永磁吸附履带装置及永磁吸附机器人的制作方法

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永磁吸附履带装置及永磁吸附机器人的制作方法

2024-07-11 07:44| 来源: 网络整理| 查看: 265

永磁吸附履带装置及永磁吸附机器人的制作方法

1.本发明涉及吸附机器人领域,具体的涉及一种永磁吸附履带装置及永磁吸附机器人。

背景技术:

2.目前的吸附机器人领域中,永磁吸附吸附机器人主要以履带驱动以及履带和强磁块组合产生磁性吸附力的技术为主,一般在塔筒、船舶表面、罐体等钢结构表面进行对应的维护作业,决定永磁吸附吸附机器人在垂直表面作业性能的主要因素为磁性吸附力的大小及驱动力的大小,往往增大磁性吸附力大小,则需增大所有履带上的强磁块大小,设备的自重也会对应的成倍增加,相应的所需的驱动力也要求增加,但是受履带尺寸所限,驱动机构无法相应的做大,进而无法提供足够的驱动力,相应的也限制了强磁块的大小,进而影响履带机器人的负载。

技术实现要素:

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种永磁吸附履带装置及永磁吸附机器人,能够解决现有的永磁吸附吸附机器人驱动力不足的问题。4.根据本发明第一方面实施例的永磁吸附履带装置,包括:履带安装架;主动轮组件,所述主动轮组件安装在所述履带安装架的一端,所述主动轮组件上设置有第一传动轮;驱动组件,所述驱动组件上设置有第二传动轮,所述第一传动轮通过传动带与所述第二传动轮相连以用于形成传动结构使驱动组件驱动主动轮组件转动;从动轮组件,所述从动轮组件安装在所述履带安装架的另一端;强磁履带链条,所述主动轮组件和所述从动轮组件通过强磁履带链条相连以用于形成履带传动结构。5.根据本发明第一方面实施例的永磁吸附履带装置,至少具有如下技术效果:本发明实施方式通过强磁履带链条的吸附力使整个装置可以吸附在垂直金属面上,主动轮组件和从动轮组件的拉动使强磁履带链条转动,从而推动吸附机器人运动,其中驱动组件通过第一从动轮、第二传动轮和传动带组成的传动结构连接主动轮组件,可以增大输出扭矩,能够在不提高履带尺寸的情况下提高驱动力,从而提高吸附机器人的负载能力。6.根据本发明的一些实施例,所述主动轮组件包括主动轮安装架、主动轮机构和主动轮中心轴,所述主动轮安装架固定在所述履带安装架的一端,所述主动轮中心轴旋转安装在所述主动轮安装架上,所述主动轮机构固定在所述主动轮中心轴的中间区域且与所述强磁履带链条啮合,所述第一传动轮固定在所述主动轮中心轴的端部。7.根据本发明的一些实施例,所述驱动组件包括电机、带有两个输出轴的涡轮减速器和两个第二传动轮,所述电机与所述涡轮减速器相连,两个所述输出轴分别设置在所述涡轮减速器的两端,两个所述第二传动轮分别固定在所述涡轮减速器的两个输出轴上,所述第一传动轮为两个,分别设置在所述主动轮组件的两端且与同侧的第二传动轮对应。8.根据本发明的一些实施例,还包括从动轮间隙调整组件,所述从动轮组件通过从动轮间隙调整组件固定在所述履带安装架的另一端以用于调节所述从动轮组件与所述主动轮组件的相对距离。9.根据本发明的一些实施例,所述从动轮间隙调整组件包括固定架、活动架、伸缩装置和调节装置,所述固定架固定在所述履带安装架上,所述伸缩装置的伸缩方向平行于所述履带安装架的中轴线,所述固定架通过伸缩装置连接活动架,所述从动轮组件固定在所述活动架上,所述调节装置用于调节所述伸缩装置的伸缩状态。10.根据本发明的一些实施例,所述从动轮组件包括从动轮机构和从动轮中心轴,所述从动轮中心轴旋转安装在所述从动轮间隙调整组件上,所述从动轮机构固定在所述从动轮中心轴上且与所述强磁履带链条啮合。11.根据本发明的一些实施例,所述强磁履带链条包括多个强磁履带板和铰链销轴,相邻的两块强磁履带板通过铰链销轴转动连接。12.根据本发明的一些实施例,所述强磁履带板包括强磁体、固定座和两块导磁体,所述强磁体固定在所述固定座上,两块所述导磁体分别固定在所述强磁体固定座的两端,所述强磁体的两个端面分别与两块所述导磁体的相对一面抵接。13.根据本发明的一些实施例,所述履带安装架包括外壳、固定在外壳上的导向框架和组件框架,所述主动轮组件安装在所述组件框架的一端,所述从动轮组件安装在所述组件框架的另一端,所述组件框架的中间区域与所述外壳的底部相连,所述外壳的前端和后端皆为弧形以用于包裹住主动轮组件和从动轮组件,所述导向框架安装在所述组件框架上方的外壳内以用于对外壳内的强磁履带链条进行导向。14.根据本发明第二方面实施例的永磁吸附机器人,包括机器人本体;所述机器人本体上设置有上述的永磁吸附履带装置。15.根据本发明第二方面实施例的永磁吸附履带装置,至少具有如下技术效果:本发明实施方式通过强磁履带链条的吸附力使整个装置可以吸附在垂直金属面上,主动轮组件和从动轮组件的拉动使强磁履带链条转动,从而推动吸附机器人运动,其中驱动组件通过第一从动轮、第二传动轮和传动带组成的传动结构连接主动轮组件,可以增大输出扭矩,能够在不提高履带尺寸的情况下提高驱动力,从而提高吸附机器人的负载能力。16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:18.图1为本发明实施例中永磁吸附履带装置的立体图;19.图2为本发明实施例中永磁吸附履带装置的爆炸图;20.图3为本发明实施例中主动轮组件的立体图;21.图4为本发明实施例中驱动组件的立体图;22.图5为本发明实施例中从动轮组件的立体图;23.图6为本发明实施例中从动轮间隙调整组件的立体图;24.图7为本发明实施例中强磁履带链条的立体图;25.图8为本发明实施例中强磁履带板的立体图;26.图9为本发明实施例中履带安装架的爆炸图。27.附图标号28.履带安装架100、外壳110、导向框架120、组件框架130;29.主动轮组件200、第一传动轮210、传动带211、主动轮安装架220、主动轮轮毂221、轮毂连接杆222、主动轮轴承223、主动轮机构230、主动轮231、主动轮履带轮盘232、主动轮中心轴240;30.驱动组件300、第二传动轮310、电机320、涡轮减速器330;31.从动轮组件400、从动轮机构410、从动轮411、从动轮履带轮盘412、从动轮中心轴420、从动轮轴承430;32.强磁履带链条500、强磁履带板510、强磁体511、固定座512、导磁体513、固定条514、铰链销轴520;33.从动轮间隙调整组件600、固定架610、第一轴承611、第二轴承612、第三轴承613、活动架620、从动轮安装板621、安装板连接杆622、导向安装板623、导向杆624、伸缩装置630、滚珠丝杠631、主伞型齿轮套筒632、主伞型齿轮633、调节装置640、副伞型齿轮641、扇形间隙调节手柄642、副伞型齿轮轴643。具体实施方式34.下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。35.在发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。36.在发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。37.本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。38.参考图1和图2,一种永磁吸附履带装置,包括:履带安装架100、主动轮组件200、驱动组件300、从动轮组件400和强磁履带链条500。其中,主动轮组件200安装在履带安装架100的一端,从动轮组件400安装在履带安装架100的另一端,强磁履带链条500环绕主动轮组件200和从动轮组件400一圈形成履带传动结构。驱动组件300通过第一传动轮、传动带和第二传动轮构成的传动结构来驱动主动轮组件200转动,对比常规的电机直连主动轮的方式能够增大输出扭矩,提高驱动力。本实施例中第一传动轮210采用两个第一链轮、第二传动轮310采用两个第二链轮,传动带211采用链条。当然第一传动轮210、第二传动轮310也采用单个,只设置在履带安装架100的一侧。第一传动轮210、第二传动轮310也可以采用皮带轮,传动带211采用皮带的形式构成传动机构。39.参考图3,主动轮组件200包括主动轮安装架220、主动轮机构230和主动轮中心轴240,主动轮安装架220包括两个主动轮轮毂221和一轮毂连接杆222,主动轮机构230包括一主动轮231和两个主动轮履带轮盘232。其中,两个主动轮轮毂221分别位于主动轮231的两侧,两个主动轮轮毂221的一端通过横向的轮毂连接杆222连接以形成刚性结构,另一端分别固定在履带安装架100上,两个主动轮轮毂221内各设置有一个主动轮轴承223,使主动轮中心轴240可以在主动轮轮毂221内转动,主动轮231固定在主动轮中心轴240的中间,两个主动轮履带轮盘232分别固定在主动轮231凸起的左右法兰上,主动轮履带轮盘232上开设有与强磁履带链条500啮合的凹槽。运动时,强磁履带链条500与两个主动轮履带轮盘232啮合在一起,主动轮履带轮盘232转动带动强磁履带链条500跟着转动。两个第一链轮分别固定在主动轮中心轴240的两端,这样通过驱动组件300上的第二链轮传递过来的动力经过主动轮组件200上的第一链轮、主动轮中心轴240、主动轮231、主动轮履带轮盘232传递到强磁履带链条500,带动强磁履带链条500转动。40.参考图4,驱动组件300包括电机320和带有两个输出轴的涡轮减速器330,电机320与涡轮减速器330相连,两个输出轴分别设置在涡轮减速器330的两端,两个第二链轮分别固定在涡轮减速器330的两个输出轴上。电机320采用伺服电机,通过伺服电机提供的动力,经过涡轮减速器330输送至第二链轮,第二链轮通过链条与主动轮组件200上的第一链轮连接,大大增大了主动轮组件200的驱动扭矩,从而能够很好的克服负载。涡轮减速器330的顶部与履带安装架100相连,履带安装架100给驱动组件300提供支撑固定,从而保证了驱动组件300稳定的输出动力。41.从动轮组件400通过从动轮间隙调整组件600固定在履带安装架100的另一端,通过从动轮间隙调整组件600调节从动轮组件400与主动轮组件200的相对距离,从而改变强磁履带链条500的张紧力,适应不同形状的金属墙面。42.参考图5,从动轮组件400包括从动轮机构410和从动轮中心轴420,从动轮机构410包括从动轮411和两个从动轮履带轮盘412。从动轮411固定在从动轮中心轴420的正中间,从动轮中心轴420的两端分别安装有一个从动轮轴承430,从动轮轴承430固定在从动轮间隙调整组件5中的轴承槽中。两个从动轮履带轮盘412分别固定在从动轮411凸起的左右法兰上,从动轮履带轮盘412开设有与强磁履带链条500镶嵌的凹槽。运动时,强磁履带链条500与两个从动轮履带轮盘412啮合在一起,强磁履带链条500转动,带动从动轮履带轮盘412转动。43.参考图6,从动轮间隙调整组件600包括固定架610、活动架620、伸缩装置630和调节装置640,固定架610的顶部与履带安装架100固定连接,活动架620包括两块从动轮安装板621、一安装板连接杆622、一导向安装板623和两根导向杆624,从动轮安装板621的中间区域设置有轴承槽,从动轮中心轴420的两端分别通过一个从动轮轴承430安装在轴承槽内,使得从动轮机构410固定在从动轮安装板621上且能够自转,两块从动轮安装板621的一端通过安装板连接杆622固定在一起,两块从动轮安装板621的另一端分别固定在导向安装板623的两端,两块从动轮安装板621、一安装板连接杆622、一导向安装板623构成一个刚性整体给从动轮机构410提供支撑力。导向安装板623的正面朝向从动轮机构410,两根导向杆624固定在导向安装板623背面的下端两侧,导向杆624与从动轮安装板621平行且朝向固定架610,固定架610上开设有与两根导向杆624对应的开孔,两根导向杆624的前端穿过开孔使活动架620整体可以沿开孔的轴线方向滑动,也就是靠近/远离固定架610。44.本实施例中伸缩装置630包括滚珠丝杠631、主伞型齿轮套筒632和主伞型齿轮633,固定架610的前端和后端各开设有一个轴承孔且相互对称,滚珠丝杠631的一端穿过前端的轴承孔固定在导向安装板623的背面中点,另一端穿过后端的轴承孔自由伸长,滚珠丝杆631的螺母位于固定架610的几何中心位置,主伞型齿轮套筒505与滚珠丝杆631的螺母相连,固定架610前端的轴承孔内设置有第一轴承611,后端的轴承孔内设置有第二轴承612,螺母的前端与第一轴承611相连,主伞型齿轮套筒505的后端与第二轴承612相连,主伞型齿轮633安装在主伞型齿轮套筒505上。调节装置640包括副伞型齿轮641、扇形间隙调节手柄642、副伞型齿轮轴643,副伞型齿轮轴643与滚珠丝杠631垂直,固定架610的侧壁上开设有轴承孔,里面设置有第三轴承613,副伞型齿轮641固定在副伞型齿轮轴643的一端且与主伞型齿轮633啮合,副伞型齿轮轴643的另一端通过第三轴承613旋转安装在固定架610的侧壁上,扇形间隙调节手柄642安装在副伞型齿轮轴643的最外端。45.在旋转扇形间隙调节手柄642时,通过副伞型齿轮641与主伞型齿轮633之间的啮合,推动螺母旋转,从而推动滚珠丝杠631旋转伸出或缩回,进而带动活动架620靠近/远离固定架610,从而调节活动架620上连接的从动轮组件400与主动轮组件200的相对距离。46.参考图7,强磁履带链条500包括多块强磁履带板510和铰链销轴520,多块强磁履带板510通过铰链销轴520形成铰链结构从而能够自由转动组合成整条履带,通过主动轮组件200和从动轮组件400并以链节的形式形成履带传动结构。同时主动轮组件200固定至履带安装架100的一端,从动轮组件400固定在从动轮间隙调整组件600上且位于履带安装架100的另一端,通过以上四者之间相互连接形成固定整体对强磁履带链条500提供运动过程中的支撑和固定。47.参考图8,强磁履带板510包括强磁体511、固定座512、两块导磁体513和“ㄇ”形固定条514,强磁体511嵌入固定座512中,两块导磁体513为l型,分别固定在固定座512的两侧,“ㄇ”形固定条514一端固定在左侧的导磁体513上,另一端固定在右侧的导磁体513上。铰链销轴520安装在固定座512前后端的底部。强磁体511被包裹在两块导磁体513、固定座512和固定条514中间,从而形成牢固的履带板结构。固定座512、固定条514采用普通材质不导磁,导磁体513为导磁钢,具有很强导磁性。中间的强磁体511产生的磁场在左右两侧导磁体513的加强作用下成倍的放大了原磁场提高磁力吸附效果。48.参考图9,履带安装架100包括外壳110、固定在外壳110上的导向框架120和组件框架130,组件框架130呈“π”形,组件框架130的一端两边分别连接两个主动轮轮毂221,另一端与固定座610的顶部相连,组件框架130的中间部位固定在外壳110上。导向框架120安装在外壳11里面,导向框架120采用两个,沿外壳110对称轴对称分布,导向框架120中间突出的梁贴合着强磁履带板510伸出的两端。外壳110的两端沿车轮形状成圆弧形从而包裹住前后端的从动轮组件400与主动轮组件200,中间部分包裹导向框架120和组件框架130并与之连接固定。49.本发明实施例还涉及一种永磁吸附机器人,包括机器人本体;机器人本体的两侧对称设置有上述的永磁吸附履带装置,以形成双履带底盘结构,从而驱动机器人在竖直的金属墙面上运动。50.本发明实施例通过强磁履带链条500的吸附力使整个装置可以吸附在垂直金属面上,主动轮组件200和从动轮组件400的拉动使强磁履带链条500转动,从而推动机器人运动,由电机320带动涡轮减速器330的蜗轮蜗杆转动,再通过第一链轮、第二链轮和链条组成的链式传动结构连接主动轮组件200,可以增大输出扭矩,能够在不提高履带尺寸的情况下提高驱动力,从而提高吸附机器人的负载能力。51.此外从动轮组件400还能够通过从动轮间隙调整组件600调节与主动轮组件200之间的相对距离,从而调节强磁履带链条500的张紧力,可以适应不同地形的墙面,例如在凹凸不平的墙面上爬行时,通过旋转扇形间隙调节手柄642适当的缩短从动轮组件400和主动轮组件200的距离,减小强磁履带链条500的张紧力可以提高永磁吸附履带装置的越障能力。52.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。



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