本實(shí)用新型涉及一種可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機(jī)器人，屬于特種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
在核能、船舶、化工、風(fēng)電等行業(yè)，廣泛存在導(dǎo)磁體金屬外壁。這些壁面經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬、鹽堿侵蝕、灰塵粘附、砂礫摩擦，表面會(huì)出現(xiàn)污垢、脫漆，乃至銹蝕等現(xiàn)象。這些問題不僅影響美觀，而且可能危及壁面本體的安全運(yùn)行，不能滿足安全、清潔的工業(yè)管理要求。目前，上述壁面的清洗、除銹、補(bǔ)漆和檢修等工作大都采用人工作業(yè)方式，存在高危、低效、高成本等問題。爬壁機(jī)器人是特種機(jī)器人中的一個(gè)重要類別，可廣泛應(yīng)用于上述情形中的運(yùn)維與檢修工作，代替人工作業(yè)，提高工作效率、降低作業(yè)成本。吸附和行走是爬壁機(jī)器人的兩大基本功能，目前工業(yè)中廣泛采用的吸附方式有磁力吸附和負(fù)壓吸附，常用的行走方式包含履帶式、輪式和足式。上述吸附方式和行走方式的不同組合，可以形成多種爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)方式。鑒于工況特殊，應(yīng)用于前述情形下的爬壁機(jī)器人，需要具備靈活轉(zhuǎn)向和適度越障能力，同時(shí)還需有較大負(fù)載能力。而現(xiàn)有的大多數(shù)爬壁機(jī)器人在這些方面并不能很好的滿足工況需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種具備靈活轉(zhuǎn)向能力和適度越障能力的可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機(jī)器人。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機(jī)器人，其特征在于：它包括機(jī)架，在所述機(jī)架的底部設(shè)置有四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)，每一所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出端均與一個(gè)伸縮缸緊固連接，所述伸縮缸的輸出端與一個(gè)履帶組件緊固連接；所述履帶組件包括橡膠履帶和多個(gè)與所述履帶緊固連接的磁吸附單元，所述磁吸附單元包括圓柱形永磁體、左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊、下隔磁塊和舵機(jī)，所述圓柱形永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在由所述左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊和下隔磁塊合圍成的空心筒中，所述空心筒的一端緊固連接有后蓋板，所述舵機(jī)的輸出端通過聯(lián)軸器與所述圓柱形永磁體連接；所述舵機(jī)具有0°和90°兩個(gè)角度狀態(tài)；所述舵機(jī)處于0°角度狀態(tài)時(shí)，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面平行的方向；所述舵機(jī)處于90°狀態(tài)時(shí)，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面垂直的方向。所述舵機(jī)的控制板上設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊，所述控制板與安裝在所述機(jī)架上的控制器通過藍(lán)牙連接。所述舵機(jī)設(shè)置在與所述空心筒緊固連接的前蓋中，在所述前蓋上設(shè)置正負(fù)極兩個(gè)供電觸點(diǎn)，所述供電觸點(diǎn)與所述舵機(jī)的內(nèi)部供電電路連接，在所述機(jī)架上設(shè)置有供電軌道，各所述舵機(jī)上的所述供電觸點(diǎn)通過所述供電軌道獲得供電。所述履帶組件還包括鏈軌和懸掛支架；各所述磁吸附單元緊固連接在所述鏈軌的外側(cè)；所述鏈軌由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊輪共同撐起，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪均通過傳動(dòng)軸與所述懸掛支架連接，所述懸掛支架上緊固連接有支撐臺(tái)，所述支撐臺(tái)與所述伸縮缸的輸出端緊固連接；所述主動(dòng)輪與所述從動(dòng)輪支架通過第一連桿連接，所述從動(dòng)輪與所述張緊輪支架通過第二連桿連接，所述張緊輪與所述主動(dòng)輪之間通過伸縮桿連接。在所述懸掛支架上靠近所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的位置分別設(shè)置一NFC傳感器，在各所述舵機(jī)的控制板上均內(nèi)嵌有NFC芯片；所述NFC傳感器與所述控制器電連接，將進(jìn)入自身探測(cè)范圍的磁吸附單元的信息實(shí)時(shí)傳輸給所述控制器，所述控制器對(duì)靠近主動(dòng)輪的NFC傳感器探測(cè)到的磁吸附單元實(shí)施充磁控制，對(duì)靠近從動(dòng)輪的NFC傳感器探測(cè)到的磁吸附單元實(shí)施消磁控制。在所述機(jī)架的前端設(shè)置有六自由度機(jī)械臂。在所述機(jī)架的前端安裝攝像頭。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型采用四履帶組件式結(jié)構(gòu)，并且每一履帶組件與機(jī)架支架通過一個(gè)伸縮缸和一個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，使得履帶組件既可以抬起懸空，也能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向，從而使本實(shí)用新型設(shè)備靈活轉(zhuǎn)向的能力。2、本實(shí)用新型控制器可通過藍(lán)牙信號(hào)隨時(shí)控制磁吸附單元的充、消磁狀態(tài)，因此可以履帶組件實(shí)施轉(zhuǎn)向動(dòng)作前先對(duì)履帶組件進(jìn)行消磁，消除轉(zhuǎn)向難度。3、本實(shí)用新型采用履帶組件作為行走部件，可以自適應(yīng)不同的曲面壁面，并具備很好的越障能力，大大提升了該設(shè)備在工業(yè)領(lǐng)域的使用場(chǎng)景。4、本實(shí)用新型配置六自由度靈活機(jī)械臂，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測(cè)等多個(gè)動(dòng)作。附圖說明圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型履帶組件的示意圖；圖4是本實(shí)用新型履帶組件平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型磁吸附單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中A-A截面的剖面示意圖；圖7是本實(shí)用新型磁吸附單元省略前蓋后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型磁吸附單元處于充磁狀態(tài)的示意圖；圖9是本實(shí)用新型磁吸附單元處于消磁狀態(tài)的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型包括機(jī)架10，機(jī)架10為矩形框結(jié)構(gòu)，在機(jī)架10的四個(gè)角處分別設(shè)置一個(gè)履帶組件20，用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型在垂直壁面上的吸附及行走。在機(jī)架10的頂部安裝有機(jī)械臂40，用于實(shí)施對(duì)壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測(cè)等動(dòng)作。如圖2所示，在機(jī)架10底部設(shè)置有四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)11，每一轉(zhuǎn)向電機(jī)11的輸出端均與一個(gè)伸縮缸12緊固連接，伸縮缸12的輸出端與一個(gè)履帶組件20緊固連接。如圖3、圖4所示，履帶組件20包括鏈軌21、橡膠履帶22、磁吸附單元23和懸掛支架24。其中，磁吸附單元23為多個(gè)，間隔緊固連接在鏈軌21的外側(cè)；橡膠履帶22的內(nèi)側(cè)與各磁吸附單元23緊固連接。鏈軌21由呈三角形分布的主動(dòng)輪25、從動(dòng)輪26和張緊輪27共同撐起，主動(dòng)輪25和從動(dòng)輪26均通過傳動(dòng)軸與懸掛支架24連接，主動(dòng)輪25與從動(dòng)輪26之間通過連桿28連接，從動(dòng)輪26與張緊輪27之間通過連桿29連接，張緊輪27與主動(dòng)輪25之間通過伸縮桿30連接，通過伸縮桿30的伸縮可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈軌21的張緊和松弛。懸掛支架24上緊固連接有支撐臺(tái)31，支撐臺(tái)31與伸縮缸12的輸出端緊固連接。如圖5～7所示，磁吸附單元23包括圓柱形永磁體231、左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235，其中，圓柱形永磁體231可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在由左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235合圍成的空心筒中，空心筒的一端緊固連接有后蓋板236，空心筒的另一端設(shè)置有前蓋237，在前蓋237內(nèi)設(shè)置有舵機(jī)238，舵機(jī)238的輸出端通過聯(lián)軸器239與圓柱形永磁體231連接。舵機(jī)238具有0°和90°兩個(gè)角度狀態(tài)，當(dāng)舵機(jī)238處于0°角度狀態(tài)時(shí)，圓柱形永磁體231的N極和S極位于水平方向(如圖8所示)，磁力線從N極出發(fā)，通過左軛鐵232、壁面60以及右軛鐵233達(dá)到S極，形成閉合；此時(shí)，磁吸附單元23為充磁狀態(tài)，磁吸附單元23在充磁狀態(tài)下會(huì)對(duì)壁面產(chǎn)生吸力。當(dāng)舵機(jī)238處于90°角度狀態(tài)時(shí)，圓柱形永磁體231的N極和S極處于垂直方向(如圖9所示)，磁力線從N極出發(fā)，分別通過左軛鐵232和右軛鐵233到達(dá)S極，形成兩個(gè)閉合回路；此時(shí)，磁吸附單元23為消磁狀態(tài)，磁力線回路繞開壁面，磁吸附單元23對(duì)壁面60不產(chǎn)生吸力。舵機(jī)238的兩個(gè)角度狀態(tài)由控制板241發(fā)出的控制信號(hào)決定，控制板241上設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊，使控制板241能夠通過藍(lán)牙信號(hào)與安裝在機(jī)架10上的控制器(圖中未示出)傳遞信號(hào)，控制器可根據(jù)實(shí)際工況需要遠(yuǎn)程控制各磁吸附單元23在充磁狀態(tài)和消磁狀態(tài)之間進(jìn)行切換。上述實(shí)施例中，在懸掛支架24上靠近主動(dòng)輪25和從動(dòng)輪26的位置分別安裝一個(gè)NFC傳感器，在每一舵機(jī)238的控制板241上內(nèi)嵌有NFC芯片。在橡膠履帶22轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，當(dāng)某一磁吸附單元23向主動(dòng)輪25靠近得足夠近時(shí)，NFC傳感器通過NFC芯片識(shí)別出該磁吸附單元，并將識(shí)別信息發(fā)送給控制器，控制器收到識(shí)別信息后向舵機(jī)238的控制板241下達(dá)控制指令，使舵機(jī)238切換至充磁狀態(tài)；當(dāng)某一磁吸附單元23向從動(dòng)輪25靠近得足夠近時(shí)，NFC傳感器通過NFC芯片識(shí)別出該磁吸附單元，并將識(shí)別信息發(fā)送給控制器，控制器收到識(shí)別信息后向舵機(jī)238的控制板241下達(dá)控制指令，使舵機(jī)238切換至消磁狀態(tài)。從而使本實(shí)用新型能夠流暢地行進(jìn)。上述實(shí)施例中，可以在磁吸附單元23的前蓋237上設(shè)置正負(fù)極兩個(gè)供電觸點(diǎn)240，供電觸點(diǎn)240與舵機(jī)238的內(nèi)部供電電路連接，在機(jī)架10上設(shè)置有供電軌道(圖中未示出)，各舵機(jī)238上的供電觸點(diǎn)240通過供電軌道獲得供電。上述實(shí)施例中，機(jī)械臂40為六自由度機(jī)械臂，可以在六自由度機(jī)械臂的末端安裝不同的終端執(zhí)行器，從而完成清洗、除銹、噴漆和檢測(cè)等工作。上述實(shí)施例中，可以在機(jī)架10的前端安裝攝像頭50，攝像頭50用于捕獲本實(shí)用新型前方的工作環(huán)境信息并通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)時(shí)傳回地面控制端。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是任意轉(zhuǎn)向的能力，具體地：當(dāng)本實(shí)用新型需要轉(zhuǎn)向時(shí)，將處于機(jī)架10對(duì)角線上的兩個(gè)履帶組件20消磁后抬起至懸空(利用伸縮缸12)，然后通過轉(zhuǎn)向電機(jī)11驅(qū)動(dòng)懸空的兩個(gè)履帶組件20轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后將該兩個(gè)履帶組件20充磁并且伸出至與壁面貼合。之后，將另外兩個(gè)履帶組件20消磁后抬起至懸空，然后通過轉(zhuǎn)向電機(jī)11驅(qū)動(dòng)懸空的兩個(gè)履帶組件20轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后將該兩個(gè)履帶組件20充磁并且伸出至與壁面貼合。至此，完成設(shè)備的整體轉(zhuǎn)向，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)四個(gè)履帶組件20轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)備即可在新的方向上進(jìn)行。本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。