防倾覆爬壁机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体地，涉及防倾覆爬壁机器人。

背景技术：

对于防倾覆爬壁机器人来说，保证防倾覆爬壁机器人在负载下能稳定地在垂直的壁面上吸附与爬行，不会有诸如下滑、遇障倾覆等失效形式产生，是保证防倾覆爬壁机器人完成其任务首要、也是最基本的要求。当防倾覆爬壁机器人倾覆发生时，防倾覆爬壁机器人不但无法进行正常地吸附与行走，当没有安全绳索时，防倾覆爬壁机器人会掉落于地面，导致防倾覆爬壁机器人损坏。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种防倾覆爬壁机器人。

根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人包括：机架；第一履带驱动模块和第二履带驱动模块，所述第一履带驱动模块和所述第二履带驱动模块沿第一方向间隔开地设在所述机架上；检测模块，所述检测模块设在所述机架上；和第一磁吸附模块，所述第一磁吸附模块可转动地设在所述机架上，所述第一磁吸附模块在所述第一方向上位于所述第一履带驱动模块与所述第二履带驱动模块之间，其中所述第一磁吸附模块具有非轴对称结构或者所述第一磁吸附模块的对称轴与所述第一磁吸附模块的转动轴线间隔开。

根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人具有不易倾覆、不易脱落、运动稳定性高的优点。

另外，根据本发明上述实施例的防倾覆爬壁机器人还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，所述防倾覆爬壁机器人进一步包括第二磁吸附模块，所述第二磁吸附模块设在所述机架上，所述第一磁吸附模块与所述第二磁吸附模块沿第二方向间隔开地设置，所述第一履带驱动模块和所述第二履带驱动模块中的每一者沿所述第二方向延伸，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

优选地，所述第一磁吸附模块在所述第二方向上邻近所述第一履带驱动模块和所述第二履带驱动模块中的每一者的端部。

优选地，所述第二磁吸附模块包括：第一轭铁和第二轭铁，所述第一轭铁和所述第二轭铁沿所述第一方向间隔开地设置；第一隔磁件和第二隔磁件，所述第一隔磁件和所述第二隔磁件在所述第一方向上设在所述第一轭铁与所述第二轭铁之间，所述第一隔磁件和所述第二隔磁件沿第三方向间隔开，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向中的每一者，其中所述第一轭铁、所述第二轭铁、所述第一隔磁件和所述第二隔磁件之间限定出安装腔；和第一永磁铁，所述第一永磁铁在充磁位置与消磁位置之间可转动地设在所述安装腔内，优选地，位于所述充磁位置的所述第一永磁铁的n极和s极位于第一预设方向上，位于所述消磁位置的所述第一永磁铁的n极和s极位于第二预设方向上，所述第一预设方向垂直于所述第二预设方向。

优选地，所述安装腔为圆柱状，所述第一永磁铁为圆柱状，所述第一永磁铁的轴向与所述第二方向一致，其中所述第一永磁铁的端面上设有手柄。

优选地，所述第一磁吸附模块上设有第一凸耳，所述机架上设有第二凸耳，所述防倾覆爬壁机器人进一步包括安装轴，所述安装轴沿所述第一方向延伸，其中所述安装轴设在所述第一凸耳和所述第二凸耳中的每一者上，所述安装轴相对所述第一凸耳和所述第二凸耳中的至少一者可旋转。

优选地，所述第一磁吸附模块上进一步设有第三凸耳，所述机架上进一步设有第四凸耳，所述第一凸耳和所述第三凸耳在所述第一方向上位于所述第二凸耳与所述第四凸耳之间，所述安装轴相对所述第一凸耳和所述第三凸耳可旋转，其中所述防倾覆爬壁机器人进一步包括第一螺母和第二螺母，所述第一螺母和所述第二螺母中的每一者螺纹配合在所述安装轴上，所述第二凸耳和所述第四凸耳在所述第一方向上位于所述第一螺母与所述第二螺母之间，所述第一螺母抵靠在所述第二凸耳上，所述第二螺母抵靠在所述第四凸耳上。

优选地，所述第一磁吸附模块包括：第三轭铁，所述第三轭铁上设有所述第一凸耳和所述第二凸耳；以及第二永磁铁和第三永磁铁，所述第二永磁铁的n极和s极中的一者邻近所述第三轭铁，所述第三永磁铁的n极和s极中的另一者邻近所述第三轭铁，所述第三轭铁在第三方向上位于所述安装轴与所述第二永磁铁和所述第三永磁铁之间，其中所述第二永磁铁和所述第三永磁铁中的每一者的第一截面包括弓形部，所述弓形部相对所述第一截面的其余部分远离所述第三轭铁，所述安装轴的长度方向垂直于所述第一截面。

优选地，所述检测模块包括：支架，所述支架可转动地设在所述机架上；电机，所述电机设在所述机架上，所述电机与所述支架相连以便驱动所述支架转动；和摄像头，所述摄像头设在所述支架上。

优选地，所述检测模块进一步包括：气缸，所述气缸设在所述机架上；和接近开关，所述接近开关与所述气缸相连。

附图说明

图1是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的第一磁吸附模块的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的第二磁吸附模块的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的第二磁吸附模块的剖视图，其中第一永磁铁位于充磁位置；

图5是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的第二磁吸附模块的剖视图，其中第一永磁铁位于消磁位置；

图6是根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人的检测模块的结构示意图。

具体实施方式

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1。如图1-图6所示，根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1包括机架10、第一履带驱动模块210、第二履带驱动模块220、检测模块30和第一磁吸附模块410。

第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220沿第一方向间隔开地设在机架10上，检测模块30设在机架10上。第一磁吸附模块410可转动地设在机架10上，第一磁吸附模块410在该第一方向上位于第一履带驱动模块210与第二履带驱动模块220之间。其中，第一磁吸附模块410具有非轴对称结构，或者第一磁吸附模块410的对称轴与第一磁吸附模块410的转动轴线间隔开。

为了使本申请的技术方案更加容易理解，下面参考图1-图6，以防倾覆爬壁机器人1的前进方向为前向为例，描述根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1的工作过程。

防倾覆爬壁机器人1可以在由铁磁性材料制成的壁面2上爬行。其中，第一磁吸附模块410与壁面2之间产生磁吸力，防倾覆爬壁机器人1在该磁吸力的作用下，稳固地附着在壁面2上。

当第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220遇到障碍物(例如焊缝)时，第一履带驱动模块210的前端部和/或第二履带驱动模块220的前端部会向远离壁面2的方向翘起，如果不采用防倾覆措施，会导致防倾覆爬壁机器人1向后和/或向下倾覆(尤其当壁面2为竖直壁面时)。

当第一履带驱动模块210的前端部和/或第二履带驱动模块220的前端部向远离壁面2的方向翘起时，第一履带驱动模块210和/或第二履带驱动模块220可以通过机架10带动第一磁吸附模块410向远离壁面2的方向翘起。

由于第一磁吸附模块410可转动地设在机架10上，因此当机架10带动第一磁吸附模块410向远离壁面2的方向翘起后，第一磁吸附模块410可以在该磁吸力的作用下转动。当第一磁吸附模块410向上翘起时，即远离壁面2的方向为向上的方向，第一磁吸附模块410可以在其自身重力和该磁吸力的作用下转动。

而且，由于第一磁吸附模块410具有非轴对称结构或者第一磁吸附模块410的对称轴与第一磁吸附模块410的转动轴线(例如旋转轴线)间隔开，因此第一磁吸附模块410在该磁吸力的作用下转动(一定角度)后，第一磁吸附模块410与壁面2的距离变小，由此可以增大该磁吸力。换言之，第一磁吸附模块410可以向邻近壁面2的方向移动。

其中，第一磁吸附模块410与壁面2的距离包括：a.第一磁吸附模块410上任意一点与壁面2的距离变小；b.第一磁吸附模块410的一部分上任意一点与壁面2的距离变小。

也就是说，当第一履带驱动模块210的前端部和/或第二履带驱动模块220的前端部向远离壁面2的方向翘起时，第一磁吸附模块410与壁面2的距离可以基本保持不变。由此可以使第一磁吸附模块410与壁面2之间的该磁吸力基本保持不变，即可以使防倾覆爬壁机器人1受到的磁吸力基本保持不变，从而可以避免该防倾覆爬壁机器人倾覆。

如果第一磁吸附模块410具有轴对称结构且第一磁吸附模块410的对称轴与第一磁吸附模块410的转动轴线重合，则在第一磁吸附模块410转动前和转动后，第一磁吸附模块410与壁面2的距离保持不变。

防倾覆爬壁机器人1越过障碍物后，第一磁吸附模块410可以恢复初始状态(即遇到障碍物之前，第一磁吸附模块410的状态)。

根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1通过设置可转动的第一磁吸附模块410、且使第一磁吸附模块410具有非轴对称结构或者第一磁吸附模块410的对称轴与第一磁吸附模块410的转动轴线间隔开，从而可以在防倾覆爬壁机器人1遇到障碍物时，使第一磁吸附模块410与壁面2的距离大体保持不变。由此可以使防倾覆爬壁机器人1受到的磁吸力基本保持不变，从而可以避免该防倾覆爬壁机器人倾覆。

因此，根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1具有不易倾覆、不易脱落、运动稳定性高、无需设置安全绳索等优点。

如图2所示，第一磁吸附模块410上设有第一凸耳414，机架10上设有第二凸耳110。防倾覆爬壁机器人1进一步包括安装轴50，安装轴50沿该第一方向延伸。其中，安装轴50设在第一凸耳414和第二凸耳110中的每一者上，安装轴50相对第一凸耳414和第二凸耳110中的至少一者可旋转。由此可以使防倾覆爬壁机器人1的结构更加合理。

优选地，第一磁吸附模块410上进一步设有第三凸耳415，机架10上进一步设有第四凸耳120。也就是说，第一磁吸附模块410上设有第一凸耳414和第三凸耳415，机架10上设有第二凸耳110和第四凸耳120，第一凸耳414和第三凸耳415在该第一方向上位于第二凸耳110与第四凸耳120之间。

防倾覆爬壁机器人1进一步包括第一螺母610和第二螺母620，第一螺母610和第二螺母620中的每一者螺纹配合在安装轴50上。例如，安装轴50的第一端部和第二端部均为螺纹部，第一螺母610螺纹配合在安装轴50的该第一端部上，第二螺母620螺纹配合在安装轴50的该第二端部上。

第二凸耳110和第四凸耳120在该第一方向上位于第一螺母610与第二螺母620之间，第一螺母610抵靠在第二凸耳110上，第二螺母620抵靠在第四凸耳120上。由此可以利用第一螺母610和第二螺母620将安装轴50安装在第二凸耳110和第四凸耳120上，即利用第一螺母610和第二螺母620将安装轴50安装在机架10上。

安装轴50相对第一凸耳414和第三凸耳415可旋转。当第一磁吸附模块410转动时，第一凸耳414、第三凸耳415和第一磁吸附模块410绕安装轴50的中心轴线转动。由此可以使防倾覆爬壁机器人1的结构更加合理。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，第一磁吸附模块410包括第三轭铁411、第二永磁铁412和第三永磁铁413。第一凸耳414和第三凸耳415设在第三轭铁411上。第二永磁铁412的n极和s极中的一者邻近第三轭铁411，第三永磁铁413的n极和s极中的另一者邻近第三轭铁411。

第三轭铁411在第三方向上位于安装轴50与第二永磁铁412和第三永磁铁413之间。在使用防倾覆爬壁机器人1时，磁力线通过第三轭铁411和壁面2中的一者从n极回到s极，磁力线通过第三轭铁411和壁面2中的另一者从n极回到s极，以便形成闭合回路。

其中，该第三方向垂直于该第一方向和第二方向，该第二方向垂直于该第一方向。该第一方向如图1中的箭头a所示，该第二方向如图1中的箭头b所示，该第三方向如图1中的箭头c所示。

本领域技术人员可以理解的是，第二永磁铁412与第三永磁铁413设有隔磁板。

第二永磁铁412和第三永磁铁413中的每一者的第一截面包括弓形部，该弓形部相对该第一截面的其余部分远离第三轭铁411。换言之，在该第三方向上，该第一截面的该其余部分位于该弓形部与第三轭铁411之间。该第一截面的该其余部分是指：该第一截面的除了该弓形部之外的部分。其中，安装轴50的长度方向垂直于该第一截面。具体地，该第一方向垂直于该第一截面。

优选地，第一磁吸附模块410在该第二方向上邻近第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220中的每一者的端部。

由此可以将第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220中的每一者的该端部作为它们的前端部，从而当第一履带驱动模块210的前端部和/或第二履带驱动模块220的前端部刚刚向远离壁面2的方向翘起时，第一磁吸附模块410就开始转动，以便使第一磁吸附模块410与壁面2的距离变小、进而增大该磁吸力。由此可以使防倾覆爬壁机器人1更加不易倾覆、更加不易脱落、运动稳定性更高。

如图1所示，防倾覆爬壁机器人1进一步包括第二磁吸附模块420，第二磁吸附模块420设在机架10上，第一磁吸附模块410与第二磁吸附模块420沿该第二方向间隔开地设置，第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220中的每一者沿该第二方向延伸。由此可以使防倾覆爬壁机器人1的结构更加合理。

第一履带驱动模块210和第二履带驱动模块220中的每一者的结构可以是已知的，且与本申请的发明点无关，因此不再详细地描述。

如图3-图5所示，在本发明的一些示例中，第二磁吸附模块420包括第一轭铁421、第二轭铁422、第一隔磁件423、第二隔磁件424和第一永磁铁425。第一轭铁421和第二轭铁422沿该第一方向间隔开地设置。

第一隔磁件423和第二隔磁件424在该第一方向上设在第一轭铁421与第二轭铁422之间，第一隔磁件423和第二隔磁件424沿该第三方向间隔开，该第三方向垂直于该第一方向和该第二方向中的每一者。

其中，第一轭铁421、第二轭铁422、第一隔磁件423和第二隔磁件424之间限定出安装腔。第一永磁铁425在充磁位置(如图4所示)与消磁位置(如图5所示)之间可转动地设在安装腔内。

具体而言，当防倾覆爬壁机器人1工作时，可以将第一永磁铁425转动(旋转)至该充磁位置，此时第一永磁铁425的磁力线从n极出发，依次通过第一轭铁421、壁面2和第二轭铁422到达s极，以便形成闭合的磁力线(如图4所示)，即此时第二磁吸附模块420处于充磁状态。

当防倾覆爬壁机器人1完成工作后，可以将第一永磁铁425转动(旋转)至该消磁位置，此时第一永磁铁425的磁力线从n极出发，分别通过第一轭铁421和第二轭铁422到达s极，以便形成两个闭合回路(如图5所示)，即此时第二磁吸附模块420处于消磁状态。由于此时磁力线回路不经过壁面2，因此第二磁吸附模块420对壁面2不产生吸附力，由此可以轻松地、容易地将防倾覆爬壁机器人1从壁面2上取下来。

现有的防倾覆爬壁机器人通过接通电源来吸附到壁面上，通过切断电源来从壁面上取下来。这导致不仅需要设置额外的电源，而且一旦电源产生故障，会使防倾覆爬壁机器人从壁面上掉落下来、甚至损坏。

根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1通过设置能够在该充磁位置与该消磁位置之间转动的第一永磁铁425，从而不仅无需设置额外的电源，而且不会从壁面2上掉落下来(尤其是在工作的时候)。因此，根据本发明实施例的防倾覆爬壁机器人1具有结构简单、制造成本低、工作稳定、不易损坏等优点。

优选地，位于该充磁位置的所述第一永磁铁的n极和s极位于第一预设方向上，位于该消磁位置的第一永磁铁425的n极和s极位于第二预设方向上，该第一预设方向垂直于该第二预设方向。由此可以使防倾覆爬壁机器人1的结构更加合理。其中，该第一预设方向可以平行于壁面2，该第二预设方向可以垂直于壁面2。

如图3-图5所示，在本发明的一个示例中，该安装腔为圆柱状，第一永磁铁425为圆柱状，第一永磁铁425的轴向与该第二方向一致。由此可以使防倾覆爬壁机器人1的结构更加合理。第一永磁铁425的端面上设有手柄526，由此可以更加方便地、更加容易地转动第一永磁铁425。

如图1和图6所示，检测模块30包括支架310、电机(图中未示出)和摄像头320。支架310可转动地设在机架10上，该电机设在机架10上，该电机与支架310相连以便驱动支架310转动。摄像头320设在支架310上，以便支架310带动摄像头320转动。

由于该电机可以通过支架310驱动摄像头320转动，因此摄像头320可以对壁面2以及设在壁面2上的装置进行全方位检测观察。其中，该电机可以是盘式电机。

可以由控制柜控制盘式电机驱动支架310转动。摄像头320可以通过无线局域网模块传输到手机上或者显示装置上，用于捕获防倾覆爬壁机器人1前方的工作环境信息和监测表面的裂纹等缺陷。摄像头320可实现无线遥控变倍功能，由rs485通信协议实现多路功能控制，可以检测到壁面的细微窄小部分。

检测模块30进一步包括气缸(图中未示出)和接近开关330。该气缸设在机架10上，接近开关330与该气缸相连。通过设置接近开关330，从而可以检测摄像头320与壁面2之间的距离，从而可以防止摄像头320转动时因触碰到壁面2而造成摄像头320的镜头毁坏。

其中，可以通过该气缸驱动接近开关330移动，从而可以改变接近开关330与壁面2之间的距离。

此外，为了进一步提高防倾覆爬壁机器人1的安全性，可以在防倾覆爬壁机器人1上设置安全绳。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。