[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1709654A [43]公开日2005年12月21日
[21]申请号200510027326.4[22]申请日2005.06.30
[21]申请号200510027326.4
[71]申请人上海交通大学
地址200240上海市闵行区东川路800号
[72]发明人马培荪 [74]专利代理机构上海交达专利事务所代理人王锡麟 王桂忠 [51]Int.CI 7B25J 5/00
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页
[54]发明名称
[57]摘要
一种基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器
人，属于机器人技术领域。本发明包括：两套履带
电器控制装置，主动同步带轮和从动同步带轮以轴
承分别支撑在运行机构支架的前后端，主动同步带
轮与减速器的输出轴相连，减速器的输入轴与驱动
电机及测速码盘相接，从动同步带轮的轴承座可在
张紧装置的滑槽中滑动，以张紧同步齿形带，两套
履带式运行机构左右对称，结构相同，执行机构设
置在铰接机架上，铰接机架四角用铰轴与运行机构
支架相铰接，固接在履带上的磁吸附构件均匀地嵌
装在同步齿形带上。本发明结构简单，性能可靠，
可用于多种爬壁作业和小型轻载的爬壁作业。
200510027326.4权 利 要 求 书第1/1页 1.一种基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，包括：两套履带式运行机构(1)、磁吸附构件(2)、铰接机架(3)、执行机构(4)和电器控制装置(13)，其特征在于，所述的履带式运行机构(1)包括：驱动电机及测速码盘(5)、减速器(6)、主动同步带轮(7)、从动同步带轮(8)、运行机构支架(9)和同步齿形带(10)和张紧装置(11)，主动同步带轮(7)和从动同步带轮(8)以轴承分别支撑在运行机构支架(9)的前后端，主动同步带轮(7)与减速器(6)的输出轴相连，减速器(6)的输入轴与驱动电机及测速码盘(5)相接，从动同步带轮(8)的轴承座可在张紧装置(11)的滑槽中滑动，以张紧同步齿形带(10)，两套履带式运行机构(1)左右对称，结构相同，执行机构(4)设置在铰接机架(3)上，铰接机架(3)四角用铰轴(12)与运行机构支架(9)相铰接，固接在履带上的磁吸附构件(2)均匀地嵌装在同步齿形带(8)上，设置在铰接机架(3)上电器控制装置(13)位于两执行机构(4)之间。
2.根据权利要求1所述的基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，其特征是，所述的磁吸附构件(2)采用圆柱形永磁体。
3.根据权利要求1所述的基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，其特征是，所述的磁吸附构件(2)直接把圆柱形永磁体均匀地嵌装在同步齿形带(10)上。
4.根据权利要求1所述的基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，其特征是，所述的铰接机架(3)，
铰接机架(3)由各自独立的上下两层组成。
5.根据权利要求1或者3所述的基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，其特征是，所述的铰接机架(3)，每层的四角各设一个铰轴(12)，并与运行机构支架(9)铰接，上下两层组成一个平行四边形机构。
6.根据权利要求1或者4所述的基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，其特征是，所述的铰接机架(3)，上下两层组成一个平行四边形机构。
200510027326.4说 明 书第1/3页基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人
技术领域
本发明涉及一种爬壁机器人，特别是一种基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
爬壁机器人的关键技术是解决吸附和爬行问题。对于前者，现有方案主要采用磁吸附式和真空吸盘式。对于后者，现有方案主要采用履带式、轮式和步行式运行机构，而其中磁吸附履带式爬壁机器人由于技术上易于实施，性能较好，因而被广泛采用。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为1375437，专利名称为：一种磁吸附式爬壁机器人履带，包括变磁力吸附单元、链条、主从动链轮、拨轮、链轮轴、张紧机构、连接板等；若干个变磁力吸附单元按照磁极极化方向排列及拨杆位置均匀交替排列在链条上；4个拨轮和主从动链轮同轴安装在链轮轴上，拨轮的轴向位置由调节套筒确定，应使得拨轮能够和拨杆上的滑轮相接触。 但是，通常的履带式运行机构采用刚性的链板和履带板，结构复杂，重量大，在轨面有障碍物时因不能很好地与地面贴合而影响越障能力，与磁吸附构件的连接方案繁杂，因而制造困难且可靠性降低。特别是对于小型轻载的爬壁机器人，这些问题更为突出。另外，现有方案中机架为一个整体，当左右轨道高低不平时，履带与地面侧向形成夹角，不能互相贴合，将会影响吸附的可靠性。 发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提供一种基于同步齿形带的磁吸附履带式爬壁机器人。使其运行平稳、效率高，越障能力也得以提高，性能更加可靠。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：两套履带式运行机构、磁吸附构件、铰接机架、执行机构和电器控制装置，所述的履带式运行机构包括：驱动电机及测速码盘、减速器、主动同步带轮、从动同步带轮、运行机构支架和同步齿形带和张紧装置，主动同步带轮和从动同步带轮以轴承分别支撑在运行机
构支架的前后端，主动同步带轮与减速器的输出轴相连，减速器的输入轴与驱动电机及测速码盘相接，从动同步带轮的轴承座可在张紧装置的滑槽中滑动，以张紧同步齿形带，两套履带式运行机构左右对称，结构相同，执行机构设置在铰接机架上，铰接机架四角用铰轴与运行机构支架相铰接，固接在履带
上的磁吸附构件均匀地嵌装在同步齿形带上，设置在铰接机架上电器控制装置位于两执行机构之间。
所述的磁吸附构件采用圆柱形永磁体，直接把圆柱形永磁体均匀地嵌装在同步齿形带上，采用同步齿形带。
所述的铰接机架，铰接机架由各自独立的上下两层组成。每层的四角各设一个铰轴，并与运行机构支架铰接，上下两层组成一个平行四边形机构。所述的铰接机架，上下两层组成一个平行四边形机构。
执行机构根据机器人用途的不同，可为抓具、喷头等操作装置或检测装置，用以完成要求的作业。用同步齿形带代替通常的履带，用同步齿形带轮代替通常的履带链轮，履带式运行机构还包括主动同步带轮、从动同步带轮和同步齿形带。 工作时，驱动电机及测速码盘通过减速器驱动主动同步带轮旋转，带动同步齿形带移动，装在同步齿形带上的圆柱形永磁体与钢制轨道间的磁吸力，将机器人紧紧地吸附在轨道上。驱动电机通过减速器驱动主动同步带轮旋转，带动同步齿形带移动，使机器人前行。同时，借助磁吸附构件的磁力将同步齿形带连同机器人吸附在钢制轨道上。
当两边轨道高低不平时仍能始终保持两侧履带与地面平行，由上下两层机架、左右两个运行机构支架组成的平行四边形机构使左右履带仍保持与地面平行，避免因气隙降低磁吸附力而影响运行可靠性。
本发明与已有技术相比，结构简单、重量轻、造价低，而且由于同步齿形带是柔性构件，比已有技术中
的刚性折线状的链板运行平稳、效率高，越障能力也得以提高，性能更加可靠，可用于多种爬壁作业，特别适用于小型轻载的爬壁作业。
附图说明
图1本发明的结构俯视图。
图2本发明的A-A剖视图。
图3本发明的B-B剖视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明包括：两套履带式运行机构1、磁吸附构件2、铰接机架3、执行机构4和电器控制装置13，所述的履带式运行机构1包括：驱动电机及测速码盘5、减速器6、主动同步带轮7、从动同步带轮8、运行机构支架9和同步齿形带10和张紧装置11，主动同步带轮7和从动同步带轮8以轴承分别支撑在运行机构支架9的前后端，主动同步带轮7与减速器6的输出轴相连，减速器6的输入轴与驱动电机及测速码盘5相接，从动同步带轮8的轴承座可在张紧装置11的滑槽中滑动，以张紧同步齿形带10，两套履带式运行机构1左右对称，结构相同，执行机构4设置在铰接机架3上，铰接机架3四角用铰轴12与运行机构支架9相铰接，固接在履带上的磁吸附构件2均匀地嵌装在同步齿形带8上，设置在铰接机架3上电
器控制装置13位于两执行机构4之间。 所述的磁吸附构件2采用圆柱形永磁体，直接把圆柱形永磁体均匀地嵌装在同步齿形带10上，采用同步齿形带。
所述的铰接机架3，铰接机架3由各自独立的上下两层组成。每层的四角各设一个铰轴12，并与运行机构支架9铰接，上下两层组成一个平行四边形机构。所述的铰接机架3，上下两层组成一个平行四边形机构。
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