[发明专利]曲面自适应磁吸附装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁吸附装置，尤其涉及用于一种磁吸附式爬壁机器人上具有曲面自适应特性的磁吸附装置。

背景技术

为了降低成本和提升效率，磁吸附爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构的维护中得到了广泛的应用。在实际应用中，有些导磁壁面是空间曲面，如石油储气罐表面、水轮机叶片表面和采油平台导管架表面等。磁吸附爬壁机器人在这类表面运行时，其吸附装置与这类表面的间隙会发生变化，导致吸附力的变化，进而影响爬壁机器人的性能。

为了解决上述问题，申请号为200510086382.5的专利文献公开了一种“一种具有曲面自适应能力的磁吸附爬壁机器人”，该机器人的曲面自适应机构使吸附装置和导磁壁面之间的工作气隙的变化始终在允许范围内。但是吸附装置产生的吸附力有一部分浪费在辅助轮上，同时辅助轮与壁面间的摩擦力也降低了该机器人的运动性能。

申请号为201210540925.6的专利文献公开了一种“具有曲面自适应吸附的磁轮式爬壁机器人”，该机器人通过磁性驱动轮中弹性吸附层和车架中活页铰链的共同变形实现曲面自适应吸附。但是该弹性永磁吸附层结构复杂，实现困难，制造成本高。

申请号为201410677649.7的专利文献公开了“一种永磁体平台及采用该永磁体平台的永磁间隙吸附装置”，该装置可通过升降机构调节永磁体平台和导磁壁面的距离，从而调节磁吸附力大小。但是调节升降机构需要额外的动力源，增加了装置的复杂度和成本。

综上所述，目前解决曲面自适应磁吸附的方法至少存在以下两个方面缺陷中的一个：（1）能够实现曲面自适应磁吸附的功能，但引入了其它的问题；（2）理论上可以实现曲面自适应磁吸附，但实现困难或成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种曲面自适应磁吸附装置，该曲面自适应磁吸附装置能够有效减小壁面曲率对吸附力的影响，同时结构简单，成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种曲面自适应磁吸附装置包括第一磁块、第二磁块、第三磁块、第一磁轮、第二磁轮、电机和支架；电机的外壳与支架固定连接；电机的输出轴与第一磁轮和第二磁轮固定连接，使得电机能够同时驱动第一磁轮和第二磁轮同轴转动；第一磁块、第二磁块和第三磁块与支架固定连接，第一磁轮和第二磁轮位于第一磁块和第二磁块之间，第三磁块位于第一磁轮和第二磁轮之间；所述曲面自适应磁吸附装置在使用时，第一磁轮和第二磁轮的轮面与壁面直接接触，而第一磁块、第二磁块和第三磁块与壁面间存在间隙。

进一步地，本发明还包括电机箱体，电机箱体贯穿第一磁轮、第二磁轮和连接筒，第一磁轮通过连接筒与第二磁轮固定连接，电机箱体与支架固定连接，所述电机置于电机箱体内，所述电机的输出轴与联轴器的一端固定连接，所述联轴器的另一端与所述支架铰接，所述联轴器通过驱动连接件与第一磁轮或第二磁轮固定连接。

进一步地，本发明还包括第一连接板、第二连接板和第三连接板，所述第一磁块通过第一连接板与支架固定连接，所述第二磁块通过第二连接板与支架固定连接，所述第三磁块通过第三连接板与支架固定连接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1) 第一磁轮和第二磁轮位于第一磁块和第二磁块之间，第三磁块位于第一磁轮和第二磁轮之间，使得本发明在不同曲率的壁面（曲面）上运动时，第一磁轮、第二磁轮、第一磁块、第二磁块和第三磁块与壁面之间的吸附力的变化量互补，本发明与壁面间的总吸附力能保持在一个较小的范围内变化。例如从平面运动到凸面时，第三磁块与壁面之间的距离减小，吸附力增大，第一磁块和第二磁块与壁面之间的距离增大，吸附力减小，第一磁轮和第二磁轮的外侧轮面与壁面之间出现间隙，吸附力减小，吸附力的增大和减小部分抵消，有效减小了总吸附力的变化量；类似的，本发明从平面运动到凹面时，第三磁块与壁面之间的距离增大，吸附力减小，第一磁块和第二磁块与壁面之间的距离减小，吸附力增大，第一磁轮和第二磁轮的内侧轮面与壁面之间出现间隙，吸附力减小，吸附力的增大和减小部分抵消，有效减小了总吸附力的变化量。

(2)只有由电机驱动的第一磁轮和第二磁轮与壁面接触，没有引入其它运动阻力，保证了本发明的运动性能。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图；

图2 为本发明在平面上运动的示意图；

图3 为本发明在凸面上运动的示意图；

图4为图3中的A部放大图；