一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人的制作方法

1.本发明属于机械工程，具体涉及一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人。


背景技术：

2.清洗、检测、除锈是风塔、船舶等铁壁大型构件的维护中的关键问题。风塔现今较为成熟的维护的方式是由高空蜘蛛人手持相应的装置来完成。船舶现今较为成熟维护的方式是由工作人员手持相应工具完成。但这种人工作业的方式效率低下、周期时间长、作业强度高，此外对操作人员(如高空蜘蛛人)的身心健康也会带来潜在的伤害。
3.中国实用新型专利zl202221348057.7公开了一种爬壁清洗机器人，该爬壁清洗机器人包括机架、两个主吸附行走机构、副吸附行走机构和清洗装置，机架包括主架体和两个副架体；主吸附行走机构包括主行走单元和安装于主行走单元上的主磁吸单元；副吸附行走机构包括副行走单元和副磁吸单元；清洗装置包括支撑盘、清洗组件和密封组件，支撑盘上开设用于连接负压源的通孔。通过主磁吸单元可以将主吸附行走机构吸附在壁面上，通过副磁吸单元可以将副吸附行走机构吸附在壁面上。支撑盘与负压源连通，当负压源在工作时，在支撑盘、密封组件和壁面围合的空间产生负压，提高爬壁清洗机器人在壁面上行走的稳定性，降低了爬壁清洗机器人掉落的风险。但是上述技术方案还是存在以下不足之处：
4.1、清洗盘浮动范围小，造成越障能力不足；
5.2、遇障碍或壁面油污过多时，现有磁铁吸附力不足，有可能造成机器人倾覆或掉落；
6.3、负载能力较差。
7.4、支撑盘负压形成需要支撑盘与壁面接触良好，具备形成良好负压条件。当支撑盘被障碍如焊缝卡住，支撑盘将无法形成良好负压将机器压在壁面，机器稳定性有待提高。


技术实现要素：

8.发明目的：为了解决上述上述现有技术的不足，本发明公开了一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，针对于清洗盘浮动范围小，越障能力差的问题，本发明设置了浮动组件，其有效的增加了清洗盘浮动范围和越障能力。针对于遇障碍或壁面油污过多时，现有磁铁吸附力不足以及负载能力较差的问题，本发明做了如下相应的设置：1、两侧对称设置至少六个独立的主吸附单元和至少四个驱动单元；2、底部设有后轮自适应副吸附单元。本发明利用轮式结构运动灵活的特点以及合理的机构设计提高机器人稳定性，保证爬壁机器人的负载和越障能力，从而使有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人可适应更多变化地形。
9.技术方案：一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，由以下部件组成：
10.机架，包括主架体以及分别与所述主架体的两端相连的副架体；
11.两组浮动组件，所述浮动组件是由定杆、第一臂杆、平动杆、第二臂杆依次相连构
成的平行四边形机构，所述定杆的一端与所述主架体相连，所述平动杆与清洗盘的顶侧相连，至少四个驱动单元，分别对称安装于两个所述副架体上；
12.至少六个独立的主吸附单元，分别对称安装于两个所述副架体的底侧，所述主吸附单元用于将所述大负载爬壁机器人吸附于壁面上；
13.后轮自适应副吸附单元，安装于所述主架体的后端，所述后轮自适应副吸附单元包括副行走单元和安装架，所述副行走单元包括第一万向轮和第二万向轮，所述副行走单元通过铰接轴安装于所述安装架的底部，所述安装架的底部还设有两个副吸附单元，且两个所述副吸附单元位于所述副行走单元的两侧。
14.进一步地，还包括清洗盘，所述清洗盘布设于所述主架体的前端。
15.更进一步地，所述浮动组件还通过弹簧与所述主架体相连，所述弹簧用于将所述清洗盘拉伸压紧于工作壁面。
16.更进一步地，所述清洗盘的四周均匀设有多个万向轮。
17.更进一步地，所述清洗盘的顶侧设有高压管接口。
18.进一步地，还包括控制箱，所述控制箱与所述主架体相连且位于所述主架体的后端，所述控制箱的输出端与所述驱动单元输入端相连，用于控制所述驱动单元。
19.进一步地，所述主架体的顶侧的两端以及所述述主架体的后侧两端分别设有一线管固定夹，用于固定整理高压管和回收管。
20.进一步地，所述主架体的顶侧中部设有回收管接口。
21.进一步地，所述第一万向轮和第二万向轮的中心距大于副吸附单元的长度。
22.进一步地，所述后轮自适应副吸附单元还设有挡位轴，所述挡位轴位于所述安装架的顶侧上方，用于限制所述后轮自适应副吸附单元的铰接角度范围，以及提高所述后轮自适应副吸附单元的刚度和强度。
23.进一步地，所述主吸附单元为具有强吸附力的永磁铁。
24.进一步地，所述副吸附单元为永磁铁。
25.有益效果：本发明公开的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人具有以下有益效果：
26.1、曲面适应能力强；
27.2、清洗盘浮动范围大，跨越障碍能力强；
28.3、可靠性高，稳定性高。
附图说明
29.图1为机架的示意图；
30.图2为浮动组件连接于主架体上的示意图；
31.图3为浮动组件的示意图；
32.图4为驱动单元的示意图；
33.图5为主吸附单元的示意图；
34.图6和图7为后轮自适应副吸附单元的示意图；
35.图8为清洗盘的示意图；
36.图9为大范围浮动式清洗盘的示意图。
37.图10和图11为大范围浮动式清洗盘的活动示意图。
38.图12-图14表示后轮自适应副吸附单元在三种不同曲率下的适应状态。
39.图15为本发明公开的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人的立体示意图。
40.图16为本发明公开的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人的仰视图。
41.其中：
42.11-主架体12-副架体2-浮动组件 21-定杆22-平动杆23-第一臂杆24-第二臂杆3-驱动单元 4-主吸附单元 5-后轮自适应副吸附单元 51-第一万向轮52-第二万向轮53-副吸附单元54-铰接轴55-挡位轴 6-清洗盘 61-万向轮62-高压管接口7-控制箱 81-回收管接口82-线管固定夹83-弹簧 具体实施方式：
43.下面对本发明的具体实施方式详细说明。
44.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
45.本技术中，大范围浮动式清洗盘是指浮动组件组装于清洗盘后的结构总称。即大范围浮动式清洗盘＝浮动组件+清洗盘。
46.一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，由以下部件组成：
47.机架，包括主架体11以及分别与所述主架体11的两端相连的副架体12；
48.两组浮动组件2，所述浮动组件2是由定杆21、第一臂杆23、平动杆22、第二臂杆24依次相连构成的平行四边形机构，所述定杆21的一端与所述主架体11相连，所述平动杆22与清洗盘6的顶侧相连，
49.至少四个驱动单元3，分别对称安装于两个所述副架体12上；
50.至少六个独立的主吸附单元4，分别对称安装于两个所述副架体12的底侧，所述主吸附单元4用于将所述大负载爬壁机器人吸附于壁面上；
51.后轮自适应副吸附单元5，安装于所述主架体11的后端，所述后轮自适应副吸附单元5包括副行走单元和安装架，所述副行走单元包括第一万向轮51和第二万向轮52，所述副行走单元通过铰接轴54安装于所述安装架的底部，所述安装架的底部还设有两个副吸附单元53，且两个所述副吸附单元53位于所述副行走单元的两侧。
52.进一步地，还包括清洗盘6，所述清洗盘6布设于所述主架体11的前端。
53.进一步地，所述浮动组件2还通过弹簧83与所述主架体11相连；清洗盘6通过弹簧83拉伸压紧在工作壁面。
54.更进一步地，所述清洗盘6的四周均匀设有多个万向轮61。万向轮61作为限位件，以保证大负载爬壁机器人在壁面上的灵活性。
55.更进一步地，所述清洗盘6的顶侧设有高压管接口62。
56.进一步地，还包括控制箱7，所述控制箱7与所述主架体11相连且位于所述主架体11的后端，所述控制箱7的输出端与所述驱动单元3的输入端相连，用于控制所述驱动单元3。
57.进一步地，所述主架体11的顶侧的两端以及所述述主架体11的后侧两端分别设有一线管固定夹82，用于固定整理高压管和回收管。将高压管和回收管整理归纳于大负载爬壁机器人的尾部。
58.进一步地，所述主架体11的顶侧中部设有回收管接口81。
59.进一步地，所述第一万向轮51和第二万向轮52的中心距大于副吸附单元53的长度。这样第一万向轮51和第二万向轮52能够保护两端的副吸附单元53不被曲率变化而与壁面干涉。
60.进一步地，所述后轮自适应副吸附单元5还设有挡位轴55，所述挡位轴55位于所述安装架的顶侧上方，用于限制后轮自适应副吸附单元5的铰接角度范围，同时也提高了后轮自适应副吸附单元5的刚度和强度。
61.进一步地，所述主吸附单元4为具有强吸附力的永磁铁。
62.进一步地，所述副吸附单元53为永磁铁。
63.如图1-图16所示，本发明公开的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其前端搭载大范围浮动式清洗盘(即浮动组件2+清洗盘6)，大负载爬壁机器人可越过更高障碍而不会因清洗盘卡住。大负载爬壁机器人的副架体12的底部对称设有六块永磁铁，永磁铁之间独立布局，独立避障。当其中一块永磁铁失效(如遇焊缝、间隙等)，其他永磁体仍然有效提供吸附力，以此保证足够吸附力来提高大负载爬壁机器人可靠性和运行稳定性。此外，六块大强吸附力的永磁铁能够为大负载爬壁机器人爬高提高足够吸附力，提高大负载爬壁机器人的负载能力。
64.图9为大范围浮动式清洗盘的示意图。图10和图11为大范围浮动式清洗盘的活动示意图。如图9-图11所示，当大范围浮动式清洗盘遇到较高障碍，清洗盘被迫抬起，具体实现形式如图10和图11所示。
65.图12-图14表示后轮自适应副吸附单元在三种不同曲率下的适应状态，其中图12表示的是后轮自适应副吸附单元的第一万向轮接触壁面的情况，图13表示的后轮自适应副吸附单元的第一万向轮和第二万向轮同时接触壁面的情况，图14表示的是后轮自适应副吸附单元的第二万向轮接触壁面的情况。
66.上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：
1.一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，由以下部件组成：机架，包括主架体以及分别与所述主架体的两端相连的副架体；两组浮动组件，所述浮动组件是由定杆、第一臂杆、平动杆、第二臂杆依次相连构成的平行四边形机构，所述定杆的一端与所述主架体相连，所述平动杆与清洗盘的顶侧相连；至少四个驱动单元，分别对称安装于两个所述副架体上；至少六个独立的主吸附单元，分别对称安装于两个所述副架体的底侧，所述主吸附单元用于将所述大负载爬壁机器人吸附于壁面上；后轮自适应副吸附单元，安装于所述主架体的后端，所述后轮自适应副吸附单元包括副行走单元和安装架，所述副行走单元包括第一万向轮和第二万向轮，所述副行走单元通过铰接轴安装于所述安装架的底部，所述安装架的底部还设有两个副吸附单元，且两个所述副吸附单元位于所述副行走单元的两侧。2.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，还包括清洗盘，所述清洗盘布设于所述主架体的前端。3.如权利要求2所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述浮动组件还通过弹簧与所述主架体相连，所述弹簧用于将所述清洗盘拉伸压紧于工作壁面。4.如权利要求3所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述清洗盘的四周均匀设有多个万向轮，所述清洗盘的顶侧设有高压管接口。5.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，还包括控制箱，所述控制箱与所述主架体相连且位于所述主架体的后端，所述控制箱的输出端与所述驱动单元输入端相连，用于控制所述驱动单元。6.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述主架体的顶侧的两端以及所述述主架体的后侧两端分别设有一线管固定夹，用于固定整理高压管和回收管。7.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述主架体的顶侧中部设有回收管接口。8.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述第一万向轮和第二万向轮的中心距大于副吸附单元的长度。9.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述后轮自适应副吸附单元还设有挡位轴，所述挡位轴位于所述安装架的顶侧上方，用于限制所述后轮自适应副吸附单元的铰接角度范围，以及提高所述后轮自适应副吸附单元的刚度和强度。10.如权利要求1所述的一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，其特征在于，所述主吸附单元为具有强吸附力的永磁铁；所述副吸附单元为永磁铁。

技术总结
本发明公开了一种具有大范围浮动式清洗盘的大负载爬壁机器人，由以下部件组成：机架，包括主架体以及分别与主架体的两端相连的副架体；两组浮动组件，浮动组件是由定杆、第一臂杆、平动杆、第二臂杆依次相连构成的平行四边形机构，定杆的一端与主架体相连，平动杆与清洗盘的顶侧相连，至少四个驱动单元，分别对称安装于两个副架体上；至少六个独立的主吸附单元，分别对称安装于两个副架体的底侧，主吸附单元用于将大负载爬壁机器人吸附于壁面上；后轮自适应副吸附单元，安装于主架体的后端。本发明具有以下有益效果：1、曲面适应能力强；2、清洗盘浮动范围大，跨越障碍能力强；3、可靠性高，稳定性高。稳定性高。稳定性高。


技术研发人员：汪兴潮 谭元清 林冰弟 李赳华
受保护的技术使用者：深圳市行知行机器人技术有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/20