本發(fā)明涉及機器人技術領域，特別涉及一種在曲面進行作業(yè)的爬壁機器人。

背景技術：

爬壁機器人主要用于石化企業(yè)對圓柱形大罐進行探傷檢查或噴漆處理，或進行建筑物的清潔和噴涂，或在核工業(yè)中用來檢查測厚等，還可以用于消防和造船等行業(yè)。在當前爬壁機器人應用的主要場合中，垂直平面所占面積約40％，而曲面所占面積超過50％。特別是儲罐和船體表面，超過70％的面積均為曲面，因此適用于曲面作業(yè)的爬壁機器人對于船舶業(yè)以及石油行業(yè)有著重大的意義。

爬壁機器人平面作業(yè)與曲面作業(yè)存在著巨大差異，主要體現(xiàn)在：平面作業(yè)范圍廣，要求作業(yè)工具能迅速、準確、優(yōu)質地完成作業(yè)任務；曲面表面特征比較復雜，要求作業(yè)工具能準確適應曲面變化，保證作業(yè)效果均勻、穩(wěn)定。

傳統(tǒng)爬壁機器人考慮到了自身爬壁功能的曲面適應能力，并未考慮作業(yè)機構的曲面適應能力，因此主要適用于垂直平面噴涂以及清理作業(yè)。而當傳統(tǒng)爬壁機器人在曲面作業(yè)時，就存在著作業(yè)效果不均勻，作業(yè)效果不佳等一系列問題。所以傳統(tǒng)的爬壁機器人無法優(yōu)質的完成曲面作業(yè)任務。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，曲面適應能力強，作業(yè)效果好的曲面作業(yè)的爬壁機器人，以克服上述現(xiàn)有技術的缺陷。

本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，包括浮動車架、固定車架、驅動機構、隨動機構、作業(yè)裝置和自適應調(diào)整裝置；隨動機構固定在固定車架上；驅動機構固定在浮動車架上；浮動車架與固定車架可相對垂直上下移動；自適應調(diào)整裝置具有旋轉件和連接軸；旋轉件與浮動車架可旋轉連接；連接軸一端可在旋轉件內(nèi)移動，另一端與安裝在調(diào)整底座上，調(diào)整底座與固定車架旋轉相連，固定車架可旋轉連接；作業(yè)裝置固定在自適應調(diào)整裝置上。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：自適應調(diào)整裝置還具有連接件、調(diào)整軸承、調(diào)整底座；連接件固定在浮動車架上，旋轉件通過銷釘與連接件連接；調(diào)整軸承固定在旋轉件上；調(diào)整底座通過銷釘與固定車架連接；連接軸一端穿過調(diào)整軸承，另一端固定在調(diào)整底座上。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：自適應調(diào)整裝置還具有導軌和滑臺；導軌固定在調(diào)整底座上，滑臺一側在導軌上滑動，另一側與作業(yè)裝置相連，帶動作業(yè)裝置做水平移動。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：固定車架具有至少一個車架軸承，浮動車架具有車架支撐軸；車架支撐軸在車架軸承內(nèi)直線移動。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：驅動機構和隨動結構具有磁鐵單元，吸附在作業(yè)表面。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：驅動機構具有驅動輪、減速器和電機。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：隨動機構具有萬向輪組件和浮動連接裝置。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：浮動組件還具有橫梁和固定底座；車架支撐軸為兩個且成對安裝；兩個車架支撐軸的一端固定在固定底座上，橫梁連接車架支撐軸的另一端。

進一步，本發(fā)明提供一種曲面作業(yè)爬壁機器人，還可以具有這樣的特征：浮動車架還具有兩個緩沖器，保證浮動車架在安全范圍內(nèi)浮動。

發(fā)明的作用與效果

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，由于車架底部的磁鐵的作用始終吸附在曲面，電機驅動曲面作業(yè)爬壁機器人在曲面運動，通過兩個驅動電機的差速運動配合萬向輪從動完成轉向。

自適應調(diào)整裝置的運動原理是：由于磁鐵吸附力的作用，驅動機構會隨著曲面起伏，驅動機構通過車架軸承上下滑動，始終保證浮動車架隨著曲面變化而上下滑動。浮動車架的上下滑動通過連接件和旋轉件帶動連接軸旋轉，驅動固定在調(diào)整底座上的滑臺旋轉。最終驅動機構垂直于曲面做上下滑動運動，并通過連接軸轉化成滑臺組件繞固定車架的旋轉運動，從而自動地調(diào)整滑臺的末端作業(yè)裝置與曲面之間的距離，保證作業(yè)效果均勻、穩(wěn)定。

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，采用模塊化設計，滑臺可以搭載各類作業(yè)裝置：如噴涂所用噴槍；清理所用磨具；探傷所用各類傳感器等，各類作業(yè)裝置配合滑臺使用不但提高了作業(yè)范圍，同時擴大了適用范圍，做到了一機多用；

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，同時采用車體曲面適應裝置和作業(yè)裝置自適應曲面調(diào)整機構，保證車體在曲面運動過程中，可以根據(jù)曲面實時調(diào)整作業(yè)裝置的狀態(tài)，保證作業(yè)效果均勻、穩(wěn)定。

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，驅動輪在車體中間，前后各分布一組萬向輪，保證車體運動靈活的同時具有較強的負載能力，可以實現(xiàn)零轉彎半徑運動。

本發(fā)明提供的一種曲面作業(yè)爬壁機器人，采用全機械的曲面調(diào)整結構，保證了響應的實時性，降低了結構的復雜程度，提高了穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是曲面作業(yè)爬壁機器人在平面狀態(tài)的結構示意圖。

圖2是曲面作業(yè)爬壁機器人的俯視立體圖。

圖3是曲面作業(yè)爬壁機器人的仰視立體圖。

圖4是浮動車架和驅動機構的結構圖。

圖5是自適應調(diào)整裝置的結構圖。

圖6是曲面作業(yè)爬壁機器人在曲面狀態(tài)的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。

圖1是曲面作業(yè)爬壁機器人在平面狀態(tài)的結構示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的曲面作業(yè)爬壁機器人包括：浮動車架100、固定車架200、驅動機構300、隨動機構400、電氣單元500、作業(yè)裝置600和自適應調(diào)整裝置700。

圖4是浮動車架和驅動機構的結構圖。

如圖4所示，浮動車架100包括：兩個車架支撐軸110、橫梁120、固定底座130和兩個緩沖器140。兩個車架支撐軸110對稱，下端垂直地固定在固定底座130上，上端分別與橫梁130的兩端固定連接，形成長方形的浮動車架100的框架。緩沖器140設置在橫梁120上，緊鄰車架支撐軸110。

連接自適應調(diào)整裝置700與浮動車架100的連接件710，固定橫梁120上。

圖2是曲面作業(yè)爬壁機器人的俯視立體圖。

圖3是曲面作業(yè)爬壁機器人的仰視立體圖。

如圖2和圖3所示，固定車架200具有兩個車架軸承210。兩個車架軸承210處于固定車架200中間的位置。兩個車架軸承210分別套在兩個車架支撐軸110上，車架軸承210可以在車架支撐軸110上自由移動，從而使得固定車架200可以在浮動車架100上，自由地上下移動。當然，車架軸承210移動的范圍在橫梁120和固定底座130之間。緩沖器140防止固定車架200與固定底座130發(fā)生碰撞。

電氣單元500固定在浮動車架的前端，提供整個機器人運行的動力，以及整個機器人的控制信號。

驅動機構300固定在固定底座130的底部，帶動浮動車架100前進和后退，從而帶動了整個機器人移動。驅動機構300具有驅動輪310、磁鐵單 元320、減速器330和電機340。驅動機構300底部的磁鐵單元320產(chǎn)生的吸附力使驅動輪310緊壓船體表面。電機340經(jīng)過減速器330后產(chǎn)生的動力驅使機器人在船體表面運動。

隨動機構400分別固定在固定支架200的前后兩端的底部。隨動機構400具有萬向輪組件410、磁性單元420和浮動連接裝置430。隨動機構400底部的磁鐵420產(chǎn)生的吸附力使萬向輪組件410緊壓船體表面。萬向輪組件410通過浮動連接裝置430固定在固定支架200，保證整個隨動機構400能隨著固定車架200適應曲面的起伏而運動。

驅動機構300和隨動機構400中的輪子在磁性單元的作用下，緊貼曲面。曲面的曲率不斷變化或者在平面和曲面之間交替的情況下，驅動機構300和隨動機構400中的輪子相對位置發(fā)生變化，從而帶動浮動車架100的車架支撐軸110在固定車架200的車架軸承210內(nèi)上下移動，保證整個機器人在曲面移動過程中，起伏運動平滑、流暢。

作業(yè)裝置600通過自適應調(diào)整裝置700與車架連接。作業(yè)裝置600可以是噴漆所用的噴槍，清理所用磨具以及探傷所用各類傳感器等執(zhí)行結構。

圖5是自適應調(diào)整裝置的結構圖。

如圖5所示，自適應調(diào)整裝置700包括：連接件710、旋轉件720、調(diào)整軸承730、連接軸740、調(diào)整底座750、導軌760和滑臺770。

連接件710固定在浮動車架100的橫梁120上。旋轉件720通過第一銷釘701與連接件710可旋轉連接。調(diào)整軸承730固定在在旋轉件720上。

固定底座750通過第二銷釘702與固定車架200可旋轉連接。連接軸740一端穿過調(diào)整軸承730，另一端固定在調(diào)整底座750上。

導軌760固定在調(diào)整底座750上。滑臺770的一側具有滑槽，可在導軌上滑動。作業(yè)裝置600固定在滑臺770的另一側。

曲面作業(yè)爬壁機器人工作原理：

驅動結構300在電機340的驅動下在曲面上運動，隨動機構400為從動結構也隨之運動。由于驅動結構300和隨動機構400都具有磁性單元，所以6個輪子始終貼著曲面，曲面的高度差導致驅動結構300和隨動機構400的輪子之間的高度差。隨動機構400前后四個輪子形成一個平面，處于一個高度位置，驅動機構300的輪子隨著曲面的起伏，相對高度不斷變化，從而導致，浮動車架100相對固定車架200上下移動，通過車架支撐軸110在車架軸承210內(nèi)上下移動實現(xiàn)。

自適應調(diào)整裝置700的旋轉件720跟隨連接件710垂直運動，同時由于連接軸740在調(diào)整軸承730中滑動而發(fā)生旋轉。最終，將浮動車架100和固定車架200由于在曲面運動產(chǎn)生的垂直滑動，轉化為滑臺770的旋轉運動，保證了末端作業(yè)裝置的作業(yè)效果。