CN110341828B - 一种曲面行走装置及其磁力清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种曲面行走装置及其磁力清洗机器人，属于清洗机器人领域，其中，曲面行走装置包括：小车本体；驱动装置，安装在小车本体上，用于驱动车轮转动；小车本体包括：车架，为至少两组，至少两组车架相对布置在小车本体的宽度方向上且通过铰接件铰接相连。本发明提供的曲面行走装置，使车架可以沿铰接件的轴线方向进行转动，来适应曲率半径不同的工作面，保证磁力清洗机器人能有效地与工作面贴合，稳固地进行清洗工作。

Description

一种曲面行走装置及其磁力清洗机器人

技术领域

本发明涉及清洗机器人技术领域，具体涉及一种曲面行走装置及其磁力清洗机器人。

背景技术

风力发电作为重要清洁能源成为低碳经济时代优先发展的选择，风力发电机组群的数量不断增加。受野外长期风吹日晒、砂砾摩擦、盐碱侵蚀等影响，风电塔筒外壁出现脱漆甚至锈蚀现象，不仅使影响美观甚至可能危及风机运行安全，故风电塔筒需要清理。传统的清洗方式依赖于清洗人员进行手工清洗，这种清洗方式不仅费时费力，并且清洗不彻底，也不安全。

现有的爬壁清洗机器人包括相连接的机器人主体、履带装置和清洗装置，履带装置包括驱动轮、履带件和磁性装置，磁性装置设置在履带件的表面，履带件通过磁性装置能够吸附在工作面上，另外，履带件套设在驱动轮上并与驱动轮啮合，驱动轮用于带动履带件运转，从而使履带装置能够在工作面上行走，进而带动机器人主体沿工作面移动带动清洗装置完成清洗工作。

然而，现有的爬壁机器人在曲面上行走时，不能适应曲率半径不同的曲面，从而使磁性装置无法与工作面有效贴合，从而降低磁性装置对工作面的吸附力，使履带面容易脱离工作面，降低爬壁机器人使用的可靠性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的爬壁机器人不能适应曲率半径不同的工作面的缺陷，从而提供一种曲面行走装置及其磁力清洗机器人。

为了解决上述技术问题，本发明提供的曲面行走装置，包括：

小车本体；

驱动装置，安装在所述小车本体上，用于驱动车轮转动；

所述小车本体包括：

车架，为至少两组，至少两组所述车架相对布置在所述小车本体的宽度方向上且通过铰接件铰接相连。

作为优选方案，相邻的所述车架之间设有驱动件，所述驱动件向所述车架施加使其与工作面相贴合的偏压力。

作为优选方案，所述车架具有两组，分别设置在所述小车本体的两侧。

作为优选方案，两组所述车架的内侧面的中部且靠近工作面的一侧设有连接轴，所述连接轴通过所述铰接件铰接。

作为优选方案，所述驱动件为推杆，所述推杆的两端分别与相邻的所述车架的内侧面铰接相连，驱动两组所述车架相向或相背移动。

作为优选方案，所述推杆设置在相邻的所述车架其内侧面，远离所述工作面的位置。

作为优选方案，所述推杆为电动油缸，通过铰座安装于两组所述车架之间，所述铰座固定在所述车架内侧面的中部。

作为优选方案，所述车轮具有四个，均为麦克纳姆轮，分别安装于所述车架的前后两端。

作为优选方案，所述驱动装置为电动机，具有四个，分别安装在所述车架的内侧面上且与所述麦克纳姆轮相对设置。

本发明提供的一种磁力清洗机器人，包括上述方案中任一项所述的曲面行走装置。

作为优选方案，还包括：

吸附装置，具有两组，分别设于两组所述车架上，并位于每组所述车架上固定的两个所述麦克纳姆轮之间，用于将所述小车本体吸附在所述工作面上；

清扫装置，位于所述小车本体的前端，对所述工作面进行清理。

所述吸附装置为永磁磁体。

所述清扫装置包括：

清扫支架，一端与所述车架连接，另一端与清扫刷底座连接；

清扫刷装置，具有多个，布于所述清扫刷底座上，用于对所述工作面进行清扫；

回收装置，与所述清扫刷底座相连，用于清理污液的回收处理；

上水系统，与所述清扫刷底座连接，用于在所述工作面上喷洒清洗剂。

所述清扫支架包括：

横杆，一端通过关节轴承与所述车架上伸出的连接板固定连接，另一端通过关节轴承与所述连接板浮动连接。

竖杆，具有两个，一端垂直固定在所述横杆上，另一端与所述清扫刷底座的上表面倾斜固定；

电动推杆，一端铰接在所述小车本体前端面的中心位置，另一端与所述清扫刷底座铰接。

所述清扫刷装置包括：

清扫刷，与减速电机的输出轴相连；

减速电机，通过所述输出轴的端面连接在安装板上，所述安装板的侧面通过调节螺栓与框架一连接，所述框架一的顶面通过螺栓与框架二连接；

弹簧，与所述螺栓连接，提供所述减速电机保持在工作位置的正压力。

所述回收装置包括：

收集槽，安装在所述清扫刷底座且靠近所述小车本体一侧的边缘上；

收集刮刀，设于靠近所述工作面一侧的所述收集槽边缘上；

回收收集管，与所述收集槽的中部连接，用来排出所述收集槽内部的污液。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的曲面行走装置，通过驱动装置带动小车本体上的车轮转动实现行走动作，其中小车本体上包括至少两组车架，相对布置在小车本体的宽度方向上且通过铰接件铰接相连，车架可以围绕所述铰接件的轴线转动，从而带动小车本体来适应曲率半径不同的工作曲面，保证小车本体能够稳固地运行在工作面。

2.本发明提供的曲面行走装置，相邻的车架之间安装的驱动件提供偏压力，驱动车架弯曲成与工作面相贴合的弧面，这种偏压力分散了车架在竖直方向上的部分压力，在保证车架与工作面贴合的同时，使运行阻力最小。

3.本发明提供的曲面行走装置，车架具有两组，分别设置在小车本体的两侧，增加了行走装置整体的宽度，也就增加了其在工作面上受力点间的距离，这样使整体装置的受力更加均匀，运行更加稳定。

4.本发明提供的曲面行走装置，两组车架的内侧面的中部且靠近工作面的一侧设有连接轴，并通过铰接件铰接，使两组车架对称布置在铰接件的两侧，两组车架在受到外力作用时可以沿铰接件的轴线平稳转动，保证整体行走装置平稳运动。

5.本发明提供的曲面行走装置，驱动件为推杆，其两端分别与相邻车架的内侧面铰接相连，驱动两组车架相向或相背移动，推杆结构简单，安装方便，利用其水平推力使车架形成的弧面与工作面有效贴合。

6.本发明提供的曲面行走装置，推杆设置在相邻车架的内侧面，且远离工作面的位置，这样使用较小行程的推杆就可以满足工作需求，不仅使整体装置的结构更加紧凑，而且节省费用。

7.本发明提供的曲面行走装置，推杆为电动油缸，通过铰座安装于两组车架之间，其中铰座固定在车架内侧面的中部，电动油缸利用伺服电机的闭环控制特性，很方便地实现对推力、速度和位置的精密控制，保证车架有效的与工作面进行贴合。

8.本发明提供的曲面行走装置，车轮均为麦克纳姆轮，分别安装在车架的前后两端，麦克纳姆轮不仅结构紧凑，还可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等全方位移动功能，能带动曲面行走装置在工作面上灵活运行。

9.本发明提供的曲面行走装置，驱动装置为电动机，具有四个，分别在车架的内侧面上，且与麦克纳姆轮相对设置，四个电动机分别与四个麦克纳姆轮配合安装，可以有效保证四个轮子同步运行。

10.本发明提供的一种磁力清洗机器人，由于具有上述方案中任一项所述的曲面行走装置，因此具有上述方案中任一项所述的优点。

11.本发明提供一种磁力清洗机器人，还包括：吸附装置和清扫装置，其中吸附装置具有两组，分别设置在对应的两组车架上，并位于2个麦克纳姆轮之间，使小车本体吸附在工作面上；清扫装置位于小车本体的前端，用来清理工作面；两组吸附装置对称布置在两组车架上，小车本体受到均衡的磁力作用，保证其沿预定轨迹带动清扫装置对工作面进行有效的清理工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的磁力清洗机器人的结构示意图；

图2为曲面行走装置与其工作面配合结构的主视图；

图3为清扫装置的结构示意图；

图4为清扫刷装置沿其前后对称面方向的剖视图。

附图标记说明：

1、小车本体；2、车架；3、连接轴；4、铰接件；5、电动油缸；6、铰座；7、麦克纳姆轮；8、电动机；9、吸附装置；10、清扫装置；11、清扫支架；12、清扫刷底座；13、清扫刷装置；14、横杆；15竖杆；16、连接板；17电动推杆；18、清扫刷；19、减速电机；20、框架一；21、框架二；22、弹簧；23、安装板；24、调节螺栓；25、螺栓；26、收集槽；27、收集刮刀；28、回收收集管；29、工作面；30、关节轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的曲面行走装置，用于使如图2所示的机架2贴合工作面29进行运动；其中车架2具有两组，分别安装于小车本体1的两侧；在所述车架2的内侧面的中部且靠近工作面29的一侧上安装连接轴3，所述连接轴3通过铰接件4相连；每组车架2内侧面均固定有一个铰座6，电动油缸5通过所述铰座6连于两组车架2之间，且设置在远离工作面29的一侧，这样可以使用行程较短的电动油缸5就可以达到工作目的；电动油缸5利用其伺服电机的闭环控制特性，精确控制活塞杆伸缩来驱动两组车架2沿所述铰接件4的轴线方向相向或相背移动，同时，两根连接轴3之间形成的角度也随之变化，使两组所述车架2形成与工作面29相贴合的连接面，并为车架2提供与工作面29相贴合的偏压力；这样通过电动油缸5的伸缩可以使小车本体1来实时适应曲率半径不同的工作面，保证与工作面时刻贴紧配合、稳固地运行在工作面。

如图2所示，每组所述车架2的前后两端均设有麦克纳姆轮7，所述的麦克纳姆轮7具有可以实现全方位移动的功能，能带动小车本体1在工作面上灵活运行；在车架2的内侧面上设有电动机8，所述电动机8共有四个，分别与所述的四个麦克纳姆轮7相对布置，来驱动四个所述麦克纳姆轮7同步运转。

如图1所示，本发明提供的磁力清洗机器人，还包括吸附装置9和清扫装置10。所述的吸附装置9具有两组，分别设于两组车架2上，并位于每组车架2上所固定的两个麦克纳姆轮7之间，将小车本体1吸附在工作面29上，其中吸附装置采用永磁磁体，所述永磁磁体的造价低且对周围环境影响较小；所述的清扫装置10安装在小车本体1的前端，用来对工作面29进行清理。

如图3所示，清扫装置10包括清扫支架11、清扫刷装置13、回收装置及上水系统这四个部分。

如图3所示，清扫刷支架11包括：横杆14、竖杆15和电动推杆17构成；横杆14，一端通过关节轴承30与车架2的边缘处伸出的连接板16固定连接，另一端通过关节轴承30与所述连接板16浮动连接，这种连接方式可以避免清扫刷支架11在车架2的角度在发生改变时出现卡死现象；竖杆15，具有两根，一端垂直固定在所述横杆14上，另一端与清扫刷底座12的上表面倾斜固定；电动推杆17，一端铰接在小车本体1前端面的中心位置，另一端与所述清扫刷底座12铰接，由所述电动推杆17伸缩来带动清扫装置10俯仰提升，来实现对工作面29的清扫工作。

上水系统，与所述清扫刷底座12连接，用于在所述工作面上喷洒清洗剂，配合清扫刷装置13对工作面进行清洗。

如图3所示，回收装置与清洗刷底座12相连，包括:收集槽26、收集刮刀27以及回收收集管28；所述的收集槽26，安装在所述清扫刷底座12且靠近所述小车本体1一侧的边缘上，用来收集清洗产生的污液，避免污液逆流再次污染工作面；所述的收集刮刀27，设于靠近所述工作面29一侧的收集槽26的边缘上，在进行清扫工作时，收集刮刀27压在工作面上，防止污液流淌到收集槽26的外部；所述回收收集管28，安装在所述收集槽26的中部，用来对所述收集槽26内部的污液进行回收。

如图3所示，清扫刷装置13，具有多个，布于所述清扫刷底座12上，用于对所述工作面29进行清扫。所述的清扫刷装置13包括：清扫刷18、减速电机19及弹簧22；清扫刷18，与减速电机的输出轴相连，通过输出轴的转动带动清扫刷18实现旋转清扫；减速电机19，通过所述输出轴的端面连接在安装板23上，所述安装板23的侧面通过调节螺栓24与框架一20连接，所述框架一20的顶面通过螺栓25与框架二21连接；弹簧22与所述螺栓25连接，提供所述减速电机19保持在工作位置的正压力；其中所述清扫刷18的位置可以进行调节来适应曲率半径不同的工作面29，调节方式如下：通过对所述螺栓25顶部的螺母上下调节，改变所述清扫刷18在径向方向上的位置；对所述调节螺栓24进行微调，改变所述清扫刷18切向方向的位置，来适应工作面的曲率。

工作原理：通过调节两侧车架沿铰接件的轴线方向转动的角度，来使小车本体适应曲率半径不同的工作面，保证磁力清洗机器人能有效地与工作面贴合，稳固地进行清洗工作。

当然，本发明申请对驱动曲面行走装置其机架2与工作面29相贴合的方式不做具体限制，在其它实施例中，上述机架2的连接轴3与驱动电机相连，驱动电机驱动两根相邻的连接轴3以铰接件4转动点转动至与工作面相贴合的位置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种曲面行走装置，其特征在于，包括：

小车本体(1)；

驱动装置，安装在所述小车本体(1)上，用于驱动车轮转动；

所述小车本体(1)包括：

车架(2)，具有两组，分别设置在所述小车本体(1)的两侧且通过铰接件(4)铰接相连；所述车架(2)之间设有驱动件，所述驱动件向所述车架(2)施加使其与工作面(29)相贴合的偏压力；

所述驱动件为推杆，所述推杆的两端分别与相邻的所述车架(2)的内侧面铰接相连，驱动两组所述车架(2)相向或相背移动。

2.根据权利要求1所述的曲面行走装置，其特征在于，两组所述车架(2)的内侧面的中部且靠近工作面(29)的一侧设有连接轴(3)，所述连接轴(3)通过所述铰接件(4)铰接。

3.根据权利要求1所述的曲面行走装置，其特征在于，所述推杆设置在相邻的所述车架(2)其内侧面，远离所述工作面(29)的位置。

4.根据权利要求1所述的曲面行走装置，其特征在于，所述推杆为电动油缸(5)，通过铰座(6)安装于两组所述车架(2)之间，所述铰座(6)固定在所述车架(2)内侧面的中部。

5.根据权利要求1所述的曲面行走装置，其特征在于，所述车轮具有四个，均为麦克纳姆轮(7)，分别安装于所述车架(2)的前后两端。

6.根据权利要求5所述的曲面行走装置，其特征在于，所述驱动装置为电动机(8)，具有四个，分别安装在所述车架(2)的内侧面上且与所述麦克纳姆轮(7)相对设置。

7.一种磁力清洗机器人，其特征在于，具有权利要求1～6中任一项所述的曲面行走装置。

8.根据权利要求7所述磁力清洗机器人，其特征在于，还包括：吸附装置(9)，具有两组，分别设于两组所述车架(2)上，所述曲面行走装置的车轮具有四个，均为麦克纳姆轮(7)，分别安装于所述车架(2)的前后两端；所述吸附装置(9)位于每组所述车架(2)上固定的两个所述麦克纳姆轮(7)之间，用于将所述小车本体(1)吸附在所述工作面(29)上；

清扫装置(10)，位于所述小车本体(1)的前端，对所述工作面(29)进行清理。

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