[发明专利]两栖仿生变磁力吸盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种不仅可作为水上和水下磁性结构物壁面上行走机器人的吸附装置，还可作为微小型武器载体的两栖仿生变磁力吸盘。

背景技术

水下环境下的作业，例如清刷、检测、焊接和喷涂等，一直以来都由潜水员来完成。潜水员在此水下环境下作业，劳动强度大，作业效率低。目前急需水下特种作业机器人，来代替潜水员水下作业。水下特种作业机器人由行走机构、作业机构和控制系统等组成。两栖仿生变磁力吸盘是水下特种作业机器人行走机构的一种装置，它的性能好坏直接影响水下特种作业机器人的发展。

目前国内外有关两栖仿生变磁力吸盘的研究资料尚未见到报导。

对比文献1(王军波，陈强，孙振国.爬壁机器人变磁力吸附单元的优化设计[J].清华大学学报(自然科学版)，2003，43(2)：214-217和226页)给出了王军波、陈强和孙振国几位老师，为解决磁吸附爬壁机器人吸附能力和运动性能之间的矛盾，设计的一种磁吸力可调的吸附单元。该吸附单元虽具有体积小和重量轻的特点，但是它不能在水下工作，不适合用于水下壁面移动机器人的行走装置。

对比文献2(赵杰，谷柏峰，樊继壮，蔡鹤皋.基于有限元分析的不完全消磁机构的优化设计[J].机械设计与制造，2006(3)：1-3页)，给出了哈尔滨工业大学的赵杰、谷柏峰、樊继壮和蔡鹤皋几位老师，为解决爬壁机器人永磁吸附机构的吸附和脱离的矛盾，基于有限元分析优化设计了不完全消磁机构，该内平衡磁极不完全消磁机构采用电磁铁进行内部消磁，解决了磁力可调问题，然而还存在如下两个问题，其一是体积大和重量沉；其二是，只能在干燥的环境中应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可用于水下壁面移动机器人行走机构的两栖仿生变磁力吸盘结构。

本发明的目的是这样实现的：包括由驱动系统密封箱、设置在驱动系统密封箱中的伺服电机、与伺服电机相连接的减速器构成的驱动系统、设置在驱动系统下部的磁吸附系统、设置在驱动系统与磁吸附系统之间的静密封系统和动密封系统，其特征在于：

减速器的输出轴通过紧定螺钉与丝杠轴套连接在一起，在丝杠轴套上套装有动密封盖，动密封盖与丝杠轴套之间夹着格莱圈和毛毡，形成动密封系统；

在丝杠轴套上通过螺纹连接有螺母套，在螺母套上过盈联接有由磁盘N极和磁盘S极构成的磁吸盘，形成磁吸附系统；

减速器通过螺钉与静密封盖相连接，静密封盖、动密封盖和驱动系统密封箱之间又通过螺栓和螺母联接起来，静密封盖与驱动系统密封箱头部之间夹有上部O型密封圈，静密封盖与动密封盖之间夹有下部O型密封圈，形成了驱动系统密封箱头部的静密封系统。

在驱动系统密封箱的内螺纹上连接有压紧螺母，压紧螺母压紧在铜垫片和橡胶垫上，在橡胶垫上夹有橡胶管，在橡胶管中穿有信号和动力传输线，构成了驱动系统密封箱左上口处的静密封系统。

伺服电机通过紧定螺钉与编码器相连接，伺服电机通过紧定螺钉与减速器相连接，减速器的输出轴和丝杠轴套通过紧定螺钉实现轴向联接，减速器的输出轴和丝杠轴套通过平键实现周向联接，形成了驱动系统。

在静密封盖的下方通过螺栓和螺母连接有定位端盖，在定位端盖与丝杠轴套之间设置有滑动轴承，定位端盖附着在被吸物表面上。

本发明具有如下积极效果：本发明由伺服电机、减速器、径向充磁的磁盘、丝杠、螺母、静密封和动密封装置组成。它可以根据实际吸力的需要，通过改变伺服电机的旋转方向，改变磁盘的上下运动。当伺服电机顺时针旋转时，丝杠带动螺母和磁盘向下运动，磁盘贴近被吸物，使得磁吸力增大；当伺服电机逆时针旋转时，丝杠带动螺母和磁盘向上运动，磁盘远离被吸物，磁传导间隙增大，使得磁吸力减小。这样，通过改变电机的旋转方向，就可改变磁盘与被吸物之间的间隙，从而改变磁吸力的大小，使磁吸力满足工作的要求。即，当磁吸盘对被吸物的吸力减小时，机器人的该脚可以移动；当磁吸盘吸力对被吸物增大时，机器人的该脚吸附于被吸物上，此时该脚固定。