[实用新型]一种可攀爬金属表面和水面漂浮前进的车轮结构

说明书

本实用新型提出一种可攀爬金属表面和水面漂浮前进的车轮结构，车轮倚靠磁性吸附的方式实现壁面攀爬功能，磁铁位于车轮外圈的一个环形空腔内，无论在任何地形情况下，磁铁都始终处于离金属表面最近的位置，极大提升了机器人对地形的适应能力；而且进一步为了满足水面漂浮前进的需求，通过对环形空腔体积的设计以提供相应浮力，并在车轮上设计了螺旋桨结构，使机器人具备水面漂浮前进的能力。该结构具备质量轻，体积小，可靠性高的特点，尤其适用于小型侦察类机器人。

技术领域

本实用新型涉及机器人设备技术领域，具体为一种机器人用的车轮结构，能够适应不平整和不规则的金属垂直面攀爬需求，以及在水面漂浮前进的需求。

背景技术

侦察机器人一直是机器人行业研究的重要方向之一，其不仅在军用和警用方面有很大的应用市场和前景，在民用方面也有很大的潜力。常见的侦察机器人多为地面爬行结构，很难在垂直表面攀爬并进行侦察，尤其对于不太平整和规则的垂直面，如何在这类垂直面上攀爬，一直以来是攀爬机器人需要解决的重点和难点问题。

针对金属表面的攀爬，目前主要的设计方向是磁性吸附和真空吸附两大类，真空吸附机器人结构相对复杂，体积大，负载能力有限，对地形的要求较高，很难用于侦察机器人，因此当前侦察机器人主要采用磁性吸附的方式实现金属表面的攀爬。在实际的应用中，会遇到各种形状的金属表面，比如圆弧形，带转角形状等，且金属表面经常还会有各种焊缝，这些对机器人的磁吸附效果有很大的影响。因此有必要设计一款能够适应不同形状金属表面的机器人车轮结构。

此外，侦察机器人在工作过程中，经常会遇到涉水前进的情况，可以在实现机器人车轮具备复杂金属表面攀爬能力的基础上，进一步设计使其还具备水面漂浮前进的能力。

发明内容

首先针对侦察机器人在复杂金属表面攀爬的需求，本实用新型提供了一种车轮结构，车轮倚靠磁性吸附的方式实现壁面攀爬功能，磁铁位于车轮外圈的一个环形空腔内，无论在任何地形情况下，磁铁都始终处于离金属表面最近的位置，极大提升了机器人对地形的适应能力；而且进一步为了满足水面漂浮前进的需求，通过对环形空腔体积的设计以提供相应浮力，并在车轮上设计了螺旋桨结构，使机器人具备水面漂浮前进的能力。该结构具备质量轻，体积小，可靠性高的特点，尤其适用于小型侦察类机器人。

本实用新型的技术方案为：

所述一种车轮结构，包括车轮壳体和车轮组装机构；所述车轮组装机构处于车轮壳体中心位置，用于实现车轮与外部轮轴连接，并实现外部轮轴通过车轮组装机构带动车轮转动；

所述车轮壳体具有环形空腔；所述车轮壳体采用满足结构强度要求的非磁性材质；

所述环形空腔内表面为光滑无障碍表面；所述环形空腔内放置有永磁铁，永磁铁能够随车轮滚动而在环形空腔内移动。

进一步的，所述车轮壳体中环形空腔部位的外圈面以及靠近外圈面的内侧面部位的结构厚度取满足结构强度要求的最小值。

进一步的，所述永磁铁采用块状永磁铁或采用若干巴克球永磁铁。

进一步的，所述块状永磁铁表面进行了光滑处理，并对尖锐的边缘和角度进行圆角或倒角处理。

进一步的，所述块状永磁铁采用长方体形式的永磁铁，且其最大长度不大于环形空腔外圈面部位的母线长度。

进一步的，所述块状永磁铁采用截面轮廓与环形空腔内壁能够贴合的永磁铁。

进一步的，车轮组装机构中的结构采用满足结构强度要求的非磁性材质。

进一步的，所述车轮壳体的外侧盖上采用可拆装连接结构同轴安装有螺旋桨；所述车轮壳体的环形空腔为密封空腔；所述螺旋桨能够随车轮同步转动。

进一步的，所述螺旋桨具有螺旋桨轴和桨叶，多片桨叶沿周向均匀布置在螺旋桨轴表面，桨叶与螺旋桨轴采用一体加工成型或单独加工后再固定连接。