本實用新型涉及一種越障爬壁機(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)長期風(fēng)吹日曬、鹽堿侵蝕、灰塵粘附、砂礫摩擦，表面會出現(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行，不能滿足安全、清潔的工業(yè)管理要求?，F(xiàn)有的對于上述壁面的清洗、除銹、補(bǔ)漆和檢修等都采用人工作業(yè)的方式，一般來說主要的作業(yè)方法有以下幾種：一種是對作業(yè)人員采用吊索的方式，從建筑物最上面開始下放繩索，是作業(yè)人員到達(dá)指定高度進(jìn)行作業(yè)，該方法需要事先確定作業(yè)范圍，并且一次作業(yè)的范圍只局限在一條直線上，作業(yè)范圍十分受限。另一種方法是采用大型工程車輛上的起重吊籃將作業(yè)人員送至作業(yè)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，該方法靈活性好，但是成本過高。還有一種方法是采用搭建腳手架的方式進(jìn)行作業(yè)，該方法穩(wěn)定且安全系數(shù)高，但是搭建腳手架需要的周期和成本都比較大，不適宜小面積范圍的作業(yè)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種越障爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人具備靈活的平動能力和越障能力，配合多自由度機(jī)械臂可以在導(dǎo)磁體金屬外壁上完成清洗、除銹、補(bǔ)漆和檢修等工作。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種越障爬壁機(jī)器人，其特征在于：它包括上機(jī)架，在所述上機(jī)架的兩端的底部分別設(shè)置有一個支腿，在每一個所述支腿的底部設(shè)置多個磁吸附單元；在位于兩個所述支腿之間的所述上機(jī)架的底部設(shè)置有第一絲杠，在所述第一絲杠上通過螺紋配合連接有第一滑塊，在所述上機(jī)架上設(shè)置有用于驅(qū)動所述第一絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)；在所述上機(jī)架的下方設(shè)置有下機(jī)架，在所述下機(jī)架的兩端的底部分別設(shè)置有多個磁吸附單元；在所述下機(jī)架的頂部設(shè)置有第二絲杠，在所述第二絲杠上通過螺紋配合連接有第二滑塊，在所述下機(jī)架上設(shè)置有用于驅(qū)動所述第二絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)；所述第一滑塊和第二滑塊之間通過伸縮架連接；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°兩個角度狀態(tài)；所述舵機(jī)處 于0°角度狀態(tài)時，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，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上機(jī)架或下機(jī)架上的控制器通過藍(lán)牙連接。

所述第二絲杠與所述第一絲杠具有空間垂直關(guān)系。

在所述上機(jī)架的底部設(shè)置有與所述第一絲杠平行的第一導(dǎo)向桿，所述第一滑塊滑動連接在所述第一導(dǎo)向桿上；在所述下機(jī)架的頂部設(shè)置有與所述第二絲杠平行的第二導(dǎo)向桿，所述第二滑塊滑動連接在所述第二導(dǎo)向桿上。

在所述磁吸附單元的所述前蓋上設(shè)置正負(fù)極兩個供電觸點，所述供電觸點與所述舵機(jī)的內(nèi)部供電電路連接，在所述支腿和下機(jī)架上設(shè)置有供電軌道，各所述舵機(jī)上的所述供電觸點通過供電軌道獲得供電。

本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型設(shè)置有上機(jī)架和下機(jī)架，上機(jī)架通過支腿設(shè)置磁吸附單元，下機(jī)架底部亦設(shè)置磁吸附單元，并且在上機(jī)架和下機(jī)架上分別設(shè)置沿不同方向延伸的絲杠，絲杠上分別螺紋配合連接滑塊，兩滑塊之間通過伸縮架連接，因此本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在兩個相互垂直的方向上的行進(jìn)，從而使本實用新型能夠達(dá)到壁面上的任意點。2、本實用新型控制器可通過藍(lán)牙信號隨時控制磁吸附單元的充、消磁狀態(tài)，因此可以在相應(yīng)的機(jī)架抬升之前先對與其連接的磁吸附單元進(jìn)行消磁，待該機(jī)架移動到指定位置后再次伸出至壁面時實施充磁操作，由此實現(xiàn)在壁面的吸附和行走。3、本實用新型兩個方向的行走時通過絲杠滑塊機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的，因此行走的步長可以隨意設(shè)置，由此具備了較好的跨越障礙的能力。4、本實用新型可以配置多自由度械臂，從而實現(xiàn)對壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測等動作。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型磁吸附單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中A-A截面的剖面示意圖；

圖5是本實用新型磁吸附單元省略前蓋后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型磁吸附單元處于充磁狀態(tài)的示意圖；

圖7是本實用新型磁吸附單元處于消磁狀態(tài)的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1、圖2所示，本實用新型包括上機(jī)架1，在上機(jī)架1的兩端的底部分別設(shè)置有一個支腿2，在每一個支腿2的底部設(shè)置多個磁吸附單元3。在位于兩個支腿2之間的上機(jī)架1的底部設(shè)置有第一絲杠4，在第一絲杠4上通過螺紋配合連接有第一滑塊5，在上機(jī)架1上設(shè)置有用于驅(qū)動第一絲杠4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)(圖中未示出)。在上機(jī)架1的下方設(shè)置有下機(jī)架6，在下機(jī)架6的兩端的底部分別設(shè)置有多個磁吸附單元3。在下機(jī)架6的頂部設(shè)置有第二絲杠7，在第二絲杠7上通過螺紋配合連接有第二滑塊8，在下機(jī)架6上設(shè)置有用于驅(qū)動第二絲杠7進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)(圖中未示出)。第一滑塊5和第二滑塊8之間通過伸縮架9連接。

如圖3～5所示，磁吸附單元3包括圓柱形永磁體11、左軛鐵12、右軛鐵13、上隔磁塊14和下隔磁塊15，其中，圓柱形永磁體11可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在由左軛鐵12、右軛鐵13、上隔磁塊14和下隔磁塊15合圍成的空心筒中，空心筒的一端緊固連接有后蓋板16，空心筒的另一端設(shè)置有前蓋17，在前蓋17內(nèi)設(shè)置有舵機(jī)18，舵機(jī)18的輸出端通過聯(lián)軸器19與圓柱形永磁體11連接。舵機(jī)18具有0°和90°兩個角度狀態(tài)，當(dāng)舵機(jī)18處于0°角度狀態(tài)時，圓柱形永磁體11的N極和S極位于水平方向(如圖6所示)，磁力線從N極出發(fā)，通過左軛鐵12、壁面20以及右軛鐵13達(dá)到S極，形成閉合；此時，磁吸附單元3為充磁狀態(tài)，磁吸附單元3在充磁狀態(tài)下會對壁面產(chǎn)生吸力。當(dāng)舵機(jī)18處于90°角度狀態(tài)時，圓柱形永磁體11的N極和S極處于垂直方向(如圖7所示)，磁力線從N極出發(fā)，分別通過左軛鐵12和右軛鐵13到達(dá)S極，形成兩個閉合回路；此時，磁吸附單元3為消磁狀態(tài)，磁力線回路繞開壁面，磁吸附單元3對壁面20不產(chǎn)生吸力。舵機(jī)18的兩個角度狀態(tài)由控制板21發(fā)出的控制信號決定，控制板241上設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊，使控制板21能夠通過藍(lán)牙信號與安裝在上機(jī)架1或下機(jī)架6上的控制器(圖中未示出)傳遞信號，控制器可根據(jù)實際工況需要遠(yuǎn)程控制各磁吸附單元3在充磁狀態(tài)和消磁狀態(tài)之間進(jìn)行切換。

在一個優(yōu)選的實施例中，第二絲杠7與第一絲杠4具有空間垂直關(guān)系。

在一個優(yōu)選的實施例中，在上機(jī)架1的底部設(shè)置有與第一絲杠4平行的第一導(dǎo)向桿(圖中未示出)，第一滑塊5滑動連接在第一導(dǎo)向桿上；在下機(jī)架6的頂部設(shè)置有與第二絲杠7平行的第二導(dǎo)向桿10，第二滑塊8滑動連接在第二導(dǎo)向桿10上。

在一個優(yōu)選的實施例中，在磁吸附單元3的前蓋17上設(shè)置正負(fù)極兩個供電觸點22，供電觸點22與舵機(jī)18的內(nèi)部供電電路連接，在支腿2和下機(jī)架6上設(shè)置有供電軌道(圖中未示出)，各舵機(jī)18上的供電觸點22通過供電軌道獲得供電。

本實用新型的工作過程如下：開始爬壁之前需要控制伸縮架9，使上機(jī)架1和下機(jī)架6上的磁吸附單元3處于同一高度。將本實用新型貼于工作的導(dǎo)磁體金屬壁面， 控制全部的磁吸附單元3處于充磁狀態(tài)，此時本實用新型可以附著于壁面上。當(dāng)控制本實用新型運動時，伸縮架9首先動作，使上機(jī)架1上的磁吸附單元3脫離壁面。之后，下機(jī)架6上的第二滑塊8在第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和第二絲杠7的作用下開始移動，此時與第二滑塊8相連的伸縮架9、上機(jī)架1均開始移動，待移動到給定位置后，伸縮架9動作，使上機(jī)架1下降到可以吸附壁面的位置，之后上機(jī)架1的磁吸附單元3切換到充磁狀態(tài)，實現(xiàn)對壁面的吸力。將下機(jī)架6上的磁吸附單元3切換到消磁狀態(tài)，隨后，伸縮架9繼續(xù)動作，抬起下機(jī)架6，此時下機(jī)架6僅通過伸縮架9與上機(jī)架1相連。此時上機(jī)架1的第一滑塊5開始滑動，與之相連的下機(jī)架6及伸縮架9均開始移動，待到達(dá)指定位置后，伸縮架,9恢復(fù)到初始狀態(tài)。如此循環(huán)，實現(xiàn)整個機(jī)器的自由移動。移動過程中，上機(jī)架1和下機(jī)架6的移動范圍是無限細(xì)分可調(diào)的。因此，兩個方向的步長是可以隨意設(shè)置。當(dāng)遇到障礙物時，可以越過障礙物?？稍竭^的障礙物的尺寸主要取決于上下機(jī)架的行程以及伸縮架的行程。工況中所遇到的障礙物可能是壁面焊接過程中的焊縫，或是接口處的法蘭盤等。

本實用新型僅以上述實施例進(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，在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護(hù)范圍之外。