一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方法，涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域；能適應(yīng)磁性材料罐體作業(yè)中行走要求，采用磁驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，解決了現(xiàn)有爬壁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸附力和驅(qū)動(dòng)力不協(xié)調(diào)，行走控制繁雜的技術(shù)問題；該技術(shù)方案包括：機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B；所述的磁性單元A和磁性單元B是完全相同的模塊，所述的磁性單元A和磁性單元B安裝在機(jī)體內(nèi)，并且沿爬壁裝置的行走方向前后兩端對(duì)稱布置。
【專利說明】
一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的人工作業(yè)，比如高層建筑檢測(cè)、壁面清洗，容器、船體壁面上的焊接、打磨、涂裝、檢測(cè)等高空作業(yè)，因安全性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、作業(yè)環(huán)境惡劣等實(shí)際問題，以機(jī)器人作業(yè)替代人工作業(yè)，將爬壁機(jī)器人在更多的領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越受到重視。
[0003]針對(duì)磁性材料，比如罐體的作業(yè)，有必要開發(fā)一種爬壁裝置，實(shí)現(xiàn)罐體上行走，完成綜合高空作業(yè)。
[0004]針對(duì)磁性材料壁面的爬壁裝置，現(xiàn)有的爬壁裝置存在吸附結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸附方式和驅(qū)動(dòng)方式不協(xié)調(diào)，行走控制繁雜的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有爬壁裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸附方式和驅(qū)動(dòng)方式不協(xié)調(diào)，行走控制繁雜的技術(shù)問題。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括:機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B;所述的磁性單元A和磁性單元B安裝在機(jī)體內(nèi)，并且沿爬壁裝置的行走方向前后兩端對(duì)稱布置。
[0007]更優(yōu)地，所述磁性單元A和磁性單元B具有相同的結(jié)構(gòu)，包含吸附電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵;吸附電磁鐵在爬行過程中提供吸附力，驅(qū)動(dòng)電磁鐵在爬行過程中提供行走的驅(qū)動(dòng)力；吸附電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵在結(jié)構(gòu)上做成剛性整體。
[0008]更優(yōu)地，所述磁性單元A和磁性單元B按照其上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰的位置安裝于機(jī)體內(nèi)，在行走方向上磁性單元A和磁性單元B在機(jī)體內(nèi)留有間隙。
[0009]更優(yōu)地，所述機(jī)體上和磁性單元接觸的兩側(cè)帶有槽，磁性單元的兩側(cè)帶有凸緣，磁性單元的凸緣安裝在機(jī)體的槽中，起到定位和限位的作用;所述機(jī)體和罐體壁面接觸的一側(cè)，均勻分布若干個(gè)彈性單元，包括彈簧和滾動(dòng)球，彈性單元保證機(jī)體行走中減小摩擦，具備越障能力。
[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)方法，包括:機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B、吸附電磁鐵、驅(qū)動(dòng)電磁鐵、吸附電磁鐵電源控制器、驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器。
[0011]所述吸附電磁鐵電源控制器為吸附電磁鐵提供電源，并且可以控制吸附電磁鐵電流的通斷，從而控制吸附電磁鐵所在磁性單元的吸附力。
[0012 ] 所述驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器為驅(qū)動(dòng)電磁鐵提供電源，并且可以控制驅(qū)動(dòng)電磁鐵電流的通斷以及改變電流的方向，從而使得磁性單元A和磁性單元B兩個(gè)相鄰的驅(qū)動(dòng)電磁鐵之間產(chǎn)生排斥力或吸引力，進(jìn)而兩個(gè)磁性單元之間會(huì)產(chǎn)生排斥力或吸引力。
[0013]當(dāng)磁性單元A和磁性單元B在爬壁裝置的行走方向時(shí)，當(dāng)給磁性單元A中的吸附電磁鐵通電時(shí)，磁性單元A吸附壁面;之后使得磁性單元B中吸附電磁鐵斷電，磁性單元B不再吸附壁面;此時(shí)通過控制磁性單元A及磁性單元B中的兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵的電流方向，使兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰端的磁性相同，兩磁性單元就會(huì)產(chǎn)生排斥力，于是磁性單元A就會(huì)把磁性單元B沿爬壁裝置的行走方向推出。
[0014]繼續(xù)上面的動(dòng)作，給磁性單元B中的吸附電磁鐵通電，磁性單元B吸附壁面;之后再使磁性單元A中的吸附電磁鐵斷電，磁性單元A不再吸附壁面;此后通過控制磁性單元A及磁性單元B中的電流方向，使兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰端的磁性相反，則兩磁性單元就會(huì)產(chǎn)生吸引力，于是磁性單元B就會(huì)把磁性單元A沿機(jī)體的行走方向拉上來(lái)。
[0015]如此反復(fù)循環(huán)，就實(shí)現(xiàn)了磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置的行走運(yùn)動(dòng)；磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的行走運(yùn)動(dòng)。
[0016]通過以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易控制、移動(dòng)靈活，能適應(yīng)磁性材料罐體作業(yè)中行走要求的一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方法。
【附圖說明】
[0017]圖1一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2—種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3—種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性單元和機(jī)體連接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0019]需要說明的是，如果不沖突，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0020]圖1、圖2、圖3所示，其中:1-磁性單元A;2-磁性單元B; 3_機(jī)體；11-吸附電磁鐵；12-驅(qū)動(dòng)電磁鐵;21-吸附電磁鐵;22-驅(qū)動(dòng)電磁鐵;31-彈簧;32-滾動(dòng)球;112-吸附電磁鐵電源控制器;122-驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器。
[0021]實(shí)施例一，一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，
包括:機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B;所述磁性單元A I和磁性單元B 2是完全相同的模塊;所述的磁性單元A I和磁性單元B 2安裝在機(jī)體3內(nèi)，并且沿爬壁裝置的行走方向前后兩端對(duì)稱布置;并且兩磁性單元按照其上兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰的位置安裝在機(jī)體內(nèi)，而且兩磁性單元之間留有間隙A。
[0022]實(shí)施例二，一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性單元的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示， 在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括:
磁性單元包括吸附電磁鐵11、驅(qū)動(dòng)電磁鐵12、吸附電磁鐵電源控制器112和驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器122;吸附電磁鐵11在爬行過程中提供吸附力，驅(qū)動(dòng)電磁鐵12在爬行過程中提供行走的驅(qū)動(dòng)力;吸附電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵在結(jié)構(gòu)上做成剛性的整體。
[0023]吸附電磁鐵電源控制器112為吸附電磁鐵11供電，能實(shí)現(xiàn)吸附電磁鐵電流的通斷控制;驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器122為驅(qū)動(dòng)電磁鐵12供電，并能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電磁鐵電流的通斷和改變電流方向的控制。
[0024]實(shí)施例三，一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性單元與機(jī)體連接結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，
在實(shí)施例一、二的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括:
機(jī)體上和磁性單元接觸的兩側(cè)帶有槽，磁性單元的兩側(cè)帶有凸緣，磁性單元的凸緣安裝在機(jī)體的槽中，起到定位和限位的作用，并且槽的尺寸大于凸緣的尺寸，保證凸緣在槽中有一定的活動(dòng)量。
[0025]機(jī)體和罐體壁面接觸的一側(cè)，均勻分布若干個(gè)彈性單元，包括彈簧31和滾動(dòng)球32，彈性單元保證機(jī)體行走中減小摩擦，并具備越障能力。
[0026]實(shí)施例四，一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)方法，本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)如下:
磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置的運(yùn)動(dòng)過程如下:
第I，讓磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置的磁性單元A和磁性單元B位于機(jī)體的行走方向上。在兩個(gè)磁性單元中，首先使位于后端磁性單元的吸附電磁鐵帶電吸附壁面，前端的磁性單元的吸附電磁鐵斷電不吸附壁面;之后通過控制前后兩磁性單元中驅(qū)動(dòng)電磁鐵的電流方向，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電磁鐵的相鄰端的磁性相同，產(chǎn)生排斥力，于是后端磁性單元就會(huì)通過磁力推動(dòng)前端磁性單元向前移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)機(jī)體向前移動(dòng)。
[0027]第2，接著上述動(dòng)作，使得前端磁性單元的吸附電磁鐵帶電吸附壁面，后端磁性單元的吸附電磁鐵斷電不吸附壁面;之后改變兩磁性單元中驅(qū)動(dòng)電磁鐵的電流方向，使前后兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵的相鄰端的磁性相反，產(chǎn)生吸引力，于是前端磁性單元就會(huì)通過磁力拉動(dòng)后端磁性單元向前移動(dòng)。
[0028]按照上面的1、2步驟進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置的行走運(yùn)動(dòng);磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的行走運(yùn)動(dòng)。
[0029]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括:機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B;所述的磁性單元A和磁性單元B是完全相同的模塊，所述的磁性單元A和磁性單元B安裝在機(jī)體內(nèi)，并且沿爬壁裝置的行走方向前后兩端對(duì)稱布置，并且兩磁性單元之間留有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述磁性單元中包含有吸附電磁鐵、驅(qū)動(dòng)電磁鐵、吸附電磁鐵電源控制器、驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器； 所述吸附電磁鐵為爬壁裝置在爬行過程中提供吸附力，驅(qū)動(dòng)電磁鐵為爬壁裝置在爬行過程中提供行走的驅(qū)動(dòng)力，吸附電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵在結(jié)構(gòu)上做成剛性整體;所述磁性單元A和磁性單元B按照其上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰的位置安裝于機(jī)體內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的機(jī)體上和磁性單元接觸的兩側(cè)帶有槽，磁性單元的兩側(cè)帶有凸緣，磁性單元的凸緣安裝在機(jī)體的槽中，起到定位和限位的作用;機(jī)體上和罐體壁面接觸的一側(cè)，均勻分布若干個(gè)由彈簧和滾動(dòng)球組成的彈性單元，彈性單元保證機(jī)體行走中減小摩擦，并具備越障能力。4.一種磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置運(yùn)動(dòng)方法，其特征在于，包括:機(jī)體、磁性單元A、磁性單元B、吸附電磁鐵、驅(qū)動(dòng)電磁鐵、吸附電磁鐵電源控制器、驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器； 所述吸附電磁鐵電源控制器為吸附電磁鐵提供電源，并且可以控制吸附電磁鐵電流的通斷，從而控制吸附電磁鐵所在磁性單元的吸附力； 所述驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制器為驅(qū)動(dòng)電磁鐵提供電源，并且可以控制驅(qū)動(dòng)電磁鐵電流的通斷以及改變電流的方向，從而使得磁性單元A和磁性單元B兩個(gè)相鄰的驅(qū)動(dòng)電磁鐵之間產(chǎn)生排斥力或吸引力，進(jìn)而兩個(gè)磁性單元之間會(huì)產(chǎn)生排斥力或吸引力； 當(dāng)磁性單元A和磁性單元B在爬壁裝置的行走方向時(shí)，當(dāng)給磁性單元A中的吸附電磁鐵通電時(shí)，磁性單元A吸附壁面;之后使得磁性單元B中吸附電磁鐵斷電，磁性單元B不再吸附壁面;此時(shí)通過控制磁性單元A及磁性單元B中的兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵的電流方向，使兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰端的磁性相同，兩磁性單元就會(huì)產(chǎn)生排斥力，于是磁性單元A就會(huì)把磁性單元B沿爬壁裝置的行走方向推出； 繼續(xù)上面的動(dòng)作，給磁性單元B中的吸附電磁鐵通電，磁性單元B吸附壁面，之后再使磁性單元A中的吸附電磁鐵斷電，磁性單元A不再吸附壁面;此后通過控制磁性單元A及磁性單元B中的電流方向，使兩驅(qū)動(dòng)電磁鐵相鄰端的磁性相反，則兩磁性單元就會(huì)產(chǎn)生吸引力，于是磁性單元B就會(huì)把磁性單元A沿機(jī)體的行走方向拉上來(lái)； 如此反復(fù)循環(huán)，就實(shí)現(xiàn)了磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置的行走運(yùn)動(dòng)；磁驅(qū)動(dòng)爬壁裝置可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的行走運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B62D57/024GK105857428SQ201610197935
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】霍平, 霍柯言
【申請(qǐng)人】華北理工大學(xué)