[实用新型]用于金属表面爬壁装置的推进机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动力推进技术，特别涉及一种金属表面爬壁装置的动力推进机构。

背景技术

目前金属表面爬壁机器人有轮式、履带式、仿生腿足式、外力牵引式等四种。其中轮式、履带式、仿生足式的推进动力装置都是采用转轴电机驱动，该系列机器人的推进原理是：在机器人身体里安装转轴式电动机，电动机将扭矩传给运动部件(轮，履带，足)。在运动部件与钢铁表面的相互摩擦作用下前进。

采用转轴式电动机的机器人不足是：有转动轴与电机内部相连，转轴与机壳必须存在缝隙，转轴才能灵活转动。这种设计的缺点导致所有使用该电机的机器人不能进入深水作业，否则在海水的压力下，海水会从转轴与机壳之间的缝隙进入电机内部，使电机进水损坏。

外力牵引式机器人原理类似于高楼外墙清洗车：在绳索的牵引下控制机器人移动。这种机器人机动性太差，不便于操作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于金属表面爬壁装置的推进机构，既能够弥补轮式、履带式、仿生足式机器人不适用于水下作业的不足，也能够弥补牵引式机器人机动性差、不便于操作的遗憾。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

利用钢铁等金属导电、导磁这一特性，把拟将爬壁的推进机构1与作为被攀爬的整块金属面6构成一个直线电机。(见图2)推进机构1自身构成直线电机动子，整块金属面6称为直线电机定子。推进机构1内固定一排软铁芯2，软铁芯2上绕制导线线圈3，接通多相(三相)对称交流电源后，金属面6与导线线圈3间会将产生一个磁场，这个磁场的磁通密度波将直线移动。在磁场的切割下，金属面6内部将产生感应电动势和感应电流，电流与磁场互相作用，产生切向电磁力，电磁力驱动推进机构沿磁场运动的反方向前进。

利用本实用新型无转轴输出、与金属表面无接触这些特点，可将本驱动装置推进机构1制成一个独立的整体，置于密闭的系统中。应用本实用新型制作的爬壁机器人小车，小车的轮子用于支撑车体，可以减小车体与船壳间的摩擦，还可以使推进机构中的线圈与船体外壳间产生气隙，小车内部安装本实用新型用于推动小车前进。

有益效果

1、利用本实用新型的驱动方式，使金属表面爬壁机器人的驱动系统得到简化；

2、本实用新型结构简单、体积小、重量轻、噪声小、无间接损耗、无磨损、维护方便。

附图说明

下面结合附图与实施案例进一步说明本实用新型。

图1推进机构示意图；

图2一种用于金属表面爬壁装置的推进机构；

图3利用本实用新型制作的爬壁机器人小车；

图4软铁芯接线示意图图。

图中标号：

1、推进机构2、软铁芯3、线圈4、密封外壳5、填充材料6、金属面7、轮子8、电缆

具体实施方式

下面通过一个实施案例，进一步说明本实用新型。如图1所示：

推进机构1由软铁芯2、线圈3、密封外壳4、填充材料5组成。

密封外壳4，是一个空心立方体，本案其中一面敞开；(全密封也可以，只要满足：能把铁心放进去、能防水、铁心与金属壁之间没有其他导电物体阻隔即可)；一排软铁芯2由硅钢片堆叠而成，共有35个缺口槽，18个漆包线绕制的线圈按图4所示接线排布方法嵌入槽内。将绕好线圈的铁芯放入上述外壳4并固定好。使软铁芯2有缺口一侧向下朝向金属面6，软铁芯2与外壳4开口边沿，有一定的距离，便于填充材料密封线圈；将线圈三个抽头A、B、C接上电缆8，电缆8从外壳上的孔中穿出。完成上述步骤后在外壳4内注入填充材料5，作为填充材料5，本案采用液态沥青，注意不要让沥青破坏线圈和电缆的绝缘层。沥青凝固后本推进机构制作就完成了。灌注沥青是为了在线圈外围形成一个防水层，起到密封的作用。只要保证外壳绝对密封、不进水；其他材料做到让铁心固定在外壳里面且让外壳绝对密封即可。

将本推进机构1固定在小车上，小车如图3所示，由一个车身与四个安装在车身底部的轮子7构成。轮轴固定在车上，轮子可绕轴自由转动。车轮将车体抬起使车体不与地面接触。减小与地面的摩擦。

本推进机构内的软铁芯2与金属面6的距离D(见图2)要尽量小，一般 设置为：0mm＜D≤10mm，(这个距离会直接影响电机的电能-机械能的转换效率，距离越小越好)。且铁芯与金属面之间不能有其他金属物体阻隔。完成上述操作后，给电缆A、B、C接入对称的三相交流电，小车在金属面上就会开始移动。

如果在电源和电机之间连接一个交流伺服控制器，控制输入电压、电流、频率、相序等，就可以改变(小车)速度、功率、运动方向等。

交流电的频率、交流电的相数、铁芯槽与槽间的距离决定电机的移动速度。线圈的数量、线圈圈数、通入线圈的电流大小、铁芯与金属地面的距离D决定电机的推进功率。改变三相电的相序可以改变小车运动的前后方向。