本發(fā)明涉及機器人領域，尤其涉及一種自適應過渡曲面的爬壁機器人。

背景技術：

1、磁吸附爬壁機器人是一種用來在立面、平面、弧面、負面等多場景下，在導磁面上進行特定作業(yè)的特種機器人。該種機器人常被用作搭載各種執(zhí)行設備進行檢測、打磨、噴漆、焊接等多種自動化作業(yè)?？蓮V泛應用于船舶、石化、風電塔筒、水下等領域，很好的解決了人力在這些危險區(qū)域工作的危險系數大，勞動強度大、作業(yè)連貫性差等問題。

2、磁吸附爬壁機器人在實際應用中，很多導磁壁面并不是單一的平面、弧面，而是很多不同壁形在空間內的延展。目前市面上的磁吸附爬壁機器人在技術方案與結構上靈活性比較差，只能在單一場景下，比如立面、平面、弧面等單一場景下，或者大曲率壁形過渡場景下運行。在小曲率場景過渡或者平斜面之間的過渡存在很大困難，只能通過人力搬運遷移或者其他機械裝置協助實現機器人在不同壁面間的過渡。

3、現有爬壁機器人通過人力搬運遷移或者其他機械裝置（比如高空車、機械臂裝置等）實現機器人在小曲率場景過渡或者平斜面之間的過渡，成本非常高，且操作復雜，對機器人作業(yè)工期影響很大，且難以保證機器人工作的連續(xù)性。

技術實現思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種自適應過渡曲面的爬壁機器人，其在立面、負面、弧面、凹凸面及不同面之間實現平穩(wěn)過渡與攀爬，使機器人在復雜的變曲率導磁壁面與不同曲面上具有良好的自適應能力；結構更加緊湊，穩(wěn)定性更高，適應能力強。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現：

3、一種自適應過渡曲面的爬壁機器人，包括前驅機構、一級轉向機構、二級隨轉機構以及后驅機構，前驅機構和后驅機構分別布設在機器人的前后兩側，一級轉向機構驅動前驅機構轉向調節(jié)，一級轉向機構的轉動軸線與前驅機構的中軸線相垂直，一級轉向機構與二級隨轉機構相連接，且一級轉向機構的轉動軸線與二級隨轉機構的轉動軸線相垂直，后驅機構通過二級隨轉機構與一級轉向機構相連接，后驅機構繞二級隨轉機構的轉動軸線轉動調節(jié)，二級隨轉機構的轉動軸線與前驅機構的中軸線相交，二級隨轉機構的轉動軸線與后驅機構的中軸線相垂直。

4、可以看出，上述技術方案中，當機器人在導磁面上爬行時，一級轉向機構驅動前驅機構轉向調節(jié)，進而用于調節(jié)機器人整體的運行方向，而前驅機構和后驅機構分別位于導磁面不同位置，當所處的導磁面不在同一個面上時，二級隨轉機構可使得前驅機構和后驅機構能夠分別與導磁面完美貼合，保持磁鐵外表面與導磁面之間的距離保持在一個合理范圍內，從而使得機器人在立面、負面、弧面、凹凸面及不同面之間實現平穩(wěn)過渡與攀爬，使機器人在復雜的變曲率導磁壁面與不同曲面上具有良好的自適應能力；本專利的攀爬機器人結構更加緊湊，穩(wěn)定性更高，適應能力強。

5、根據上述技術方案，優(yōu)選地，前驅機構包括左驅動輪、右驅動輪、驅動外殼、傳動軸、空心驅動電機和磁鐵，左驅動輪和右驅動輪呈左右對稱結構設置，傳動軸和空心驅動電機布設在驅動外殼內，磁鐵布設在驅動外殼上，空心驅動電機驅動左驅動輪，左驅動輪通過穿過空心驅動電機的傳動軸帶動右驅動輪同步轉動。

6、根據上述技術方案，優(yōu)選地，前驅機構還包括轉接套、螺母、平鍵、外殼端蓋、第一軸承及孔用軸端擋圈，空心驅動電機的第一輸出軸與左驅動輪同軸固定連接，左驅動輪與轉接套同軸固定連接，轉接套通過平鍵與傳動軸同軸固定連接，螺母與傳動軸固定連接，外殼端蓋與驅動外殼固定連接，第一軸承固定于外殼端蓋上，孔用軸端擋圈安裝于外殼端蓋上，傳動軸穿過空心驅動電機與第一軸承的內孔，傳動軸的端部與右驅動輪同軸固定連接。

7、根據上述技術方案，優(yōu)選地，后驅機構與前驅機構的內部驅動構造和運行方式相同。

8、可以看出，上述技術方案中，由于后驅機構與前驅機構的內部驅動構造和運行方式相同，從而使得機器人具有前、后兩驅功能。

9、根據上述技術方案，優(yōu)選地，磁鐵呈圓弧結構包裹驅動外殼的底面和側面。

10、可以看出，上述技術方案中，本專利的爬壁機器人分別在前驅機構和后驅機構上設置磁鐵，磁鐵呈圓弧結構包裹驅動外殼的底面和側面，吸力范圍可以覆蓋機器人底部、機器人前端正面以及機器人尾端正面，當機器人行進方向與導磁壁面平行時，通過磁鐵在機器人底部覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用；當機器人行進方向與導磁壁面垂直時，通過磁鐵在機器人正面覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用，因此通過磁鐵的覆蓋范圍可以實現機器人前進方向對90°直角的攀爬過渡；而當機器人后退方向與導磁壁面平行時，通過磁鐵在機器人底部覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用；當機器人后退方向與導磁壁面垂直時，通過磁鐵在機器人尾端正面覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用，以此通過磁鐵的覆蓋范圍可以實現機器人后退方向對90°直角的攀爬過渡。

11、根據上述技術方案，優(yōu)選地，一級轉向機構包括轉接座、第二輸出軸、固定座、轉向電機、照明燈、燈固定架、云臺和云臺座，轉向電機固定在固定座上，轉向電機的輸出端與第二輸出軸同軸固定連接，第二輸出軸與轉接座固定連接，轉接座與驅動外殼固定連接，轉向電機帶動前驅機構轉動，實現機器人的轉向操作，照明燈固定在燈固定架上，燈固定架、云臺分別與云臺座固定連接，云臺座與穿過空心的轉向電機的第二輸出軸同軸固定連接，實現照明燈、云臺隨前驅機構轉向而隨動轉向。

12、根據上述技術方案，優(yōu)選地，二級隨轉機構包括隨轉軸、軸承外圈端蓋、第二軸承、軸承座、軸承內圈端蓋、軸端螺母與隨轉座，第二軸承安裝于軸承座內，軸承外圈端蓋與軸承座連接，并用于將軸承外圈壓裝固定在軸承座內部，隨轉軸穿過第二軸承內圈，軸肩與第二軸承內圈貼合，另一端與軸承內圈端蓋貼合，軸承內圈端蓋另一側通過軸端螺母實現隨轉軸在第二軸承軸向上的固定，軸承座與隨轉座固定，隨轉座與一級轉向機構中的固定座垂直固定連接，隨轉軸的端部與后驅機構固定連接。

13、根據上述技術方案，優(yōu)選地，還包括控制機構，控制機構布設在一級轉向機構上，控制機構與前驅機構、一級轉向機構以及后驅機構電連接。

14、根據上述技術方案，優(yōu)選地，控制機構包括控制箱、控制箱蓋、線嘴、天線、開關和充電插頭，控制機構是機器人整機的控制中樞，控制機器人的運行，機器人控制元件安裝在控制箱的內部，控制箱內部控制元件與外圍電氣件的線纜通過線嘴連接，控制箱蓋與控制箱連接，天線、開關、充電插頭分別與控制箱連接。

15、本發(fā)明的有益效果是：

16、（1）本專利的爬壁機器人分別在前驅機構和后驅機構上設置磁鐵，磁鐵呈圓弧結構包裹驅動外殼的底面和側面，吸力范圍可以覆蓋機器人底部、機器人前端正面以及機器人尾端正面，當機器人行進方向與導磁壁面平行時，通過磁鐵在機器人底部覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用；當機器人行進方向與導磁壁面垂直時，通過磁鐵在機器人正面覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用，因此通過磁鐵的覆蓋范圍可以實現機器人前進方向對90°直角的攀爬過渡；而當機器人后退方向與導磁壁面平行時，通過磁鐵在機器人底部覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用；當機器人后退方向與導磁壁面垂直時，通過磁鐵在機器人尾端正面覆蓋的范圍在導磁壁面起到吸附作用，因此通過磁鐵的覆蓋范圍可以實現機器人后退方向對90°直角的攀爬過渡；

17、（2）當機器人在導磁面上爬行時，一級轉向機構驅動前驅機構轉向調節(jié)，進而用于調節(jié)機器人整體的運行方向，而前驅機構和后驅機構分別位于導磁面不同位置，當所處的導磁面不在同一個面上時，二級隨轉機構可使得前驅機構和后驅機構能夠分別與導磁面完美貼合，保持磁鐵外表面與導磁面之間的距離保持在一個合理范圍內，從而使得機器人在立面、負面、弧面、凹凸面及不同面之間實現平穩(wěn)過渡與攀爬，使機器人在復雜的變曲率導磁壁面與不同曲面上具有良好的自適應能力；

18、（3）本專利的攀爬機器人結構更加緊湊，穩(wěn)定性更高，適應能力強。