专利摘要

本实用新型是一种三轮磁吸附式爬壁机器人，车架的前端底部固定安装有万向磁轮，后端两侧对称设置有驱动轮系统；驱动轮系统包括后轮支座，所述的后轮支座顶部通过限位装置与车架连接，所述的限位装置包括铰链和拉簧，所述的后轮支座能够围绕铰链相对车架翻转，所述的拉簧用于为后轮支座复位提供动力，所述的后轮支座底部固定安装有可转动的永磁轮，所述的后轮支座内固定安装有电机，所述的电机的输出轴与永磁轮的中心转轴传动连接。该种机器人通过永磁轮吸附金属表面实现攀爬，进一步的驱动轮能够在一定角度内翻转，可以很好地适应具有一定弧度的工作表面，同时两组独立的驱动电机能够精准的控制机器人的运动方向。

权利要求

1.一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征是：包括车架（9），所述的车架（9）的前端底部固定安装有万向磁轮（10），所述的车架（9）后端两侧对称设置有驱动轮系统；

所述的驱动轮系统包括后轮支座（4），所述的后轮支座（4）顶部通过限位装置与车架（9）连接，所述的限位装置包括铰链（6）和拉簧（7），所述的后轮支座（4）能够围绕铰链（6）相对车架（9）翻转，所述的拉簧（7）用于为后轮支座（4）复位提供动力，所述的后轮支座（4）底部固定安装有可转动的永磁轮（3），所述的后轮支座（4）内固定安装有电机（11），所述的电机（11）的输出轴与永磁轮（3）的中心转轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的万向磁轮（10）中心轴两端通过万向磁轮轴承（37）固定安装在前轮支座（31）的底部，所述的万向磁轮轴承（37）的外端面固定安装有小法兰盖（30），所述的前轮支座（31）上方设置有推力球轴承（36），万向磁轮螺栓（32）依次穿过前轮支座（31）顶板、推力球轴承（36）和万向磁轮螺母（33），所述的万向磁轮螺栓（32）顶端与前轮块（39）底面螺纹固定连接，所述的前轮块（39）顶端与车架（9）的下表面固定连接；

所述的推力球轴承（36）底部端面与前轮支座（31）之间设置有螺栓垫片（38），所述的推力球轴承（36）顶部端面上设置有轴承盖（35），所述的万向磁轮螺母（33）和轴承盖（35）之间设置有万向磁轮垫片（34），所述的万向磁轮螺母（33）用于使前轮支座（31）、推力球轴承（36）和轴承盖（35）之间相互紧密接触。

3.根据权利要求1所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的铰链（6）的旋转轴固定安装在后轮支座（4）一侧，所述的车架（9）通过横板与铰链（6）的旋转轴固定连接，所述的拉簧（7）固定安装在铰链（6）下方，所述的拉簧（7）一端通过拉簧座（8）与后轮支座（4）固定连接，另一端通过拉簧座（8）与车架（9）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的拉簧（7）的端部与拉簧座（8）一端的圆柱销（40）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的永磁轮（3）的中心轴向固定安装有永磁轮轴（17），所述的永磁轮轴（17）一端固定安装有同步带轮（1），所述的电机（11）的输出轴端部固定安装有同步带轮（1），同一驱动轮系统内的两同步带轮（1）之间通过同步带（2）传动。

6.根据权利要求5所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的后轮支座（4）侧面固定安装有张紧装置，所述的张紧装置包括张紧装置支架（5），所述的张紧装置支架（5）通过张紧支座螺母（23）和张紧支座螺栓（24）配合固定在后轮支座（4）侧面，所述的张紧装置支架（5）包括与后轮支座（4）侧面紧密接触的竖板和位于竖板顶端的横板，所述的竖板表面加工有竖直方向延伸的通槽，张紧轴承轴（29）一端固定安装在通槽内，且张紧轴承轴（29）可沿通槽在长度方向移动，张紧轴承轴（29）另一端固定安装有张紧轴承（13），所述的张紧轴承（13）的外表面与同步带（2）紧密贴合，所述的张紧轴承（13）通过螺钉（28）和垫片（27）固定安装在张紧轴承轴（29）端部；

张紧螺栓（26）端部依次穿过张紧螺母（25）、张紧装置支架（5）的横板与张紧轴承轴（29）的侧壁紧密接触，张紧螺栓（26）用于推动张紧轴承轴（29）沿通槽在长度方向移动，所述的张紧螺母（25）用于对张紧螺栓（26）限位。

7.根据权利要求5所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的永磁轮轴（17）上固定安装有两组轴承（14），所述的两组轴承（14）分别位于永磁轮（3）两侧，所述的轴承（14）的外圈于法兰盖（12）固定连接，所述的法兰盖（12）通过法兰盖螺栓（18）和法兰盖螺母（19）与后轮支座（4）固定连接，所述的永磁轮轴（17）上安装有两组弹性挡圈（15），所述的弹性挡圈（15）用于对轴承（14）内圈定位。

8.根据权利要求5所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的永磁轮（3）内壁与永磁轮轴（17）外壁之间设置有胀紧套（16），所述的胀紧套（16）用于实现永磁轮（3）与永磁轮轴（17）之间的紧密连接。

9.据权利要求5所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的永磁轮轴（17）轴端与同步带轮（1）之间设置有键（20），所述的键（20）用于消除永磁轮轴（17）与同步带轮（1）之间的周向转动，所述的永磁轮轴（17）轴端设置有轴端垫片（22），所述的轴端垫片（22）通过沿永磁轮轴（17）轴向设置的轴端螺钉（21）固定，所述的轴端垫片（22）用于对同步带轮（1）实现轴向限位。

10.据权利要求9所述的一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征在于：所述的电机（11）的输出轴轴端与同步带轮（1）之间设置有键（20），所述的键（20）用于消除电机（11）的输出轴与同步带轮（1）之间的周向转动，所述的电机（11）的输出轴轴端设置有轴端垫片（22），所述的轴端垫片（22）通过沿电机（11）的输出轴轴向设置的轴端螺钉（21）固定。

说明书

技术领域

本实用新型是机器人技术领域，具体的说是一种三轮磁吸附式爬壁机器人。

背景技术

在工业领域有较多钢结构设备，有些设备较大且不便人工进行检测等工作，为便于在钢结构设备上作业，于是产生了磁吸附式爬壁机器人。磁吸附式爬壁机器人广泛运用于化工、造船等行业，随着科技的发展，劳动力成本提高，为降低成本，减少人工攀爬的危险性，提高工作效率，各种磁吸附式爬壁机器人应运而生。

目前常见的磁吸附式爬壁机器人按照行走方式主要有履带式、轮式等。履带式结构机器人较为笨重，且转向困难，机器人成本较高，轮式结构转向较为方便。根据吸附方式，磁吸附式爬壁机器人分为电磁吸附和永磁吸附，轮式磁吸附式爬壁机器人一般采用永磁轮。永磁轮式爬壁机器人需要多个电机为机器人行走、转向进行驱动，这样导致了机器人质量较重，加大成本。两轮式的爬壁机器人无法完成差速转向，因此需要额外的一个电机进行转向，且机器人平稳性较差。目前大多数爬壁机器人的磁轮角度固定，不能很好地适应具有一定弧度的工作表面，因此需要一种磁轮角度可调节，可适应不同工作表面的爬壁机器人。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种三轮磁吸附式爬壁机器人，通过永磁轮吸附金属表面实现攀爬，进一步的驱动轮能够在一定角度内翻转，可以很好地适应具有一定弧度的工作表面，同时两组独立的驱动电机能够精准的控制机器人的运动方向。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征是：包括车架，所述的车架的前端底部固定安装有万向磁轮，所述的车架后端两侧对称设置有驱动轮系统；

所述的驱动轮系统包括后轮支座，所述的后轮支座顶部通过限位装置与车架连接，所述的限位装置包括铰链和拉簧，所述的后轮支座能够围绕铰链相对车架翻转，所述的拉簧用于为后轮支座复位提供动力，所述的后轮支座底部固定安装有可转动的永磁轮，所述的后轮支座内固定安装有电机，所述的电机的输出轴与永磁轮的中心转轴传动连接。

所述的万向磁轮中心轴两端通过万向磁轮轴承固定安装在前轮支座的底部，所述的万向磁轮轴承的外端面固定安装有小法兰盖，所述的前轮支座上方设置有推力球轴承，万向磁轮螺栓依次穿过前轮支座顶板、推力球轴承和万向磁轮螺母，所述的万向磁轮螺栓顶端与前轮块底面螺纹固定连接，所述的前轮块顶端与车架的下表面固定连接；

所述的推力球轴承底部端面与前轮支座之间设置有螺栓垫片，所述的推力球轴承顶部端面上设置有轴承盖，所述的万向磁轮螺母和轴承盖之间设置有万向磁轮垫片，所述的万向磁轮螺母用于使前轮支座、推力球轴承和轴承盖之间相互紧密接触。

所述的铰链的旋转轴固定安装在后轮支座一侧，所述的车架通过横板与铰链的旋转轴固定连接，所述的拉簧固定安装在铰链下方，所述的拉簧一端通过拉簧座与后轮支座固定连接，另一端通过拉簧座与车架固定连接。

所述的拉簧的端部与拉簧座一端的圆柱销固定连接。

所述的永磁轮的中心轴向固定安装有永磁轮轴，所述的永磁轮轴一端固定安装有同步带轮，所述的电机的输出轴端部固定安装有同步带轮，同一驱动轮系统内的两同步带轮之间通过同步带传动。

所述的后轮支座侧面固定安装有张紧装置，所述的张紧装置包括张紧装置支架，所述的张紧装置支架通过张紧支座螺母和张紧支座螺栓配合固定在后轮支座侧面，所述的张紧装置支架包括与后轮支座侧面紧密接触的竖板和位于竖板顶端的横板，所述的竖板表面加工有竖直方向延伸的通槽，张紧轴承轴一端固定安装在通槽内，且张紧轴承轴可沿通槽在长度方向移动，张紧轴承轴另一端固定安装有张紧轴承，所述的张紧轴承的外表面与同步带紧密贴合，所述的张紧轴承通过螺钉和垫片固定安装在张紧轴承轴端部；

张紧螺栓端部依次穿过张紧螺母、张紧装置支架的横板与张紧轴承轴的侧壁紧密接触，张紧螺栓用于推动张紧轴承轴沿通槽在长度方向移动，所述的张紧螺母用于对张紧螺栓限位。

所述的永磁轮轴上固定安装有两组轴承，所述的两组轴承分别位于永磁轮两侧，所述的轴承的外圈于法兰盖固定连接，所述的法兰盖通过法兰盖螺栓和法兰盖螺母与后轮支座固定连接。所述的永磁轮轴上安装有两组弹性挡圈，所述的弹性挡圈用于对轴承内圈定位。

所述的永磁轮内壁与永磁轮轴外壁之间设置有胀紧套，所述的胀紧套用于实现永磁轮与永磁轮轴之间的紧密连接。

所述的永磁轮轴轴端与同步带轮之间设置有键，所述的键用于消除永磁轮轴与同步带轮之间的周向转动，所述的永磁轮轴轴端设置有轴端垫片，所述的轴端垫片通过沿永磁轮轴轴向设置的轴端螺钉固定，所述的轴端垫片用于对同步带轮实现轴向限位。

所述的电机的输出轴轴端与同步带轮之间设置有键，所述的键用于消除电机的输出轴与同步带轮之间的周向转动，所述的电机的输出轴轴端设置有轴端垫片，所述的轴端垫片通过沿电机的输出轴轴向设置的轴端螺钉固定，所述的轴端垫片用于对同步带轮实现轴向限位。

该种三轮磁吸附式爬壁机器人能够达到的有益效果为：第一，采用永磁轮作为攀爬的吸附方式，并采用两组相对独立的驱动轮组作为动力源，能够驱动机器人进行攀爬的同时还能够精准导向。第二，每组电机和驱动轮之间采用同步带传动，保证了动力传输的稳定性。第三，每组同步带均匹配有张紧装置，通过调整张紧螺栓来对同步带进行调紧或调松。第四，铰链和拉簧的设置能够使永磁轮在一定的角度内进行翻转，且两组轮组相对独立能够在具有一定弧度的工作表面。

附图说明

图1为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人的结构原理图。

图2为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人驱动轮系统的结构原理图。

图3为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人驱动轮系统的剖视图。

图4为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人后轮支座与法兰盖的结构原理图。

图5为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人张紧装置的结构原理图。

图6为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人万向磁轮组的结构原理图。

图7为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人万向磁轮组的剖视图。

图8为本实用新型一种三轮磁吸附式爬壁机器人拉簧的连接结构图。

图例说明：1.同步带轮，2.同步带，3.永磁轮，4.后轮支座，5.张紧装置支架，6.铰链，7.拉簧，8.拉簧座，9.车架，10.万向磁轮，11.电机，12.法兰盖，13.张紧轴承，14.轴承，15.弹性挡圈，16.胀紧套，17.永磁轮轴，18.法兰盖螺栓，19.法兰盖螺母，20.键，21.轴端螺钉，22.轴端垫片，23.张紧支座螺母，24.张紧支座螺栓，25.张紧螺母，26.张紧螺栓，27.垫片，28.螺钉，29.张紧轴承轴，30.小法兰盖，31.前轮支座，32.万向磁轮螺栓，33.万向磁轮螺母，34.万向磁轮垫片，35.轴承盖，36.推力球轴承，37.万向磁轮轴承，38.螺栓垫片，39.前轮块，40.圆柱销。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种三轮磁吸附式爬壁机器人，其特征是：包括车架9，所述的车架9的前端底部固定安装有万向磁轮10，所述的车架9后端两侧对称设置有驱动轮系统；

所述的驱动轮系统包括后轮支座4，所述的后轮支座4顶部通过限位装置与车架9连接，所述的限位装置包括铰链6和拉簧7，所述的后轮支座4能够围绕铰链6相对车架9翻转，所述的拉簧7用于为后轮支座4复位提供动力，所述的后轮支座4底部固定安装有可转动的永磁轮3，所述的后轮支座4内固定安装有电机11，所述的电机11的输出轴与永磁轮3的中心转轴传动连接。

本实施例中，如图6和图7所示，万向磁轮10中心轴两端通过万向磁轮轴承37固定安装在前轮支座31的底部，所述的万向磁轮轴承37的外端面固定安装有小法兰盖30，所述的前轮支座31上方设置有推力球轴承36，万向磁轮螺栓32依次穿过前轮支座31顶板、推力球轴承36和万向磁轮螺母33，所述的万向磁轮螺栓32顶端与前轮块39底面螺纹固定连接，所述的前轮块39顶端与车架9的下表面固定连接；所述的推力球轴承36底部端面与前轮支座31之间设置有螺栓垫片38，所述的推力球轴承36顶部端面上设置有轴承盖35，所述的磁轮螺母33和轴承盖35之间设置有万向磁轮垫片34，所述的磁轮螺母33用于使前轮支座31、推力球轴承36和轴承盖35之间相互紧密接触。

推力球轴承36两端由前轮支座31和轴承盖35定位，轴承盖35通过万向磁轮螺母33和万向磁轮垫片34与万向磁轮螺栓32拧紧定位，前轮块39顶端与车架9通过四组螺钉固定连接。

本实施例中，如图1所示，铰链6的旋转轴固定安装在后轮支座4一侧，所述的车架9通过横板与铰链6的旋转轴固定连接，所述的拉簧7固定安装在铰链6下方，所述的拉簧7一端通过拉簧座8与后轮支座4固定连接，另一端通过拉簧座8与车架9固定连接。

车架9通过横板与铰链6的旋转轴固定连接保证了后轮支座4在沿铰链6的旋转轴翻转时有翻转空间，因此后轮支座4即可向靠近车架9一侧翻转，也可向远离车架9一侧翻转，一般拉簧7正常状态下的长度与横板长度相同，当拉簧7被拉伸或压缩时均可为后轮支座4复位提供动力。

本实施例中，如图8所示，拉簧7的端部与拉簧座8一端的圆柱销40固定连接。

拉簧7的两端加工有钩环，可套入圆柱销40实现连接，方便拉簧7的拆卸和更换。

本实施例中，如图2所示，永磁轮3的中心轴向固定安装有永磁轮轴17，所述的永磁轮轴17一端固定安装有同步带轮1，所述的电机11的输出轴端部固定安装有同步带轮1，同一驱动轮系统内的两同步带轮1之间通过同步带2传动。

本实施例中，如图5所示，后轮支座4侧面固定安装有张紧装置，所述的张紧装置包括张紧装置支架5，所述的张紧装置支架5通过张紧支座螺母23和张紧支座螺栓24配合固定在后轮支座4侧面，所述的张紧装置支架5包括与后轮支座4侧面紧密接触的竖板和位于竖板顶端的横板，所述的竖板表面加工有竖直方向延伸的通槽，张紧轴承轴29一端固定安装在通槽内，且张紧轴承轴29可沿通槽在长度方向移动，张紧轴承轴29另一端固定安装有张紧轴承13，所述的张紧轴承13的外表面与同步带2紧密贴合，所述的张紧轴承13通过螺钉28和垫片27固定安装在张紧轴承轴29端部；张紧螺栓26端部依次穿过张紧螺母25、张紧装置支架5的横板与张紧轴承轴29的侧壁紧密接触，张紧螺栓26用于推动张紧轴承轴29沿通槽在长度方向移动，所述的张紧螺母25用于对张紧螺栓26限位。

张紧轴承轴29通过螺钉与通槽固定，盖螺钉依次穿过后轮支座4侧面和张紧装置支架5侧壁。进一步的，张紧轴承轴29的侧壁顶部可削平，用张紧螺栓26抵住张紧轴承轴29的削平面，提高结构的稳定性。

本实施例中，如图4所示，永磁轮轴17上固定安装有两组轴承14，所述的两组轴承14分别位于永磁轮3两侧，所述的轴承14的外圈于法兰盖12固定连接，所述的法兰盖12通过法兰盖螺栓18和法兰盖螺母19与后轮支座4固定连接。所述的永磁轮轴17上安装有两组弹性挡圈15，所述的弹性挡圈15用于对轴承14内圈定位。

永磁轮轴17为阶梯轴，永磁轮轴17与法兰盖12之间采用轴承14连接，为防止永磁轮轴17的轴向窜动，轴承14的外圈由法兰盖12定位，轴承内圈由弹性挡圈15定位。为方便永磁轮3及永磁轮轴17的安装，后轮支座4的两侧开豁口并采用法兰盖12连接，后轮支座4的两侧分别采用三个法兰盖螺栓18和三个法兰盖螺母19与法兰盖12连接。

本实施例中，如图3所示，永磁轮3内壁与永磁轮轴17外壁之间设置有胀紧套16，所述的胀紧套16用于实现永磁轮3与永磁轮轴17之间的紧密连接。

在永磁轮3的两侧分别套入一个胀紧套16，永磁轮轴17插入两个胀紧套16后拧紧胀紧套16上的螺钉，胀紧套16依靠永磁轮3的吸力，吸附在永磁轮3的两侧，用于将永磁轮轴17与永磁轮3固定连接。

本实施例中，永磁轮轴17轴端以及电机11的输出轴轴端与同步带轮1的连接连接方式相同。其中，永磁轮轴17轴端与同步带轮1之间设置有键20，所述的键20用于消除永磁轮轴17与同步带轮1之间的周向转动，所述的永磁轮轴17轴端设置有轴端垫片22，所述的轴端垫片22通过沿永磁轮轴17轴向设置的轴端螺钉21固定，所述的轴端垫片22用于对同步带轮1实现轴向限位。电机11的输出轴轴端与同步带轮1之间设置有键20，所述的键20用于消除电机11的输出轴与同步带轮1之间的周向转动，所述的电机11的输出轴轴端设置有轴端垫片22，所述的轴端垫片22通过沿电机11的输出轴轴向设置的轴端螺钉21固定，所述的轴端垫片22用于对同步带轮1实现轴向限位。

该种磁吸附式爬壁机器人用于在钢结构的工作面移动，机器人的前轮为一个万向磁轮10，有一定的吸附力，不需要电机驱动，后轮为两个结构对称的永磁轮3组成，每个永磁轮3分别由一个电机11通过同步带2驱动，机器人可根据电机的正反转来实现在工作面的前进、后退及转向。

后轮与车架9之间采用铰链连接，铰链的一端分别用螺栓固定在后轮支座4和车架9上。在后轮支座4上的铰链6和车架9上分别用螺栓固定一个拉簧座8，拉簧座8上装有圆柱销，拉簧7的两端钩住圆柱销40，以此避免机器人的两后轮因为机器人自重或负载带来的两轮张角过大，如图8所示。因为拉簧7的作用，机器人可在具有一定弧度的工作表面平稳移动，永磁轮3可与工作面较好的接触。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

一种三轮磁吸附式爬壁机器人专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。