一起；兩底座同步帶輪213與215間張緊底座同步帶214，從而實(shí)現(xiàn)將底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的力和力矩傳遞到底座諧波減速器216輸出軸上，諧波減速器上蓋固定安裝在底座諧波減速器216輸出法蘭上，諧波減速器上蓋跟滑軌式機(jī)械臂相連，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部設(shè)置有上下壓蓋繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的一轉(zhuǎn)軸；所述束線(xiàn)裝置212主要由上壓蓋、下壓蓋、蝶形螺母構(gòu)成，束線(xiàn)裝置固定在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部，上壓蓋與下壓蓋一端靠轉(zhuǎn)軸固定連接在一起，形成類(lèi)似合頁(yè)性質(zhì)的開(kāi)合機(jī)構(gòu)，上、下壓蓋另一端靠蝶形螺母實(shí)現(xiàn)上下壓蓋將線(xiàn)纜以及物料輸送管道壓緊。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述機(jī)械臂伸縮單元由伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)202、伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203、伸縮連接件209構(gòu)成，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)202固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203一側(cè)，底座諧波減速器上蓋為倒置的“凹”字形長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203經(jīng)螺釘固定在底座諧波減速器上蓋的上端面；伸縮連接件209為類(lèi)似數(shù)字“7”的扁狀形狀，其一端經(jīng)若干組螺釘固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203滑塊上，另一端經(jīng)活動(dòng)式連接固定在升降單元連接件208上；升降單元由升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)204、升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、升降電動(dòng)滑臺(tái)205、升降連接件208構(gòu)成，升降電動(dòng)滑臺(tái)205的滑塊固定在升降單元的連接件208上，升降連接件一端經(jīng)轉(zhuǎn)軸固定在伸縮連接件209上,另一端通過(guò)滑塊219與滑軌218固定在俯仰電推缸217推桿上；俯仰單元由俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器220、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰電推缸217、俯仰滑塊219、俯仰滑軌218構(gòu)成，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器220側(cè)裝在俯仰電推缸217側(cè)面位置，三者作為俯仰運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源一起固定在底座諧波減速器上蓋下端面的底部凹槽內(nèi)，俯仰電推缸217推桿固定在俯仰滑塊219上；俯仰滑塊219與滑軌218固定在升降連接件208上；伸縮單元為固定狀態(tài)，俯仰電推缸217推桿的伸縮，使滑塊219在滑軌218上直線(xiàn)移動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂繞伸縮連接件209的俯仰運(yùn)動(dòng)。

一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，所述圖像采集設(shè)備包括主、輔兩套圖像采集攝像機(jī)，主圖像采集攝像機(jī)201為含有可控云臺(tái)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，該攝像機(jī)安裝固定在底座基架210的左下角位置，該攝像機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)水平360°旋轉(zhuǎn)和上下90°俯仰運(yùn)動(dòng)，爬壁機(jī)器人根據(jù)主圖像采集攝像機(jī)201對(duì)移動(dòng)車(chē)體與機(jī)械臂周邊環(huán)境情況的全方位實(shí)時(shí)觀測(cè)進(jìn)行合理的路徑規(guī)劃；輔攝像機(jī)為一高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其與激光測(cè)距儀一起固定在一個(gè)密閉防水長(zhǎng)方體盒206內(nèi)，該盒206通過(guò)支架221固定在升降單元電動(dòng)滑臺(tái)205的正上方，輔攝像機(jī)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器的作業(yè)情況一目了然；激光測(cè)距儀發(fā)出的光束照射在工作平臺(tái)上，能夠?qū)C(jī)械臂作業(yè)高度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，確保機(jī)械臂的安全作業(yè)。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

（1）移動(dòng)車(chē)體和滑軌式機(jī)械臂均基于模塊化設(shè)計(jì)思想，可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)車(chē)體和機(jī)械臂的快速拆卸與組裝。移動(dòng)車(chē)體可拆分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、左右對(duì)稱(chēng)的獨(dú)立模塊。尤其在通過(guò)狹小受限的作業(yè)區(qū)域時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。

（2）搭載圖像采集設(shè)備和測(cè)距儀，可實(shí)現(xiàn)對(duì)爬壁機(jī)器人的遠(yuǎn)程精確控制。

（3）該爬壁機(jī)器人具有良好的密封性能，機(jī)器人移動(dòng)車(chē)體的動(dòng)靜雙密封以及機(jī)械臂的整體密封走線(xiàn)設(shè)計(jì)，使得機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境實(shí)現(xiàn)完全隔離，即使在惡劣環(huán)境（如雨天）仍能正常作業(yè)。

(4)機(jī)器人的具有獨(dú)特的束線(xiàn)裝置，爬壁機(jī)器人的線(xiàn)纜以及物料輸送管道固定夾持在束線(xiàn)設(shè)備上，并可以跟隨爬壁機(jī)器人移動(dòng)車(chē)體的移動(dòng)而繞其自身的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了爬壁機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)纏繞線(xiàn)纜的情況，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在壁面的靈活爬行。

(5)其滑軌式機(jī)械臂為四自由度機(jī)械臂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工作空間較大，易于控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體外觀軸測(cè)圖；

圖2是本發(fā)明移動(dòng)車(chē)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明單側(cè)車(chē)體內(nèi)部側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明左右車(chē)體模塊連接件定位塊陰結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明左右車(chē)體模塊連接件定位塊陽(yáng)結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明滑軌式機(jī)械臂的外觀軸測(cè)圖；

圖7是本發(fā)明滑軌式機(jī)械臂的仰視圖；

圖8是本發(fā)明輪式磁吸附單元整體外觀軸測(cè)圖；

圖9是本發(fā)明輪式磁吸附單元外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵側(cè)視圖；

圖10是本發(fā)明輪式磁吸附單元內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵側(cè)視圖；

圖11是本發(fā)明輪式磁吸附單元剖面圖。

圖中：1移動(dòng)車(chē)體、2滑軌式機(jī)械臂、101右車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)、102右車(chē)箱體外側(cè)把手、103右車(chē)箱體減速器、104右箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐支架、105右車(chē)箱體減速器固定支座、106右車(chē)箱體同步帶、107左車(chē)箱體減速器固定支座、108左車(chē)箱體同步帶、109左前端蓋、110左箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐支架、111左車(chē)箱體外側(cè)把手、112左車(chē)箱體減速器、113左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)、114左后端蓋、115左車(chē)箱體后輸出軸、116左車(chē)箱體后端尾部把手、117右車(chē)箱體后端尾部把手、118右車(chē)箱體后輸出軸、119左前同步帶輪、120定位塊陰、121左后同步帶輪、122定位塊陽(yáng)、201主圖像采集設(shè)備、202伸縮單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)、203伸縮單元電動(dòng)滑臺(tái)、204升降單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)、205升降單元電動(dòng)滑臺(tái)、206密閉小盒（輔圖像采集和激光測(cè)距儀）、207末端執(zhí)行器、208升降單元連接件、209伸縮單元連接件、210底座機(jī)架、211底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)罩、212束線(xiàn)裝置、213底座回轉(zhuǎn)小帶輪、214底座回轉(zhuǎn)同步帶、215底座回轉(zhuǎn)大帶輪、216底座回轉(zhuǎn)諧波減速器、217俯仰單元電推缸、218俯仰單元滑軌、219俯仰單元滑塊、220俯仰單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器、301軸端螺釘、302外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵、303環(huán)形釹鐵硼永磁體、304磁輪外側(cè)橡膠、305磁輪吸附單元拆卸維護(hù)孔、306定位套、307磁輪驅(qū)動(dòng)軸、308內(nèi)側(cè)與外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵固定孔、309內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵、310右后磁輪吸附單元、320右前磁輪吸附單元、330左前磁輪吸附單元、340左后磁輪吸附單元。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖11所示，一種搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，其采用永磁吸附方式，四輪四驅(qū)運(yùn)動(dòng)方式，其搭載的四自由度機(jī)械臂采用電機(jī)配合滑軌運(yùn)動(dòng)形式，易控制且工作空間大。該裝置還搭載圖像采集設(shè)備和測(cè)距儀能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程精確操作。

該搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人移動(dòng)車(chē)體基于模塊化設(shè)計(jì)，可拆分為左右對(duì)稱(chēng)、結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)獨(dú)立模塊，兩模塊不僅能實(shí)現(xiàn)快速分離與重組還具有機(jī)械與電氣相隔離、獨(dú)立的防水性能等特點(diǎn)。當(dāng)機(jī)器人遇到非連續(xù)性作業(yè)區(qū)域或者狹小受限空間時(shí)可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的拆分與重組。拆卸方便、便于運(yùn)輸、組裝快捷等特點(diǎn)極大的拓展了機(jī)器人的適應(yīng)能力與應(yīng)用范圍。

所述機(jī)械臂為驅(qū)動(dòng)電機(jī)配合電動(dòng)滑臺(tái)的電動(dòng)控制方式，避免了液動(dòng)與氣動(dòng)等傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式帶來(lái)的零部件多、不易控制、維護(hù)困難等缺點(diǎn)。該滑軌式機(jī)械臂具有四個(gè)自由度，較傳統(tǒng)的機(jī)械臂工作空間較大，動(dòng)作靈活，能實(shí)現(xiàn)多種位姿滿(mǎn)足不同任務(wù)的需求。該爬壁機(jī)器人移動(dòng)車(chē)體與滑軌式機(jī)械臂搭載有主、輔兩套圖像采集裝置，主圖像采集裝置配備有可控云臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)爬壁機(jī)器人周邊環(huán)境狀況的全方位監(jiān)測(cè)，安裝固定在末端執(zhí)行器上方的輔圖像采集裝置可對(duì)末端執(zhí)行器作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在操作人員遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)域的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)對(duì)爬壁機(jī)器人機(jī)器人與機(jī)械臂的遠(yuǎn)程精確控制。該爬壁機(jī)器人輪式永磁吸附裝置采用夾心式結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有磁吸附方式相比磁感線(xiàn)利用率更高。該夾心式永磁吸附裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝配簡(jiǎn)單快捷，易于拆卸與維護(hù)。

該搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，其主要由移動(dòng)車(chē)體和滑軌式機(jī)械臂組成。所述移動(dòng)車(chē)體主要包括兩個(gè)相互獨(dú)立的車(chē)體模塊和四組結(jié)構(gòu)相同的輪式永磁吸附單元。所述車(chē)體模塊主要分為左車(chē)體模塊和右車(chē)體模塊，二者結(jié)構(gòu)基本相同，且外形尺寸與內(nèi)部結(jié)構(gòu)均以二者連接平面為中心呈對(duì)稱(chēng)布置，其中左車(chē)體模塊主要由左車(chē)箱體、左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)、左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、左車(chē)箱體減速器、左車(chē)箱體前輸出軸、左車(chē)箱體同步帶、左車(chē)箱體同步帶輪、左車(chē)箱體后輸出軸構(gòu)成。

所述左車(chē)箱體主要包含左車(chē)箱體上蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手、左車(chē)箱體后端尾部把手、左車(chē)箱體前端把手、左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件、左車(chē)箱體減速器固定支座、左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架、左前端蓋、左后端蓋、定位塊陰、定位塊陽(yáng)。所述左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手、左車(chē)箱體后端尾部把手、左車(chē)箱體前端把手分別布置在左車(chē)箱體四周相應(yīng)位置，形成一個(gè)整體半封閉式結(jié)構(gòu)。當(dāng)車(chē)體內(nèi)部的元器件安裝完畢后，將左車(chē)箱體上蓋板和左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板經(jīng)螺釘固定安裝在左車(chē)箱體上端面和內(nèi)側(cè)端面上。左車(chē)箱體上蓋板右下角位置豎直排列有四個(gè)大小不同的防水防爆插頭孔，用來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)體整體密封式走線(xiàn)設(shè)計(jì)和機(jī)械與電氣相隔離的功能。所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體內(nèi)部，形成一種籠形結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器放置于籠子內(nèi)部，不僅能穩(wěn)定的支撐驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器還能提高車(chē)體抗拉與抗壓強(qiáng)度。左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體底盤(pán)內(nèi)部側(cè)面凸出部位，左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)螺釘固定安裝于左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架上。左車(chē)箱體減速器固定支座上端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體減速器固定法蘭上，底端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件上，實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體減速器的固定與定位。所述左前端蓋位于左車(chē)箱體前輸出軸與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左后端蓋位于左車(chē)箱體后輸出軸與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左前端蓋和左后端蓋分別與輸出軸相接觸部位采用動(dòng)靜雙密封，從而實(shí)現(xiàn)將左車(chē)箱體內(nèi)部和左車(chē)箱體外部環(huán)境隔離開(kāi)。所述左車(chē)箱體在其與左車(chē)箱體上蓋板和側(cè)蓋板接觸的上端面與側(cè)端面均開(kāi)設(shè)矩形密封溝槽，在其與左前端蓋與左后端蓋連接處以輸出軸為中心開(kāi)設(shè)環(huán)形密封溝槽，當(dāng)其與左車(chē)箱體上蓋板、側(cè)蓋板、左前端蓋和左后端蓋連接時(shí)通過(guò)密封溝槽內(nèi)布置的橡膠O形圈實(shí)現(xiàn)車(chē)體的整體靜密封。在左車(chē)箱體前輸出軸跟左前蓋板相接觸位置與左車(chē)箱體輸出后軸跟左后蓋板相接觸位置處均開(kāi)設(shè)有環(huán)形密封溝槽，用來(lái)放置橡膠O形圈，實(shí)現(xiàn)車(chē)體旋轉(zhuǎn)式動(dòng)密封。最終達(dá)到整個(gè)車(chē)體全封閉式密封的目的。

所述左車(chē)箱體后端尾部把手與左車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置均豎直排列有一組通孔，右車(chē)箱體后端尾部把手與右車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置也同樣均豎直排列有一組通孔，當(dāng)左右兩車(chē)箱體模塊拼接在一起后，位于左右車(chē)箱體前端把手和后端尾部把手上的通孔對(duì)正對(duì)齊，螺栓穿過(guò)該通孔跟螺母配合，實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速便捷拼接。在左車(chē)箱體底部蓋板與左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘安裝固定有定位塊陰，在右車(chē)箱體底部蓋板與右車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘安裝固定有定位塊陽(yáng)。定位塊陽(yáng)為一帶凸起結(jié)構(gòu)，定位塊陰為一帶凹陷結(jié)構(gòu)，在定位塊陽(yáng)和定位塊陰上均分布有三組豎直分布的螺紋孔，當(dāng)定位塊陽(yáng)凸起部分與定位塊陰凹陷部分配合在一起時(shí)，左右車(chē)箱體對(duì)正組裝在一起，再經(jīng)螺釘將定位塊陽(yáng)與定位塊陰擰緊。穿過(guò)把手側(cè)面通孔的螺栓與螺母以及定位塊陽(yáng)與定位塊陰雙重固定實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速拼接。

所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器固定裝配在一起后，豎直布置在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件搭建構(gòu)成的籠形結(jié)構(gòu)內(nèi)部。左車(chē)箱體減速器固定支座為“凸”字形形狀，其上端經(jīng)左車(chē)箱體減速器的固定法蘭孔固定在左車(chē)箱體減速器上，其底端固定在左車(chē)箱體底蓋板上，左車(chē)箱體減速器一端固定在位于左車(chē)箱體外側(cè)蓋板的通孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器的固定與定位。左車(chē)箱體前輸出軸貫穿左車(chē)箱體減速器后固定安裝在軸承支座上，左車(chē)箱子體輸出后軸與左車(chē)箱體輸出前軸平行固定在軸承支座上，左車(chē)箱體前輸出軸和左車(chē)箱體后輸出軸均一端固定安裝左車(chē)箱體同步帶輪，一端固定安裝輪式永磁吸附單元，兩個(gè)左車(chē)箱體同步帶輪間張緊左車(chē)箱體同步帶，從而將左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的力和力矩傳遞到左車(chē)箱體輸出后軸上，從而實(shí)現(xiàn)單側(cè)車(chē)體兩磁輪的同速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)體的四輪四驅(qū)形式。

所述輪式永磁吸附單元主要由環(huán)形永磁體、外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵、內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵、定位套、磁輪外側(cè)橡膠構(gòu)成。所述環(huán)形永磁體為由強(qiáng)磁性材料（如釹鐵硼）制備而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并采取了軸向充磁方式，該環(huán)形永磁體用于提供產(chǎn)生吸附力的強(qiáng)磁環(huán)境。外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵為柱狀“山”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置固定有用于磁輪驅(qū)動(dòng)與裝配的外圓內(nèi)方中空軸，且外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵內(nèi)側(cè)面有四個(gè)環(huán)形陣列螺紋孔，用于配合外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵側(cè)面四個(gè)螺紋孔實(shí)現(xiàn)磁輪的裝配。內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵為柱狀“王”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置同樣固定有一外圓內(nèi)方中空軸，用于磁輪裝配與驅(qū)動(dòng)。內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵內(nèi)側(cè)面有兩組半徑不同的環(huán)形陣列孔，半徑較大的那一組環(huán)形陣列孔用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形永磁體的拆卸與維護(hù)，半徑較小的那一組環(huán)形陣列孔，用于通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵和內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵的固定與定位，外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵和內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵均由高磁導(dǎo)率材料（如硅鋼、鐵鎳合金）制備而成，起到疏導(dǎo)聚攏磁感線(xiàn)的作用。所述定位套為一由非導(dǎo)磁性材料制成的定位元件，其一部分套在外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵外圓內(nèi)方軸的外圓上，頂緊外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵，另一部分套在內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵外圓內(nèi)方軸的外圓上，用于保證外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵與內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵的同軸度。所述環(huán)形永磁體內(nèi)嵌在外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵與內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵之間的凹槽內(nèi)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵包裹住環(huán)形永磁體側(cè)面和圓柱面。外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵經(jīng)軸端螺釘跟磁輪驅(qū)動(dòng)軸固定在一起，外側(cè)軛鐵和內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵通過(guò)各自側(cè)面的螺紋孔經(jīng)螺釘固定擰緊。磁輪外側(cè)橡膠包覆在外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵和內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵外表面上，避免產(chǎn)生包覆在永磁體上使得永磁體高溫退磁的情況，磁輪外側(cè)橡膠用來(lái)增大磁輪摩擦力，防止磁輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上靈活移動(dòng)。該夾心式永磁吸附單元工作時(shí)，磁感線(xiàn)從環(huán)形永磁體N極流出，經(jīng)過(guò)外側(cè)導(dǎo)磁軛鐵的聚攏后，穿過(guò)導(dǎo)磁性壁面，流經(jīng)內(nèi)側(cè)導(dǎo)磁軛鐵，最后流回環(huán)形永磁體S極，形成了閉合磁感線(xiàn)回路，提高了磁感線(xiàn)利用率，增大了爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上的吸附力。防止磁輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上靈活移動(dòng)。

所述滑軌式機(jī)械臂為四自由度機(jī)械臂，其四自由度分別為機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械臂的伸縮、升降與俯仰。其主要由底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮單元、升降單元、末端俯仰單元、圖像采集設(shè)備、測(cè)距儀構(gòu)成。

底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由底座基架、底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)、底座同步帶、底座同步帶輪、底座諧波減速器、諧波減速器上蓋、束線(xiàn)裝置構(gòu)成。底座基架為內(nèi)部布置有凹槽、有一定厚度的“凸”字形片狀結(jié)構(gòu)，底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)法蘭經(jīng)螺釘固定在底座基架上端面右下角位置，位于底座基架內(nèi)部的底座同步小帶輪經(jīng)鍵固定安裝在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上，底座諧波減速器固定安裝在底座基架上端面中前部，底座諧波減速器輸入軸與底座機(jī)架內(nèi)部的底座大同步帶輪安裝在一起。兩底座同步帶輪間張緊底座同步帶，從而實(shí)現(xiàn)將底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的力和力矩傳遞到底座諧波減速器輸出軸上，諧波減速器上蓋固定安裝在底座諧波減速器輸出法蘭上，諧波減速器上蓋跟滑軌式機(jī)械臂相連，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；束線(xiàn)裝置主要由上壓蓋、下壓蓋、蝶形螺母構(gòu)成。束線(xiàn)裝置固定安裝在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部，上壓蓋與下壓蓋一端靠轉(zhuǎn)軸固定連接在一起，形成類(lèi)似合頁(yè)性質(zhì)的開(kāi)合機(jī)構(gòu)。上、下壓蓋另一端靠蝶形螺母實(shí)現(xiàn)上下壓蓋將線(xiàn)纜以及物料輸送管道壓緊。底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部有一轉(zhuǎn)軸，當(dāng)爬壁機(jī)器人在壁面爬行時(shí)，上下壓蓋可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)械臂伸縮單元主要由伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伸縮電動(dòng)滑臺(tái)、伸縮連接件構(gòu)成。伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)一側(cè)。底座諧波減速器上蓋為倒置的“凹”字形長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。伸縮電動(dòng)滑臺(tái)經(jīng)螺釘安裝固定在底座諧波減速器上蓋的上端面。伸縮連接件主視圖為類(lèi)似數(shù)字“7”的扁狀形狀，其一端經(jīng)若干組螺釘固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)滑塊上，另一端經(jīng)活動(dòng)式連接固定在升降單元連接件上；升降單元主要由升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、升降電動(dòng)滑臺(tái)、升降連接件構(gòu)成。升降電動(dòng)滑臺(tái)的滑塊固定在升降單元的連接件上。升降連接件一端經(jīng)轉(zhuǎn)軸固定在伸縮連接件上,另一端通過(guò)滑塊與滑軌固定在俯仰電推缸推桿上；俯仰單元主要由俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰電推缸、俯仰滑塊、俯仰滑軌構(gòu)成，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器側(cè)裝在俯仰電推缸側(cè)面位置，三者作為俯仰運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源一起安裝在底座諧波減速器上蓋下端面的底部凹槽內(nèi)，俯仰電推缸推桿固定在俯仰滑塊上。俯仰滑塊與滑軌固定在升降連接件上。當(dāng)伸縮單元固定不動(dòng)時(shí)，俯仰電推缸推桿的伸縮實(shí)現(xiàn)滑塊在滑軌上的直線(xiàn)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂繞伸縮連接件的俯仰運(yùn)動(dòng)。

圖像采集設(shè)備包括主、輔兩套圖像采集攝像機(jī)。主圖像采集攝像機(jī)為含有可控云臺(tái)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，該攝像機(jī)安裝固定在底座基架的左下角位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)車(chē)體與機(jī)械臂周邊環(huán)境狀況的全方位實(shí)時(shí)觀測(cè)。輔攝像機(jī)為一高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其與測(cè)距儀一起安裝固定在一個(gè)密閉防水的長(zhǎng)方體盒內(nèi)，該長(zhǎng)方體盒通過(guò)固定支架安裝在升降單元電動(dòng)滑臺(tái)的正上方。輔攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器作業(yè)情況一目了然。測(cè)距儀發(fā)出的光束照射在工作平臺(tái)上，能夠?qū)C(jī)械臂作業(yè)高度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，確保機(jī)械臂在合適的位置作業(yè)。圖像采集裝置和測(cè)距儀相互獨(dú)立的安裝在機(jī)械臂上，圖像采集裝置和測(cè)距儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)爬壁機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制，即使操作人員遠(yuǎn)離爬壁機(jī)器人，同樣可以保證機(jī)器人在合適的位置以及合適的工作高度開(kāi)展作業(yè)，大大拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

該搭載滑軌式機(jī)械臂的爬壁機(jī)器人，其主要由移動(dòng)車(chē)體1和滑軌式機(jī)械臂2組成。所述移動(dòng)車(chē)體1主要包括兩個(gè)相互獨(dú)立的車(chē)體模塊和四組結(jié)構(gòu)相同的輪式永磁吸附單元310與320、330與340。所述車(chē)體模塊主要分為左車(chē)體模塊和右車(chē)體模塊，二者結(jié)構(gòu)基本相同，且外形尺寸與內(nèi)部結(jié)構(gòu)均以二者連接平面為中心呈對(duì)稱(chēng)布置，其中左車(chē)體模塊主要由左車(chē)箱體、左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113、左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、左車(chē)箱體減速器112、左車(chē)箱體前輸出軸、左車(chē)箱體同步帶108、左車(chē)箱體同步帶輪119與121、左車(chē)箱體后輸出軸115構(gòu)成。

所述左車(chē)箱體主要包含左車(chē)箱體上蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手111、左車(chē)箱體后端尾部把手116、左車(chē)箱體前端把手、左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110、左車(chē)箱體減速器固定支座107、左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架、左前端蓋109、左后端蓋114、定位塊陰120、定位塊陽(yáng)122。所述左車(chē)箱體外側(cè)蓋板、左車(chē)箱體底部蓋板、左車(chē)箱體前端蓋板、左車(chē)箱體后端尾部蓋板、左車(chē)箱體外側(cè)把手111、左車(chē)箱體后端尾部把手116、左車(chē)箱體前端把手分別布置在左車(chē)箱體四周相應(yīng)位置，形成一個(gè)整體半封閉式結(jié)構(gòu)。當(dāng)車(chē)體內(nèi)部的元器件安裝完畢后，將左車(chē)箱體上蓋板和左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板經(jīng)螺釘固定安裝在左車(chē)箱體上端面和內(nèi)側(cè)端面上。左車(chē)箱體上蓋板右下角位置豎直排列有四個(gè)大小不同的防水防爆插頭孔，用來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)體整體密封式走線(xiàn)設(shè)計(jì)和機(jī)械與電氣相隔離的功能。所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體內(nèi)部，形成一種籠形結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)112與減速器111放置于籠子內(nèi)部，不僅能穩(wěn)定的支撐驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器還能提高車(chē)體抗拉與抗壓強(qiáng)度。左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體底盤(pán)內(nèi)部側(cè)面凸出部位，左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)螺釘固定安裝于左車(chē)箱體電機(jī)驅(qū)動(dòng)器固定支架上。左車(chē)箱體減速器固定支座107上端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體減速器固定法蘭上，底端經(jīng)螺釘固定在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件110上，實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體減速器的固定與定位。所述左前端蓋109位于左車(chē)箱體前輸出軸與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左后端蓋114位于左車(chē)箱體后輸出軸115與左車(chē)箱體側(cè)蓋板相接觸的外側(cè)位置，左前端蓋109和左后端蓋114分別與輸出軸相接觸部位采用動(dòng)靜雙密封，從而實(shí)現(xiàn)將左車(chē)箱體內(nèi)部和左車(chē)箱體外部環(huán)境隔離開(kāi)。所述左車(chē)箱體在其與左車(chē)箱體上蓋板接觸的上端面開(kāi)設(shè)矩形密封溝槽，在其與左前端蓋109與左后端蓋114連接處以輸出軸為中心開(kāi)設(shè)環(huán)形密封溝槽，當(dāng)其與左車(chē)箱體上蓋板、左前端蓋109和左后端蓋114連接時(shí)通過(guò)密封溝槽內(nèi)布置的橡膠O形圈實(shí)現(xiàn)車(chē)體的整體靜密封。在左車(chē)箱體前輸出軸跟左前蓋板相接觸位置與左車(chē)箱體輸出后軸115跟左后蓋板114相接觸位置處均開(kāi)設(shè)有環(huán)形密封溝槽，用來(lái)放置橡膠O形圈，實(shí)現(xiàn)車(chē)體旋轉(zhuǎn)式動(dòng)密封。最終達(dá)到整個(gè)車(chē)體全封閉式密封的目的。

所述左車(chē)箱體后端尾部把手116與左車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置均豎直排列有一組通孔，右車(chē)箱體后端尾部把手117與右車(chē)箱體前端把手側(cè)面位置也同樣均豎直排列有一組通孔，當(dāng)左右兩車(chē)箱體模塊拼接在一起后，位于左右車(chē)箱體前端把手與后端尾部把手116、117上的通孔對(duì)正對(duì)齊，螺栓穿過(guò)該通孔跟螺母配合，實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速便捷拼接。在左車(chē)箱體底部蓋板與左車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘安裝固定有定位塊陰120，在右車(chē)箱體底部蓋板與右車(chē)箱體內(nèi)側(cè)蓋板相接觸位置的底盤(pán)中部，經(jīng)螺釘安裝固定有定位塊陽(yáng)122。定位塊陽(yáng)122為一帶凸起結(jié)構(gòu)，定位塊陰120為一帶凹陷結(jié)構(gòu)，在定位塊陽(yáng)122和定位塊陰120上均分布有三組豎直分布的螺紋孔，當(dāng)定位塊陽(yáng)122凸起部分與定位塊陰120凹陷部分配合在一起時(shí)，左右車(chē)箱體對(duì)正組裝在一起，再經(jīng)螺釘將定位塊陽(yáng)120與定位塊陰118擰緊。穿過(guò)把手側(cè)面通孔的螺栓與螺母以及定位塊陽(yáng)122與定位塊陰120雙重固定實(shí)現(xiàn)左右車(chē)箱體的快速拼接。

所述左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113與減速器112固定裝配在一起后，豎直布置在左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器支撐件109搭建構(gòu)成的籠形結(jié)構(gòu)內(nèi)部。左車(chē)箱體減速器固定支座107為“凸”字形形狀，其上端經(jīng)左車(chē)箱體減速器111的固定法蘭孔固定在左車(chē)箱體減速器上，其底端固定在左車(chē)箱體底蓋板上，左車(chē)箱體減速器111另一端固定在位于左車(chē)箱體外側(cè)蓋板的通孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113與減速器112的固定與定位。左車(chē)箱體前輸出軸貫穿左車(chē)箱體減速器后固定安裝在軸承支座上，左車(chē)箱子體輸出后軸115與左車(chē)箱體輸出前軸平行固定在軸承支座上，左車(chē)箱體前輸出軸和左車(chē)箱體后輸出軸115均一端固定安裝左同步帶輪119與121，一端固定安裝輪式永磁吸附單元330與340，兩個(gè)左車(chē)箱體同步帶輪119與121間張緊左車(chē)箱體同步帶108，從而將左車(chē)箱體驅(qū)動(dòng)電機(jī)113輸出的力和力矩傳遞到左車(chē)箱體輸出后軸115上，從而實(shí)現(xiàn)單側(cè)車(chē)體兩磁輪的同速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)體的四輪四驅(qū)形式。

所述輪式永磁吸附單元主要由環(huán)形釹鐵硼永磁體303、外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302、內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309、定位套306、磁輪外側(cè)橡膠304構(gòu)成。所述環(huán)形釹鐵硼永磁體303采取了軸向充磁方式，用于提供產(chǎn)生吸附力的強(qiáng)磁環(huán)境。外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302為柱狀“山”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置固定有用于磁輪驅(qū)動(dòng)與裝配的外圓內(nèi)方中空軸，且外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302內(nèi)側(cè)面有四個(gè)環(huán)形陣列螺紋孔，用于配合內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309側(cè)面四個(gè)螺紋孔305實(shí)現(xiàn)磁輪的裝配。內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309為柱狀“王”字形結(jié)構(gòu)，在其中心位置同樣固定有一外圓內(nèi)方中空軸，用于磁輪裝配與驅(qū)動(dòng)。內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309內(nèi)側(cè)面有兩組半徑不同的環(huán)形陣列孔，半徑較大305的那一組環(huán)形陣列孔用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形釹鐵硼永磁體的拆卸與維護(hù)，半徑較小的那一組環(huán)形陣列孔308，用于通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309的固定與定位，外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁309軛起到疏導(dǎo)聚攏磁感線(xiàn)的作用。定位套306為一由非導(dǎo)磁性材料制成的定位元件，其一端套在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302外圓內(nèi)方軸的外圓上，另一端套在內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309外圓內(nèi)方軸的外圓上，用于保證外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302與內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309的同軸度。環(huán)形釹鐵硼永磁體303內(nèi)嵌在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302與內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309之間的凹槽內(nèi)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309與302包裹住環(huán)形釹鐵硼永磁體303側(cè)面和圓柱面。外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302經(jīng)軸端螺釘跟磁輪驅(qū)動(dòng)軸307固定在一起，外側(cè)軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309通過(guò)各自側(cè)面的螺紋孔經(jīng)螺釘固定擰緊。磁輪外側(cè)橡膠304包覆在外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302和內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309外表面上，避免產(chǎn)生包覆在永磁體上使得永磁體高溫退磁的情況，磁輪外側(cè)橡膠304用來(lái)增大磁輪摩擦力，防止磁輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上靈活移動(dòng)。該夾心式永磁吸附單元工作時(shí)，磁感線(xiàn)從環(huán)形釹鐵硼永磁體303N極流出，經(jīng)過(guò)外側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵302的聚攏后，穿過(guò)導(dǎo)磁性壁面，流經(jīng)內(nèi)側(cè)硅鋼導(dǎo)磁軛鐵309，最后流回環(huán)形釹鐵硼永磁體303S極，形成了閉合磁感線(xiàn)回路，提高了磁感線(xiàn)利用率，增大了爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上的吸附力。防止磁輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在導(dǎo)磁壁面上靈活移動(dòng)。

所述滑軌式機(jī)械臂2為四自由度機(jī)械臂，其四自由度分別為機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械臂的伸縮、升降與末端俯仰。所述滑軌式機(jī)械臂2主要由底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮單元、升降單元、末端俯仰單元、主輔圖像采集設(shè)備、激光測(cè)距儀構(gòu)成。底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由底座基架210、底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)、底座同步帶214、底座同步帶輪213與215、底座諧波減速器216、諧波減速器上蓋、束線(xiàn)裝置212構(gòu)成。底座基架210為內(nèi)部布置有凹槽、有一定厚度的“凸”字形片狀結(jié)構(gòu)，底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)法蘭經(jīng)螺釘固定在底座基架210上端面右下角位置，位于底座基架210內(nèi)部的底座同步小帶輪213經(jīng)鍵固定安裝在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上，底座諧波減速器216固定安裝在底座基架210上端面中前部，底座諧波減速器216輸入軸與底座機(jī)架內(nèi)部的底座大同步帶輪215安裝在一起。兩底座同步帶輪213與215間張緊底座同步帶214，從而實(shí)現(xiàn)將底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的力和力矩傳遞到底座諧波減速器216輸出軸上，諧波減速器上蓋固定安裝在底座諧波減速器216輸出法蘭上，諧波減速器上蓋跟滑軌式機(jī)械臂相連，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)機(jī)械臂繞底座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；束線(xiàn)裝置212主要由上壓蓋、下壓蓋、蝶形螺母構(gòu)成。束線(xiàn)裝置固定安裝在底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部，上壓蓋與下壓蓋一端靠轉(zhuǎn)軸固定連接在一起，形成類(lèi)似合頁(yè)性質(zhì)的開(kāi)合機(jī)構(gòu)。上、下壓蓋另一端靠蝶形螺母實(shí)現(xiàn)上下壓蓋將線(xiàn)纜以及物料輸送管道壓緊。底座驅(qū)動(dòng)電機(jī)外罩頂部有一轉(zhuǎn)軸，當(dāng)爬壁機(jī)器人在壁面爬行時(shí)，上下壓蓋可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)械臂伸縮單元主要由伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)202、伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203、伸縮連接件209構(gòu)成。伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)202安裝固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203一側(cè)。底座諧波減速器上蓋為倒置的“凹”字形長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203經(jīng)螺釘安裝固定在底座諧波減速器上蓋的上端面。伸縮連接件209主視圖為類(lèi)似數(shù)字“7”的扁狀形狀，其一端經(jīng)若干組螺釘固定在伸縮電動(dòng)滑臺(tái)203滑塊上，另一端經(jīng)活動(dòng)式連接固定在升降單元連接件208上；升降單元主要由升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)204、升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、升降電動(dòng)滑臺(tái)205、升降連接件208構(gòu)成。升降電動(dòng)滑臺(tái)205的滑塊固定在升降單元的連接件208上。升降連接件一端經(jīng)轉(zhuǎn)軸固定在伸縮連接件209上,另一端通過(guò)滑塊219與滑軌218固定在俯仰電推缸217推桿上；俯仰單元主要由俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器220、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰電推缸217、俯仰滑塊219、俯仰滑軌218構(gòu)成，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器220側(cè)裝在俯仰電推缸217側(cè)面位置，三者作為俯仰運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源一起安裝在底座諧波減速器上蓋下端面的底部凹槽內(nèi)，俯仰電推缸217推桿固定在俯仰滑塊219上。俯仰滑塊219與滑軌218固定在升降連接件208上。當(dāng)伸縮單元固定不動(dòng)時(shí)，俯仰電推缸217推桿的伸縮實(shí)現(xiàn)滑塊219在滑軌218上的直線(xiàn)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂繞伸縮連接件209的俯仰運(yùn)動(dòng)。

圖像采集設(shè)備包括主、輔兩套圖像采集攝像機(jī)。主圖像采集攝像機(jī)201為含有可控云臺(tái)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，該攝像機(jī)安裝固定在底座基架210的左下角位置，該攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)水平360°旋轉(zhuǎn)和上下90°俯仰運(yùn)動(dòng)，爬壁機(jī)器人根據(jù)主圖像采集攝像機(jī)201對(duì)移動(dòng)車(chē)體與機(jī)械臂周邊環(huán)境情況的全方位實(shí)時(shí)觀測(cè)進(jìn)行合理的路徑規(guī)劃。輔攝像機(jī)為一高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其與激光測(cè)距儀一起安裝固定在一個(gè)密閉防水長(zhǎng)方體盒206內(nèi)，該盒206通過(guò)支架221安裝在升降單元電動(dòng)滑臺(tái)205的正上方，輔攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器的作業(yè)情況一目了然。激光測(cè)距儀發(fā)出的光束照射在工作平臺(tái)上，能夠?qū)C(jī)械臂作業(yè)高度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，確保機(jī)械臂在合適的位置作業(yè)。