一种电磁吸附爬壁机器人的制作方法

本实用新型涉及爬壁机器人技术领域，具体涉及一种电磁吸附爬壁机器人。

背景技术：

现如今，国内外对爬壁机器人的研究越发深入。爬壁机器人按吸附方式可分为负压吸附式、永磁吸附式、电磁吸附式和静电吸附式等。负压吸附是通过真空发生装置使吸盘内腔产生负压，机器人利用吸盘内外的压力差贴附在壁面上，适合壁面清洗机器人使用，但它对壁面的平整度有一定的要求。磁吸附方式要求壁面必须是导磁材料，但它的吸附结构简单、吸附力大、对壁面的凹凸适应性强。静电吸附是近些年才被用于爬壁机器人的吸附技术，吸附材料在表面产生静电荷，与该材料接触的壁面产生与之相反的电荷，从而依靠静电荷之间的吸附作用将爬壁机器人吸附在壁面上。本专利研制了一种电磁吸附式爬壁机器人，能够在钢铁壁面上灵活爬行。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种电磁吸附爬壁机器人，以解决上述背景技术中提出的实际问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电磁吸附爬壁机器人，包括动力传递装置和巡检装置，所述动力传递装置包括步进电机a、轴联器、丝杆、导向杆、盘头螺钉a、方形吸盘电磁铁a、底座、电池、转向机构装置、圆形吸盘电磁铁、滑块、侧板、方形吸盘电磁铁b，所述侧板竖直设置于所述底座的左右两端，所述步进电机a的机身与左端的所述侧板固定连接，所述丝杆的两端与两侧的所述侧板通过轴承转动连接且所述丝杆的左端穿透左侧所述侧板并通过所述轴联器与所述步进电机a的转轴连接，所述导向杆设置于所述丝杆的两侧且两端分别与两块所述侧板连接，所述滑块设置于所述丝杆和所述导向杆上，所述转向机构装置设置于所述滑块的前端，所述方形吸盘电磁铁a和所述方形吸盘电磁铁b分别通过所述盘头螺钉a设置于所述底座的左右两端的下方。

进一步的，所述转向机构装置包括步进电机b、盘头螺钉b、平键、推力球轴承、垫块、电磁铁固定座、盘头螺钉c、盘头螺钉d、轴端挡圈，所述步进电机b通过所述盘头螺钉b与所述滑块固定连接，所述步进电机b的转轴通过所述平键与所述垫块配设在一起，所述盘头螺钉d穿过所述轴端挡圈与所述步进电机b的转轴连接，所述推力球轴承设置于所述滑块与所述垫块之间，所述垫块的下端设有内螺纹，所述电磁铁固定座的上端设有外螺纹并与所述垫块的下端螺纹连接，所述圆形吸盘电磁铁通过所述盘头螺钉c与所述电磁铁固定座固定连接。

进一步的，所述巡检装置包括摄像头、圆环、盘头螺钉e、圆盘、盘头螺钉f、盘头螺钉g、步进电机c、几字架、盘头螺钉h，所述几字架通过四个所述盘头螺钉h固定在所述滑块上，所述步进电机c机身通过四个所述盘头螺钉g固定在所述几字架内，所述圆盘设有内孔，所述步进电机c的转轴为单偏轴，所述步进电机c的转轴与所述圆盘的内孔为过盈配合，所述圆盘的侧壁上开设有螺纹孔，所述盘头螺钉f的螺杆端面通过螺纹连接顶在所述步进电机c转轴上，所述圆环与所述圆盘焊接固定，所述摄像头安装于所述圆环中，两个所述盘头螺钉e通过螺纹连接顶在摄像头的机身上。

进一步的，所述底座下方设有控制器。

(三)有益效果

本实用新型提供一种电磁吸附爬壁机器人，本实用新型结构简单，制作成本低，总体质量较轻，使得整体吸附在金属壁上更加稳定，通过控制器控制可以在钢铁壁面上灵活爬行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型转向机构装置结构示意图；

图3为本实用新型巡检装置结构示意图；

图4为本实用新型直线移动示意图；

图5为本实用新型转向操作示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-步进电机a、2-轴联器、3-丝杆、4-导向杆、5-盘头螺钉a、6-方形吸盘电磁铁a、7-底座、8-电池、9-转向机构装置、10-圆形吸盘电磁铁、11-滑块、12-控制器、13-侧板、14-方形吸盘电磁铁b、15-摄像头、16-圆环、17-盘头螺钉e、18-圆盘、19-盘头螺钉f、20-盘头螺钉g、21-步进电机c、22-几字架、23-盘头螺钉h，901-步进电机b、902-螺钉b、903-平键、904-推力球轴承、905-垫块、906-电磁铁固定座、907-盘头螺钉c、908-盘头螺钉d、909-轴端挡圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种电磁吸附爬壁机器人，包括动力传递装置和巡检装置，动力传递装置包括步进电机a1、轴联器2、丝杆3、导向杆4、盘头螺钉a5、方形吸盘电磁铁a6、底座7、电池8、转向机构装置9、圆形吸盘电磁铁10、滑块11、侧板13、方形吸盘电磁铁b14，侧板13竖直设置于底座7的左右两端，步进电机a1的机身与左端的侧板13固定连接，丝杆3的两端与两侧的侧板13通过轴承转动连接且丝杆3的左端穿透左侧侧板13并通过轴联器2与步进电机a1的转轴连接，导向杆4设置于丝杆3的两侧且两端分别与两块侧板13连接，滑块11设置于丝杆3和导向杆4上，转向机构装置9设置于滑块11的前端，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14分别通过盘头螺钉a5设置于底座7的左右两端的下方，转向机构装置9安装在滑块11上，并能随着滑块11沿着丝杆3做直线运动；圆形吸盘电磁铁10包含在转向机构装置9中，在爬壁机器人转向时为其提供吸附力；摄像头15能够360度旋转并拍摄照片，完成巡检作业，爬壁机器人的动力传递机构由步进电机a1、联轴器2、丝杆3、导向杆4和滑块11组成，如图1所示，电池8为步进电机a1供电，步进电机a1的输出轴通过联轴器2与丝杆3相连接，从而将动力传递给丝杆3；滑块11安装于丝杆3上，并能沿着丝杆3做直线往复运动；两根导向杆4穿插过滑块11，防止滑块11在直线移动时发生旋转；动力传递机构的工作原理是：步进电机a1的输出轴旋转，带动丝杆3旋转，从而带动滑块11沿着丝杆3做直线往复运动。

如图2-3，转向机构装置9的工作时，圆形吸盘电磁铁10是通电的，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14是断电的，即圆形吸盘电磁铁10是吸附在钢铁壁面上的，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14是断电没有磁性的；转向机构装置9的工作原理是：步进电机b901工作，步进电机b901的输出轴通过平键903将扭矩传递给垫块905，因为垫块905、电磁铁固定座906和圆形吸盘电磁铁10是固定在一起的，使得步进电机b901的输出轴无法转动，从而迫使步进电机b901的机身相对于输出轴旋转；又因为步进电机b901的机身与滑块11相固定，滑块11安装于的丝杆3上，所以迫使底座7绕着步进电机b901输出轴的轴线旋转，完成爬壁机器人的转向动作。

如图3所示。巡检装置包括摄像头15、圆环16、盘头螺钉e17、圆盘18、盘头螺钉f19、盘头螺钉g20、步进电机c21、几字架22、盘头螺钉h23，几字架22通过四个盘头螺钉h23固定在滑块11上，步进电机c21机身通过四个盘头螺钉g20固定在几字架22内，圆盘18设有内孔，步进电机c21的转轴为单偏轴，步进电机c21的转轴与圆盘18的内孔为过盈配合，圆盘18的侧壁上开设有螺纹孔，盘头螺钉f19的螺杆端面通过螺纹连接顶在步进电机c21转轴上，圆环16与圆盘18焊接固定，摄像头15安装于圆环16中，两个盘头螺钉e17通过螺纹连接顶在摄像头15的机身上，防止摄像头15从圆环16中滑落。巡检机构的工作原理是：步进电机c21工作，步进电机c21的输出轴带动圆盘18旋转，因为圆盘18、圆环16和摄像头15固定在一起，所以带动摄像头15绕着步进电机c21输出轴的轴线旋转，使得摄像头15能拍摄到爬壁机器人四周的环境状况，完成巡检作业。

爬壁机器人可以在平整的钢铁壁面上实现直线移动和转向动作，爬壁机器人沿直线移动：

以爬壁机器人直线向上移动为例，如图4所示，其工作原理是：爬壁机器人向上直线移动时，首先方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14在控制器12的驱动下通电产生磁性并吸附在钢铁壁面上，圆形吸盘电磁铁10断电没有磁性；步进电机a1受控制器12控制开始工作，驱动滑块11和转向机构装置9沿着丝杆3向上前进一段距离，然后步进电机a1停止工作；接着圆形吸盘电磁铁10通电产生磁性并吸附在钢铁壁面上，在圆形吸盘电磁铁10吸附在钢铁壁面上后，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14断电失去磁性。此时，步进电机a1再次开始工作，因为滑块11和转向机构装置9在圆形吸盘电磁铁10的作用下与壁面相固定，所以在步进电机a1的驱动下，底座7相对于滑块11和转向机构9向上移动，从而完成一次直线前进运动；通过连续多次这样的直线运动，使得机器人能够移动到指定地点，然后巡检装置在控制器12的控制下工作，摄像头15进行360度旋转，获取爬壁机器人四周的环境状况，并将图像传送至地面的工作人员处，使工作人员能够进行分析研究，从而完成巡检作业。

爬壁机器人作转向运动：

以爬壁机器人顺时针旋转90度为例，如图5所示，其工作原理是：首先圆形吸盘电磁铁10在控制器12的驱动下通电产生磁性并吸附在钢铁壁面上，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14断电没有磁性。步进电机b901在控制器12的控制下工作，使得步进电机b901的机身绕着圆形吸盘电磁铁10的轴线旋转90度，从而使得底座7绕着圆形吸盘电磁铁10的轴线旋转90度。当底座7旋转完毕后，方形吸盘电磁铁a6和方形吸盘电磁铁b14通电产生磁性，并吸附在钢铁壁面上。然后圆形吸盘电磁铁10断电失去磁性，使得爬壁机器人完成一次转向动作；在转向过程中，摄像头15同样可以进行360度旋转，获取爬壁机器人四周的环境状况，并将图像传送至地面的工作人员处，使工作人员能够进行分析研究，从而完成巡检作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。