专利名称：一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机器人技术领域，具体来说是用于磁吸附爬壁机器人的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置。
背景技术：
磁吸附爬壁机器人是特种机器人的一种，是一种设计用来在恶劣、危险、极限情况下、在导磁壁面上进行特定作业如检查、检测、焊接、打磨等的一种自动化机械装置，越来越受到人们的重视。目前磁吸附爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构的生产施工中得到了广泛的应用。经文献检索发现，中国专利公开号为CN101612731A，申请日为2009年7月23日，名称为爬壁机器人紧凑型主动驱动轮装置的发明专利，该技术公开了一种爬壁机器人主动驱动轮装置，具体方案为支架筒套装在驱动电机上，主动轮支架固装在支架筒的敞口端的端面上，主动轮套装在支架筒上，主动轮的内壁与支架筒的外壁之间设有两个轴承，卡轴固装在驱动电机的输出轴上，卡套套装在卡轴上且与主动轮固接，主动带轮固定安装在卡套上。该装置结构紧凑，但不具备转向和磁吸附功能。现有的磁吸附爬壁机器人也有相关专利的申请，申请日为2005年10月8日、申请号为200510086383. X、名称为“轮式非接触磁吸附爬壁机器人”的发明专利，其技术方案为包括轮式移动机构和永磁吸附装置，轮式移动机构包括底盘、安装在底盘上的驱动机构、由驱动机构驱动的驱动轮。所述驱动轮对称布置，采用差动驱动方式，依靠驱动轮的差速实现在导磁壁面上的转向；永磁吸附装置安装在所述底盘上，所述永磁吸附装置和导磁壁面间是非接触的，磁能利用率高，吸附能力强。上述专利特点是吸附力大，但是由于所有的驱动轮都是不能相对车体转向的圆柱轮，转向阻力大，转向灵活性差。又如专利申请号为CN200620021023. 1，申请日为2006_6_14，名称为全方位随动磁轮式四驱作业车的发明专利，其技术方案为四驱作业车采用双磁铁轮组吸附在工件上，四个驱动电机与四个磁铁轮组直联，以实现行走目的；随动磁铁轮架通过随动轴与随动轴承联在一起，前万向随动磁铁轮组件和后万向随动磁铁轮件分别固定在尾板上；转向轴通过转向轴承与车板联在一起，再用同步轮和同步带将它们与可控转向电机上同步轮联在一起，从而达到360°原地转向。上述专利的万向轮装置的原理为使用两根正交的轮轴达到万向移动目的，不足之处是需要控制的部件较多，需要至少2个电机，并且造成整体架构较大。综上所述，现有的磁吸附爬壁机器人的驱动轮的不足中主要有车轮只能绕轮轴转动，即只能沿与轴正交方向滚动，当车轮具有轴向运动趋势时存在打滑现象，运动灵活性较差。
发明内容本实用新型的目的是为克服现有技术于磁吸附爬壁机器人的轮式移动装置在结构不够紧凑，运动不够灵活等方面性能的不足之处，设计一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置。本实用新型的技术方案是一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置，包括环形永磁体，其特征在于所述的环形永磁体两侧设置有万向轮，所述环形永磁体以及万向轮为同轴放置，所述万向轮包括有依次设置的轮毂、辊子轴、辊子、套筒；所述环形永磁体为轴向充磁的环形永磁体，两侧的万向轮的轮毂为导磁轮毂，所述导磁轮毂与中央的环形永磁体构成磁路。所述万向轮的具体结构为轮毂周围分布有可绕自身轴线旋转的辊子，辊子轴经 安装孔安装在轮毂上，辊子轴穿过辊子，辊子通过两侧的轴肩和套筒定位，所述轴肩为辊子两侧被削平的部位，辊子轴线与轮毂轴线正交，所述辊子为非导磁辊子，所述辊子为纺锤状，两侧的万向轮的空间布置需要定位。所述定位是指中间轴的两侧的正方形相互成偏角45度，从而两侧的万向轮通过中间轴定位时也会相互偏转45度，达到当一侧的万向轮辊子离开地面时，另外一侧的万向轮辊子与地面保持接触的连续接触状态，两万向轮的辊子一起组成连续的圆弧状包络线。所述辊子外缘还包覆一层聚氨酯层。所述辊子套接在辊子轴上，辊子数量为多个，各辊子间设置有套筒。所述导磁轮毂为铁硅系合金轮毂，铁铝系合金轮毂，铁钴系合金轮毂或镍系合金轮毂。本实用新型的优点在于I、当磁吸附万向轮装置绕车轮轴心转动时，两侧辊子组成的圆弧状包络线能实现万向轮的滚动；当磁吸附万向轮装置有沿轴向的运动趋势时，万向轮与地面接触的辊子将绕自身轴转动，使得车轮仍保持纯滚动状态。2、本实用新型是在一个大轮子周围垂直方向上均匀分布若干小轮子，大轮子由电机驱动，小轮子可以自由转动，使机器人在大轮子垂直方向侧滑时为滑动摩擦，万向轮提供一个沿着轮所在的分布圆切向方向的扭矩，实现万向移动目的。3、本实用新型中间加上了永磁铁，中间轴对两侧万向轮的特殊定位。4、本实用新型保持纯滚动沿车轮轴向运动，能减小摩擦，方便转向，往各个方向移动时更灵活。5、本实用新型的装配更容易定位(中间轴用于定位)，更方便，而且本专利的与地面的接触为连续式。
图I为本实用新型结构图。图2是本实用新型的磁路示意图。图3是本实用新型的爆炸视图。附图中环形永磁体I，万向轮2，中间轴3，轮毂4，辊子轴5，辊子6，套筒7。
具体实施方式
[0027]一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置包括环形永磁体，所述的环形永磁体两侧设置有万向轮，所述环形永磁体以及万向轮为同轴放置，所述万向轮包括有依次设置的轮毂、辊子轴、辊子、套筒；所述环形永磁体为轴向充磁的环形永磁体，两侧的万向轮的轮毂为导磁轮毂，所述导磁轮毂与中央的环形永磁体构成磁路。所述万向轮的具体结构为轮毂周围分布有可绕自身轴线旋转的辊子，辊子轴经安装孔安装在轮毂上，辊子轴穿过辊子，辊子通过两侧的轴肩和套筒定位，所述轴肩为辊子两侧被削平的部位，辊子轴线与轮毂轴线正交，所述辊子为非导磁辊子，所述辊子为纺锤状，两侧的万向轮的空间布置需要定位。所述定位是指中间轴的两侧的正方形相互成偏角45度，从而两侧的万向轮通过中间轴定位时也会相互偏转45度，达到当一侧的万向轮辊子离开地面时，另外一侧的万向轮辊子与地面保持接触的连续接触状态，两万向轮的辊子一起组成连续的圆弧状包络线。所述辊子外缘还包覆一层聚氨酯层。所述辊子套接在辊子轴上，辊子数量为多个，各辊子间设置有套筒。所述导磁轮毂为铁硅系合金轮毂、铁铝系合金轮毂、铁钴系合金轮毂或镍系合金轮毂。如图I和图2所示，为磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置的一种具体实施方 式，包括同轴放置的中央的环形永磁体I、两侧的万向轮2及中间轴3。环形永磁体I轴向充磁，万向轮2的轮毂4采用导磁性材料制造，与环形永磁体I 一起构成磁回路，磁路示意图如图2中的虚线所示。万向轮2的具体结构如图3所示，4根辊子轴5经安装孔安装在轮毂4上，辊子轴5穿过辊子6，辊子6通过两侧的轴肩和套筒7定位。辊子6采用非导磁性材料制造，外形轮廓为纺锤状，在外缘还包覆一层较薄的聚氨酯层，提高承载能力和减缓恶劣环境的影响。两侧的万向轮2的空间布置需要特殊定位，满足两侧辊子6 —起组成连续的圆弧状包络线的要求。这种特殊定位由中间轴3来实现，中间轴3结构为中间圆柱，两侧是正方向截面的棱柱，轮毂4中间则为对应的正方向截面的轴孔。磁吸附万向轮装置整体结构紧凑，能承受较大负载，车轮在全方位移动方式下能保持纯滚动状态。
权利要求1.一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，包括环形永磁体(I)，其特征在于所述的环形永磁体(I)两侧设置有万向轮(2)，所述环形永磁体(I)以及万向轮(2)为同轴放置，所述万向轮(2)包括有依次设置的轮毂(4)、辊子轴(5)、辊子(6)、套筒(7); 所述环形永磁体(I)为轴向充磁的环形永磁体(1)，两侧的万向轮(2)的轮毂(4)为导磁轮毂(4)，所述导磁 轮毂(4)与中央的环形永磁体(I)构成磁路。
2.根据权利要求I所述的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，其特征在于所述万向轮(2)的具体结构为轮毂(4)周围分布有可绕自身轴线旋转的辊子(6)，辊子轴(5 )经安装孔安装在轮毂(4 )上，辊子轴(5 )穿过辊子(6 )，辊子(6 )通过两侧的轴肩和套筒(7)定位，所述轴肩为辊子(6)两侧被削平的部位，辊子轴(5)线与轮毂(4)轴线正交，所述辊子(6)为非导磁辊子，所述辊子(6)为纺锤状，两侧的万向轮(2)的空间布置需要定位。
3.根据权利要求2所述的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，其特征在于所述定位是指中间轴(3)的两侧的正方形相互成偏角45度，从而两侧的万向轮(2)通过中间轴(3)定位时也会相互偏转45度,两万向轮(2)的棍子(6) —起组成连续的圆弧状包络线。
4.根据权利要求3所述的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，其特征在于所述辊子(6)外缘还包覆一层聚氨酯层。
5.根据权利要求4所述的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，其特征在于所述辊子(6)套接在辊子轴(5)上，辊子(6)数量为多个，各辊子(6)间设置有套筒(7)。
6.根据权利要求5所述的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮(2)装置，其特征在于所述导磁轮毂(4)为铁硅系合金轮毂、铁铝系合金轮毂、铁钴系合金轮毂或镍系合金轮毂。
专利摘要本实用新型属于机器人技术领域，具体来说是用于磁吸附爬壁机器人的一种用于磁吸附爬壁机器人的磁吸附万向轮装置,包括环形永磁体，所述的环形永磁体两侧设置有万向轮，所述环形永磁体以及万向轮为同轴放置，所述万向轮包括有依次设置的轮毂、辊子轴、辊子、套筒；环形永磁体为轴向充磁的环形永磁体，两侧的万向轮的轮毂为导磁轮毂，所述导磁轮毂与中央的环形永磁体构成磁路。本实用新型的优点在于当磁吸附万向轮装置绕车轮轴心转动时，两侧辊子组成的圆弧状包络线能实现万向轮的滚动；当磁吸附万向轮装置有沿轴向的运动趋势时，万向轮与地面接触的辊子将绕自身轴转动，使得车轮仍保持纯滚动状态。
文档编号B62D57/024GK202686558SQ201220266198
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者蔡仁宇, 桂仲成, 陈博翁, 张帆, 栗园园, 金之铂, 徐进峰 申请人:中国东方电气集团有限公司