專利名稱：一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置。
背景技術(shù)：
磁吸附爬壁機器人是特種機器人的一種，是一種設(shè)計用來在惡劣、危險、極限情況下、在導(dǎo)磁壁面上進行特定作業(yè)如檢查、檢測、焊接、打磨等的一種自動化機械裝置，越來越受到人們的重視。目前磁吸附爬壁機器人已在核工業(yè)、石化工業(yè)、建筑工業(yè)、消防部門、造船業(yè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN101612731A，申請日為2009年7月23日，發(fā)明名稱為爬壁機器人緊湊型主動驅(qū)動輪裝置的發(fā)明專利，該技術(shù)公開了一種爬壁機器 人主動驅(qū)動輪裝置，具體方案為支架筒套裝在驅(qū)動電機上，主動輪支架固裝在支架筒的敞口端的端面上，主動輪套裝在支架筒上，主動輪的內(nèi)壁與支架筒的外壁之間設(shè)有兩個軸承，卡軸固裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，卡套套裝在卡軸上且與主動輪固接，主動帶輪固定安裝在卡套上。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，但不具備轉(zhuǎn)向和磁吸附功能?，F(xiàn)有的磁吸附爬壁機器人也有相關(guān)專利的申請，申請日為2005年10月8日、申請?zhí)枮?00510086383. X、名稱為“輪式非接觸磁吸附爬壁機器人”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為包括輪式移動機構(gòu)和永磁吸附裝置，輪式移動機構(gòu)包括底盤、安裝在底盤上的驅(qū)動機構(gòu)、由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的驅(qū)動輪。所述驅(qū)動輪對稱布置，采用差動驅(qū)動方式，依靠驅(qū)動輪的差速實現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；永磁吸附裝置安裝在所述底盤上，所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，磁能利用率高，吸附能力強。上述專利特點是吸附力大，但是由于所有的驅(qū)動輪都是不能相對車體轉(zhuǎn)向的圓柱輪，轉(zhuǎn)向阻力大，轉(zhuǎn)向靈活性差。又如專利申請?zhí)枮镃N200620021023. 1，申請日為2006_6_14，名稱為全方位隨動磁輪式四驅(qū)作業(yè)車的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為四驅(qū)作業(yè)車采用雙磁鐵輪組吸附在工件上，四個驅(qū)動電機與四個磁鐵輪組直聯(lián)，以實現(xiàn)行走目的；隨動磁鐵輪架通過隨動軸與隨動軸承聯(lián)在一起，前萬向隨動磁鐵輪組件和后萬向隨動磁鐵輪件分別固定在尾板上；轉(zhuǎn)向軸通過轉(zhuǎn)向軸承與車板聯(lián)在一起，再用同步輪和同步帶將它們與可控轉(zhuǎn)向電機上同步輪聯(lián)在一起，從而達(dá)到360°原地轉(zhuǎn)向。對比文件僅僅是普通的萬向滾動輪與磁鐵的簡單結(jié)合，不足之處包括，體積大、轉(zhuǎn)向靈活性差。綜上所述，現(xiàn)有的磁吸附爬壁機器人的驅(qū)動輪的不足中主要有車輪只能繞輪軸轉(zhuǎn)動，即只能沿與軸正交方向滾動，當(dāng)車輪具有軸向運動趨勢時存在打滑現(xiàn)象，運動靈活性較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)在磁吸附爬壁機器人車輪運動靈活性方面性能的不足之處，設(shè)計一種用于磁吸附爬壁機器人的萬向滾動磁輪裝置。[0008]本實用新型的技術(shù)方案是一種用于磁吸附爬壁機器人的萬向滾動磁輪裝置，包括環(huán)形永磁體，其特征在于所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有全方位輪，所述全方位輪包括有依次設(shè)置的第一輪轂、輥子、套筒、輥子軸、第二輪轂；所述全方位輪的結(jié)構(gòu)為在輪轂的外緣設(shè)置有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子，輥子均勻分布于輪轂周圍，輥子軸線與輪轂軸線正交，兩側(cè)的全方位輪交錯布置，使得一側(cè)全方位輪的輥子的軸向投影位于另一側(cè)全方位輪的兩個輥子中間；所述環(huán)形永磁體為軸向充磁的環(huán)形永磁體，兩側(cè)的全方位輪的所有輪轂均為導(dǎo)磁輪轂，所述導(dǎo)磁輪轂作為軛鐵與中央的環(huán)形永磁體構(gòu)成磁路。所述導(dǎo)磁輪轂包括鐵硅系合金輪轂，鐵鋁系合金輪轂，鐵鈷系合金輪轂、鎳系合金輪轂、45號鋼輪轂或Q235鋼輪轂。所述輥子套接在輥子軸上，輥子數(shù)量為多個，各輥子間設(shè)置有套筒。所述環(huán)形永磁體和全方位輪為同軸設(shè)置。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、當(dāng)車輪具有沿車輪軸向的運動趨勢時兩側(cè)全方位輪與地面接觸的輥子繞自身軸線轉(zhuǎn)動，使得車輪仍然保持純滾動狀態(tài)，提高車輪運動的靈活性。使得車輪可以在保持純滾動狀態(tài)的條件下，沿車輪軸向運動，不會打滑。2、保持純滾動沿車輪軸向運動能減小摩擦，方便轉(zhuǎn)向，往各個方向移動時更靈活。3、本實用新型中間加上了永磁鐵，中間軸對兩側(cè)萬向輪的特殊定位。4、本實用新型的裝配更容易定位，更方便，而且本專利的與地面的接觸為連續(xù)式。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實用新型的磁路示意圖。圖3是全方位輪的爆炸視圖。附圖中全方位輪1，環(huán)形永磁體2，第一輪轂3，輥子4，套筒5，輥子軸6，第二輪轂7，螺釘8。
具體實施方式
一種用于磁吸附爬壁機器人的萬向滾動磁輪裝置包括環(huán)形永磁體，所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有全方位輪，所述全方位輪包括有依次設(shè)置的第一輪轂、輥子、套筒、輥子軸、第二輪轂；所述全方位輪的結(jié)構(gòu)為在輪轂的外緣設(shè)置有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子，輥子均勻分布于輪轂周圍，輥子軸線與輪轂軸線正交，兩側(cè)的全方位輪交錯布置，使得一側(cè)全方位輪的輥子的軸向投影位于另一側(cè)全方位輪的兩個輥子中間；所述環(huán)形永磁體為軸向充磁的環(huán)形永磁體，兩側(cè)的全方位輪的所有輪轂均為導(dǎo)磁輪轂，所述導(dǎo)磁輪轂作為軛鐵與中央的環(huán)形永磁體構(gòu)成磁路。所述導(dǎo)磁輪轂包括鐵硅系合金輪轂，鐵鋁系合金輪轂，鐵鈷系合金輪轂、鎳系合金輪轂、45號鋼輪轂或Q235鋼輪轂。所述輥子套接在輥子軸上，輥子數(shù)量為多個，各輥子間設(shè)置有套筒。所述環(huán)形永磁體和全方位輪為同軸設(shè)置。如圖I和圖2所示，磁吸附爬壁機器人的萬向滾動磁輪裝置的一種具體實施方式
，包括中央的環(huán)形永磁體2以及兩側(cè)的全方位輪1，環(huán)形永磁體2和兩個全方位輪I同軸放置。環(huán)形永磁體2內(nèi)孔直徑15毫米，外孔直徑75毫米，厚度30毫米，軸向充磁。兩側(cè)的全方位輪I的輪轂采用低碳鋼(如Q235)制造，作為軛鐵與中央的環(huán)形永磁體2 —起構(gòu)成磁路的一部分。磁路示意如圖2中的虛線回路所示。全方位輪I的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，第一輪轂3和第二輪轂7直徑98毫米，采用低碳鋼(如Q235)制造。在第一輪轂3和第二輪轂7的外緣分別均勻設(shè)置有18個方形凹槽，相對應(yīng)的輥子軸6兩端為方形，可安裝在方形凹槽里。輥子4安裝在輥子軸6上，靠輥子軸6上的軸肩和套筒5定位。輥子4內(nèi)徑5毫米，外徑16毫米，厚度5毫米，結(jié)構(gòu)為在不銹鋼軸承外緣包覆一層2毫米厚的聚氨酯層。輥子4共有18個，均勻分布于輪轂周圍，輥子4軸線與第一輪轂3和第二輪轂7的軸線正交。最終通過螺釘8將第一輪轂3和第二輪轂7進行固定。兩側(cè)的全方位輪交錯布置，使得一側(cè)全方位輪的輥子的軸向投影位于另一側(cè)全方位輪的兩個輥子中間。當(dāng)車輪具有沿軸向的運動趨勢時兩側(cè)全方位輪與地面接觸的輥子繞自身軸線轉(zhuǎn)動，使得車輪仍然保持純滾動狀態(tài)，提高車輪運動的靈活性?！?br> 權(quán)利要求1.一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置，包括環(huán)形永磁體(2)，其特征在于所述的環(huán)形永磁體(2)兩側(cè)設(shè)置有全方位輪(I )，所述全方位輪(I)包括有依次設(shè)置的第一輪轂(3)、輥子(4)、套筒(5)、輥子軸(6)、第二輪轂(7)； 所述全方位輪(I)的結(jié)構(gòu)為在輪轂的外緣設(shè)置有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子(4)，輥子(4)均勻分布于輪轂周圍，輥子軸(6)線與輪轂軸線正交，兩側(cè)的全方位輪(I)交錯布置，使得一側(cè)全方位輪(I)的輥子(4)的軸向投影位于另一側(cè)全方位輪(I)的兩個輥子(4)中間； 所述環(huán)形永磁體(2)為軸向充磁的環(huán)形永磁體(2)，兩側(cè)的全方位輪(I)的所有輪轂均為導(dǎo)磁輪轂，所述導(dǎo)磁輪轂作為軛鐵與中央的環(huán)形永磁體(2)構(gòu)成磁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置，其特征在于所述導(dǎo)磁輪轂包括鐵硅系合金輪轂，鐵鋁系合金輪轂，鐵鈷系合金輪轂、鎳系合金輪轂、45號鋼輪轂或Q235鋼輪轂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置，其特征在于所述輥子(4)套接在輥子軸(6)上，輥子(4)數(shù)量為多個，各輥子(4)間設(shè)置有套筒(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置，其特征在于所述環(huán)形永磁體(2 )和全方位輪(I)為同軸設(shè)置。
專利摘要本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是用于磁吸附爬壁機器人的一種用于磁吸附爬壁機器人的新型萬向滾動磁輪裝置,包括環(huán)形永磁體，所述的環(huán)形永磁體兩側(cè)設(shè)置有全方位輪，所述全方位輪包括有依次設(shè)置的第一輪轂、輥子、套筒、輥子軸、第二輪轂；全方位輪的結(jié)構(gòu)為在輪轂的外緣設(shè)置有可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的輥子，輥子均勻分布于輪轂周圍，輥子軸線與輪轂軸線正交，兩側(cè)的全方位輪交錯布置，使得一側(cè)全方位輪的輥子的軸向投影位于另一側(cè)全方位輪的兩個輥子中間。本實用新型優(yōu)點當(dāng)車輪具有沿車輪軸向的運動趨勢時兩側(cè)全方位輪與地面接觸的輥子繞自身軸線轉(zhuǎn)動，使得車輪仍然保持純滾動狀態(tài)，提高車輪運動的靈活性。
文檔編號B62D57/024GK202686556SQ201220265150
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者陳博翁, 桂仲成, 蔡仁宇, 張帆, 官雪梅, 金之鉑, 徐進峰 申請人:中國東方電氣集團有限公司