曲面自適應(yīng)磁吸附裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁吸附裝置，尤其涉及用于一種磁吸附式爬壁機(jī)器人上具有曲面自適應(yīng)特性的磁吸附裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了降低成本和提升效率，磁吸附爬壁機(jī)器人已在核工業(yè)、石化工業(yè)、建筑工業(yè)、消防部門、造船業(yè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的維護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，有些導(dǎo)磁壁面是空間曲面，如石油儲(chǔ)氣罐表面、水輪機(jī)葉片表面和采油平臺(tái)導(dǎo)管架表面等。磁吸附爬壁機(jī)器人在這類表面運(yùn)行時(shí)，其吸附裝置與這類表面的間隙會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致吸附力的變化，進(jìn)而影響爬壁機(jī)器人的性能。
[0003]為了解決上述問題，申請?zhí)枮?00510086382.5的專利文獻(xiàn)公開了一種“一種具有曲面自適應(yīng)能力的磁吸附爬壁機(jī)器人”，該機(jī)器人的曲面自適應(yīng)機(jī)構(gòu)使吸附裝置和導(dǎo)磁壁面之間的工作氣隙的變化始終在允許范圍內(nèi)。但是吸附裝置產(chǎn)生的吸附力有一部分浪費(fèi)在輔助輪上，同時(shí)輔助輪與壁面間的摩擦力也降低了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。
[0004]申請?zhí)枮?01210540925.6的專利文獻(xiàn)公開了一種“具有曲面自適應(yīng)吸附的磁輪式爬壁機(jī)器人”，該機(jī)器人通過磁性驅(qū)動(dòng)輪中彈性吸附層和車架中活頁鉸鏈的共同變形實(shí)現(xiàn)曲面自適應(yīng)吸附。但是該彈性永磁吸附層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難，制造成本高。
[0005]申請?zhí)枮?01410677649.7的專利文獻(xiàn)公開了“一種永磁體平臺(tái)及采用該永磁體平臺(tái)的永磁間隙吸附裝置”，該裝置可通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)永磁體平臺(tái)和導(dǎo)磁壁面的距離，從而調(diào)節(jié)磁吸附力大小。但是調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)需要額外的動(dòng)力源，增加了裝置的復(fù)雜度和成本。
[0006]綜上所述，目前解決曲面自適應(yīng)磁吸附的方法至少存在以下兩個(gè)方面缺陷中的一個(gè):(I)能夠?qū)崿F(xiàn)曲面自適應(yīng)磁吸附的功能，但引入了其它的問題；(2)理論上可以實(shí)現(xiàn)曲面自適應(yīng)磁吸附，但實(shí)現(xiàn)困難或成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種曲面自適應(yīng)磁吸附裝置，該曲面自適應(yīng)磁吸附裝置能夠有效減小壁面曲率對吸附力的影響，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明一種曲面自適應(yīng)磁吸附裝置包括第一磁塊、第二磁塊、第三磁塊、第一磁輪、第二磁輪、電機(jī)和支架；電機(jī)的外殼與支架固定連接;電機(jī)的輸出軸與第一磁輪和第二磁輪固定連接，使得電機(jī)能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪和第二磁輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng);第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與支架固定連接，第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間；所述曲面自適應(yīng)磁吸附裝置在使用時(shí)，第一磁輪和第二磁輪的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面間存在間隙。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括電機(jī)箱體，電機(jī)箱體貫穿第一磁輪、第二磁輪和連接筒，第一磁輪通過連接筒與第二磁輪固定連接，電機(jī)箱體與支架固定連接，所述電機(jī)置于電機(jī)箱體內(nèi)，所述電機(jī)的輸出軸與聯(lián)軸器的一端固定連接，所述聯(lián)軸器的另一端與所述支架鉸接，所述聯(lián)軸器通過驅(qū)動(dòng)連接件與第一磁輪或第二磁輪固定連接。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括第一連接板、第二連接板和第三連接板，所述第一磁塊通過第一連接板與支架固定連接，所述第二磁塊通過第二連接板與支架固定連接，所述第三磁塊通過第三連接板與支架固定連接。
[0011 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
(I)第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間，使得本發(fā)明在不同曲率的壁面(曲面)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一磁輪、第二磁輪、第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面之間的吸附力的變化量互補(bǔ)，本發(fā)明與壁面間的總吸附力能保持在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化。例如從平面運(yùn)動(dòng)到凸面時(shí)，第三磁塊與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊和第二磁塊與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪和第二磁輪的外側(cè)輪面與壁面之間出現(xiàn)間隙，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量;類似的，本發(fā)明從平面運(yùn)動(dòng)到凹面時(shí)，第三磁塊與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊和第二磁塊與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪和第二磁輪的內(nèi)側(cè)輪面與壁面之間出現(xiàn)間隙，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
[0012](2)只有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一磁輪和第二磁輪與壁面接觸，沒有引入其它運(yùn)動(dòng)阻力，保證了本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)性能。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖2為本發(fā)明在平面上運(yùn)動(dòng)的示意圖；
圖3為本發(fā)明在凸面上運(yùn)動(dòng)的示意圖；
圖4為圖3中的A部放大圖；
圖5為本發(fā)明在凹面上運(yùn)動(dòng)的示意圖。
[0014]圖6為圖5中的B部放大圖；
圖中，1.支架、2.驅(qū)動(dòng)連接件、3.第一連接板、4.連接筒、5.第三連接板、6.電機(jī)、7.電機(jī)箱體、8.聯(lián)軸器、9.第一磁塊、10.第一磁輪、11.第三磁塊、12.第二磁輪、13.第二磁塊、14.第二連接板、19.平面、20.凸面、21.外側(cè)間隙、22.凹面、23.內(nèi)側(cè)間隙、101.第一磁輪的輪面、121.第二磁輪的輪面。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0016]如圖1、2、3、5所示，本發(fā)明曲面自適應(yīng)磁吸附裝置包括第一磁塊9、第二磁塊13、第三磁塊11、第一磁輪10、第二磁輪12、電機(jī)6和支架I。電機(jī)6的外殼與支架I固定連接，電機(jī)6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12固定連接，使得電機(jī)6能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明中，電機(jī)6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12固定連接的具體方式包括直接固定連接和間接固定連接，例如，可以是電機(jī)6的輸出軸與第一磁輪10直接固定連接，而第二磁輪12與第一磁輪10直接固定連接，由此使第二磁輪12通過第一磁輪10與電機(jī)6的輸出軸間接固定連接;也可以是電機(jī)6的輸出軸分別與第一磁輪1、第二磁輪12
直接固定連接。
[0017]第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13與支架I固定連接，第一磁輪10和第二磁輪12位于第一磁塊9和第二磁塊13之間，第三磁塊11位于第一磁輪10和第二磁輪12之間。同樣，在本發(fā)明中，第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13與支架I固定連接包括直接連接和間接連接，例如，可以是第三磁塊11、第一磁塊9和第二磁塊13各自直接與支架I固定連接;也可以是將第一磁塊9、第三磁塊11、第二磁塊13依次直接固定連接在一起，然后將其中一個(gè)磁塊與支架I直接固定連接，由此使另兩個(gè)磁塊間接地與支架I固定連接在一起。
[0018]作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，電機(jī)箱體7貫穿第一磁輪10、第二磁輪12和連接筒4，且電機(jī)箱體7與支架I固定連接，電機(jī)6置于電機(jī)箱體7內(nèi)。電機(jī)6的輸出軸與聯(lián)軸器8的一端固定連接，聯(lián)軸器8的另一端與支架I鉸接，聯(lián)軸器8通過驅(qū)動(dòng)連接件2與第一磁輪10或第二磁輪12固定連接，第一磁輪10與第二磁輪12分別固定連接在連接筒4的兩端而使第一磁輪10通過連接筒4與第二磁輪12固定連接，由此實(shí)現(xiàn)電機(jī)6的輸出軸與第一磁輪10和第二磁輪12的固定連接，并使電機(jī)6能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連接筒4亦隨著第一磁輪10和第二磁輪12同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。第一磁塊9通過第一連接板3與支架I固定連接，第二磁塊13通過第二連接板14與支架I固定連接，第三磁塊11通過第三連接板5與支架I固定連接。
[0019]如圖2至圖6所示，本發(fā)明在不同曲率的壁面運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121與壁面直接接觸，而第一磁塊9、第二磁塊13和第三磁塊11則與壁面存在間隙，使得磁輪與壁面之間是接觸式的吸附方式，磁塊與壁面之間則是間隙式的吸附方式。電機(jī)6能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪10和第二磁輪12繞著電機(jī)箱體7并相對于電機(jī)箱體7轉(zhuǎn)動(dòng)，第一磁輪10和第二磁輪12與壁面間的摩擦力為本發(fā)明運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，本發(fā)明除第一磁輪10和第二磁輪12之外的部分與壁面不相接觸，因而與壁面間不存在摩擦力，因此本發(fā)明除第一磁輪10和第二磁輪12之外的部分不會(huì)對本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙或其他不利影響，保證了本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)性能。
[0020]如圖2至圖4所示，本發(fā)明曲面自適應(yīng)磁吸附裝置從平面19運(yùn)動(dòng)到凸面20時(shí)，第三磁塊11與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的外側(cè)與壁面之間出現(xiàn)外側(cè)間隙21，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小總吸附力的變化量;反之，從凸面20運(yùn)動(dòng)到平面19時(shí)，第三磁塊11與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的外側(cè)與壁面之間的外側(cè)間隙21消失，吸附力增大，吸附力的減小和增大部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
[0021 ] 如圖2、圖5、圖6所示，本發(fā)明曲面自適應(yīng)磁吸附裝置從平面19運(yùn)動(dòng)到凹面22時(shí)，第三磁塊11與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的內(nèi)側(cè)與壁面之間出現(xiàn)內(nèi)側(cè)間隙23，吸附力減小，吸附力的增大和減小部分抵消，有效減小總吸附力的變化;反之，從凹面22運(yùn)動(dòng)到平面19時(shí)，第三磁塊11與壁面之間的距離減小，吸附力增大，第一磁塊9和第二磁塊13與壁面之間的距離增大，吸附力減小，第一磁輪的輪面101和第二磁輪的輪面121的內(nèi)側(cè)與壁面之間的內(nèi)側(cè)間隙23消失，吸附力增大，吸附力的減小和增大部分抵消，有效減小了總吸附力的變化量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種曲面自適應(yīng)磁吸附裝置，其特征是:包括第一磁塊(9)、第二磁塊(13)、第三磁塊(11)、第一磁輪(10)、第二磁輪(12)、電機(jī)(6)和支架(I);電機(jī)(6)的外殼與支架(I)固定連接；電機(jī)(6)的輸出軸與第一磁輪(10)和第二磁輪(12)固定連接，使得電機(jī)(6)能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪(10)和第二磁輪(12)同軸轉(zhuǎn)動(dòng);第一磁塊(9)、第二磁塊(13 )和第三磁塊(11)與支架(I)固定連接，第一磁輪(10)和第二磁輪(12)位于第一磁塊(9)和第二磁塊(13)之間，第三磁塊(11)位于第一磁輪(10)和第二磁輪(12)之間；所述曲面自適應(yīng)磁吸附裝置在使用時(shí)，第一磁輪(10)和第二磁輪(12)的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊(9)、第二磁塊(13)和第三磁塊(11)與壁面間存在間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面自適應(yīng)磁吸附裝置，其特征是:還包括電機(jī)箱體(7)，電機(jī)箱體(7)貫穿第一磁輪(10)、第二磁輪(12)和連接筒(4)，第一磁輪(10)通過連接筒(4)與第二磁輪(12 )固定連接，電機(jī)箱體(7)與支架(I)固定連接，所述電機(jī)(6)置于電機(jī)箱體(7 )內(nèi)，所述電機(jī)(6)的輸出軸與聯(lián)軸器(8)的一端固定連接，所述聯(lián)軸器(8)的另一端與所述支架(I)鉸接，所述聯(lián)軸器(8)通過驅(qū)動(dòng)連接件(2)與第一磁輪(10)或第二磁輪(12)固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲面自適應(yīng)磁吸附裝置，其特征是:還包括第一連接板(3)、第二連接板(14)和第三連接板(5)，所述第一磁塊(9)通過第一連接板(3)與支架(I)固定連接，所述第二磁塊(13)通過第二連接板(14)與支架(I)固定連接，所述第三磁塊(11)通過第三連接板(5)與支架(I)固定連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲面自適應(yīng)磁吸附裝置。其電機(jī)的外殼與支架固定連接；電機(jī)的輸出軸與第一磁輪和第二磁輪固定連接，使得電機(jī)能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一磁輪和第二磁輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與支架固定連接，第一磁輪和第二磁輪位于第一磁塊和第二磁塊之間，第三磁塊位于第一磁輪和第二磁輪之間；所述曲面自適應(yīng)磁吸附裝置在使用時(shí)，第一磁輪和第二磁輪的輪面與壁面直接接觸，而第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面間存在間隙。本發(fā)明所述吸附裝置在不同曲率壁面運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一磁輪、第二磁輪、第一磁塊、第二磁塊和第三磁塊與壁面之間的吸附力的變化量互補(bǔ)，總吸附力能保持在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，具有良好的曲面自適應(yīng)能力。
【IPC分類】B62D57/024
【公開號】CN105711673
【申請?zhí)枴緾N201610083316
【發(fā)明人】楊燦軍, 范錦昌, 王漢松, 鄧學(xué)磊
【申請人】浙江大學(xué)