CN111216821B - 爬壁除锈机器人 - Google Patents

Abstract

爬壁除锈机器人，包括除锈集成机构和装在除锈集成机构上的附着部和除锈部，附着部有两个，其中第一附着部与第二附着部活动连接从而可沿行进方向相对运动，两个附着部作此相对运动并交替吸附从而使除锈集成机构实现行进。第一附着部先吸附在壁面上而第二附着部不吸附，除锈集成机构相对于第一附着部行进；然后第二附着部吸附而第一附着部不吸附，除锈集成机构相对于第二附着部行进，如此利用两个附着部交替吸附使除锈集成机构行进，从而带动爬壁除锈机器人行进。

Description

爬壁除锈机器人

技术领域

本发明涉及除锈作业领域，尤其是除锈机器人。

背景技术

目前，现有技术中可在竖壁面上行进的除锈机器人如公开号为208682970U的中国专利文献所示，其包括除锈部、磁铁和行进轮，除锈机器人通过磁铁吸附在壁面上以使行进轮和壁面之间有适当的摩擦力，从而能够通过行进轮来在竖壁面上行进。

发明内容

本发明旨在给出采用另一种行进机构的爬壁除锈机器人，该行进机构的技术构思不同于现有技术，其在待除锈面上的行进效果能够基本上现有行进机构的水平。

爬壁除锈机器人，包括除锈集成机构和装在除锈集成机构上的附着部和除锈部，附着部有两个，其中第一附着部与第二附着部活动连接从而可沿行进方向相对运动，两个附着部作此相对运动并交替吸附从而使除锈集成机构实现行进。

进一步地，包括机架，除锈集成机构有左、右两个，分别活动安装在机架的左右两侧，所述活动安装使除锈集成机构可侧向伸出和缩回，每个除锈集成机构装有所述的两个附着部。

进一步地，所述活动安装结构具体地：在机架上铰接有分别朝左、右伸出的一对左、右施力臂，左、右除锈集成机构分别安装在左、右施力臂上；行进方向为竖向，机架上装有升降件并为其配有驱动机构，升降件分别经左、右连杆连接左、右施力臂，驱动机构驱动升降件竖向移动则经连杆带动施力臂绕其与机架的铰接点摆动从而使除锈集成机构实现侧向伸出和缩回。

进一步地，所述的活动连接具体地，设有与第一附着部固定的沿行进方向的轨道，第二附着部与除锈部装在一起后固定设有主动轮，主动轮沿轨道行进。

进一步地，除锈部的除锈面和第二附着部的附着面这二者朝向相同。

进一步地，与第二附着部并列且同向地伸出有侧撑滚轮，第二附着部作沿行进方向的运动时侧撑滚轮的突出程度超过第二附着部。

进一步地，所述的两个附着部当中，第二附着部以可侧向伸缩的方式活动安装，第二附着部回缩以便作沿行进方向的运动。

进一步地，第一附着部和/或第二附着部为负压吸盘机构。

进一步地，第一附着部为负压吸盘机构并配有抽气机构，抽气机构配有多条气道并列地接到第一附着部，第一附着部为各条气道分别配有抽压孔，且不同气道的抽压孔在第一附着部内互不相通。

进一步地，所述的两个附着部朝向不同。

有益效果在于：第一附着部先吸附在壁面上而第二附着部不吸附，除锈集成机构相对于第一附着部行进；然后第二附着部吸附而第一附着部不吸附，除锈集成机构相对于第二附着部行进，如此利用两个附着部交替吸附使除锈集成机构行进，从而带动爬壁除锈机器人行进。

附图说明

图1为除锈机的整体示意图；

图2为除锈机器人的局部示意图；

图3为变形机构的示意图；

图4为背部吸盘的示意图；

图5为除锈部和变形机构的连接示意图。

图中：2、机架；3、皮带轮装置；4、升降件；5、第一螺母；6、连接杆；7、施力臂；8、辅助臂；9、升降电机；10、变形机构；20、除锈集成机构；21、除锈部；210、除锈弹头；22、侧吸盘；23、侧撑滚轮；24、伸缩电机；241、第二螺母；242、第二丝杠；243、基板；30、背部吸盘；31、行进电机；32、牵引环；33、轨道；34、主动轮；35、竖梁；36、抽压孔；37、连接板；370、螺孔。

具体实施方式

本发明给出的除锈机器人如图1所示，包括中间的变形机构10和一左一右两个除锈集成机构20，两个除锈集成机构20分别安装在变形机构10上，变形机构10可以通过自身形变从而带动两个除锈集成机构20共同侧向伸出和收拢(图中侧向指左右)，伸出后的两个除锈集成机构20能够对其各自朝向的待除锈面进行除锈。

按图1中的方向且变形机构10的具体结构如图3所示，变形机构10包括机架2和固装在机架2上的升降电机9，机架2内设有第一螺母5和竖向设置的第一丝杠(第一丝杠在图中被略去)，第一螺母5螺接在第一丝杠上；机架2的上端设有皮带轮装置3，升降电机9的输出端和皮带轮装置3联动，而第一丝杠的上端也和皮带轮装置3联动，故升降电机9可以通过皮带轮装置3来控制第一丝杠转动从而控制第一螺母5升降。机架2设有一对辅助臂8和一对施力臂7，机架2上端分别和两个辅助臂8的近端铰接，两个辅助臂8的远端一个朝左一个朝右；机架2下端分别和两个施力臂7的近端铰接，两个施力臂7的远端一个朝左一个朝右。第一螺母5的下端固接有升降件4，升降件4上设有一个远端朝右的连接杆6和一个远端朝左的连接杆6(远端朝左的连接杆6在图中被遮挡)，两个连接杆6的近端均铰接在升降件4上，两个施力臂7的中部分别铰接在两个连接杆6的远端上。远端朝右的辅助臂8和远端朝右的施力臂7为第一组，二者的远端都固接一个除锈集成机构20；而另外一个辅助臂8和另一个施力臂7为第二组，其二者的远端共同固接另一个除锈集成机构20。第一螺母5带动升降件4竖向上升时，升降件4带动两个连接杆6上升从而将两个施力臂7拉起，以使两个除锈集成机构20收拢，两个辅助臂8会随两个除锈集成机构20侧向收拢而上摆。同理，第一螺母5带动升降件4竖向下降时，两个连接杆6下降分别带动两个施力臂7下摆，从而使两个除锈集成机构20侧向伸出，两个辅助臂8随之下摆。(应说明，“侧向”指图1方向中的左右方向。)

如图2所示，以朝左的除锈集成机构20为例，除锈集成机构20包括上端的牵引环32、朝左的除锈部21、朝左的侧撑滚轮23，还包括在本实施例中作为第二附着部的侧吸盘22和作为第一附着部背部吸盘30，侧撑滚轮23并列于侧吸盘22且侧撑滚轮23的突出程度超过侧吸盘22。侧吸盘22是一个负压吸盘机构，其附着面上设有多个软质吸盘；背部吸盘30也为负压吸盘机构，但背部吸盘30的附着面上不设有软质吸盘，背部吸盘30配有抽气机构，抽气机构配有多条气道并列地接到背部吸盘30，如图4所示，背部吸盘30为各条气道分别配有抽压孔36，且不同气道的抽压孔36在背部吸盘30内互不相通。背部吸盘30的附着面是一个平面，即便待附着面并非平面导致只有部分抽压孔36贴紧住待附着面，由于每个抽压孔36都配有独立气道，所以只有部分抽压孔36紧贴被吸附面也能使背部吸盘30吸附住待附着面。当然，优选待附着面是平面，全部抽压孔36都紧贴住待附着面，这样吸附效果最好。侧吸盘22设置在一块基板243上，基板243上固设有伸缩电机24和第二螺母241，第二丝杠242螺接在第二螺母241上且第二丝杠242的左端部固接所述侧吸盘22，伸缩电机24可通过控制第二丝杠242和第二螺母241相对转动来控制侧吸盘22朝左伸出和朝右缩回(左、右是指图1所示方向中的左右，也即是侧吸盘22侧向伸出)，侧吸盘22随除锈集成机构20沿行进方向运动时侧吸盘朝右缩回，从而使侧吸盘22的突出程度不及侧撑滚轮23。背部吸盘30的背面设有轨道33，除锈部21和基板243通过竖梁35来相互固接且二者均设有主动轮34和行进电机31(除锈部21设置的主动轮34被行进电机31遮挡)，所述主动轮34安装在轨道33上，行进电机31驱动所述主动轮34转动以使主动轮34沿所述轨道33运动，从而带动侧吸盘22和除锈部21二者共同相对背部吸盘30活动(即侧吸盘22与背部吸盘30活动连接从而可沿行进方向相对运动)。除锈部21朝左的表面上设有多个除锈弹头210，除锈弹头210为现有技术，除锈弹头210配有气压驱动机构，当除锈弹头210被气压驱动机构驱动作往复升降运动时即可反复敲击待除锈面进行除锈，具体工作过程和工作原理可参照公布号为CN 209754923U的中国专利文献。朝左的除锈集成机构20中，除锈部21的右端固接辅助臂8的远端，基板243的右端固接施力臂7的远端。朝右的除锈集成机构20和朝左的除锈集成机构20部件结构基本对称。

本除锈机器人可以用于多种场合的除锈作业，例如仓室内壁、方管内壁除锈，以方管为例，工作过程如下：用一根牵引线绑紧牵引环32，将除锈机器人吊入竖设的方形内且使背部吸盘30接触方管的内背壁面；操作人员启动伸缩电机24使得一左一右两个侧吸盘22分别伸出直至侧吸盘22突出超过除锈部21的除锈弹头210，此举是为了避免除锈弹头210和侧吸盘22因意外触碰方管内壁而发生磨损；具体操作中，操作人员启动变形机构10的升降电机9使升降件4下降，迫使连接杆6带动集成除锈机构20伸出直至两个侧吸盘22抵在方管的内侧壁上，操作人员控制侧吸盘22吸住方管内侧壁并控制背部吸盘30吸住方管的内背壁面(通过侧吸盘22自带的控制阀来控制是否吸附)，此时除锈机器人位置固定，两个除锈部21分别朝向方管的左方内侧壁和右方内侧壁，操作人员控制左、右两个除锈部21分别对方管的左方内侧壁和右方内侧壁除锈，完成了对一段方管两个侧壁的除锈作业。下一步是调整除锈机器人的位置以便对下一段方管进行除锈作业，具体如下：操作人员控制侧吸盘22不再吸住方管的内侧壁后启动伸缩电机24使侧吸盘22缩回，此后除锈弹头210和侧吸盘22二者的突出程度都不及侧撑滚轮23，故由侧撑滚轮23抵在方管内侧壁上以避免磨损侧吸盘22上的软质吸盘(侧吸盘22的多个软质吸盘在是在前端，即图2的左向；优选方式是只有在侧吸盘22需相对方管作竖向运动时侧吸盘22才缩回，次优选方式是侧吸盘22、背部吸盘30二者中的一者相对于方管运动时侧吸盘22都缩回，这样设置的好处是操控比优选方式方便)，而因为背部吸盘30仍然吸住方管的内背壁面所以除锈机器人位置仍然固定，然后控制人员启动两个行进电机31使得两个主动轮34正向转动，从而带动侧吸盘22和除锈部21二者共同相对背部吸盘30沿方管移动，移动过程中除锈集成机构20通过侧撑滚轮23来与方管内壁滚动接触，直至侧吸盘22和除锈部21抵达下一段方管而背部吸盘30仍然留在上一段方管，此时操作人员关停行进电机31并启动伸缩电机24控制侧吸盘22重新伸出，以使两个侧吸盘22分别吸住方管的左方内侧壁和右方内侧壁，然后通过背部吸盘30自带的抽气机构(抽气机构在图中被略去)来控制背部吸盘30不再吸住方管的内背壁面，侧吸盘22和除锈部21二者连同除锈集成机构20的其他部件固定在下一段方管上，再启动行进电机31使主动轮34反向转动，就会使背部吸盘30朝下一段方管移动，(因背部吸盘30的附着面是一个平面而没有突起的软质吸盘，故背部吸盘30不容易发生磨损)最终整个除锈机器人都抵达下一段方管。操作人员关停行进电机31并通过所示抽气机构控制背部吸盘30吸住方管内背壁面，然后按照对上一段方管的除锈步骤对本截方管进行除锈。重复以上步骤，即可对整个方管的左方内侧壁和右方内侧壁完成除锈作业。要对方管内未被除锈的另外两个内侧壁进行除锈，只需将本除锈机器人沿方管的周向旋转90度，重复以上的除锈过程即可。牵引线除了吊入除锈机器人的作用外，还在除锈机器人行进至下一段方管时起到导向作用。单纯考虑行进时过程的话，侧吸盘22和背部吸盘30也可以改为电磁铁(电磁铁断电即可取消磁力，效果等同于负压吸盘机构通过不抽气来使软质吸盘不吸附在被吸附面)等。在除锈弹头工作时，侧吸盘22的负压吸盘机构作为第二附着部之余，由于其软质吸盘由弹性材料制成，故能够减少除锈部21传递到待除锈面的震动强度，软质吸盘作为了减震部件。单从减震的角度去考虑而不考虑定位功能，则为负压吸盘机构的侧吸盘可以改为弹性材料制成的缓冲垫。

为了适用于更多的场合，除锈集成机构20和变形机构10之间为可拆卸连接，如图5所示，施力臂7的远端铰接有连接板37，连接板37上开设有四个螺孔370，竖梁35上也开有四个位置对应的螺孔370(竖梁35上的螺孔370被连接板37遮挡)，操作人员用螺钉(螺钉在图中被略去)来使连接板37和竖梁35可拆卸地相互固接。将原有的除锈集成机构20换成其他规格的除锈集成机构即可适用于其他不同的场合。此外，还可以改为：将变形机构10和除锈集成机构20可拆卸连接后，可拆卸安装在其他形式的行进动力装置上(如直线运动机构)，方便模组化生产除锈集成机构20后，同样变形机构10和行进动力装置可以和不同除锈集成机构20组合安装使用。

Claims (6)

1.爬壁除锈机器人，包括除锈集成机构和装在除锈集成机构上的附着部和除锈部（21），其特征在于：附着部有两个，其中第一附着部与第二附着部活动连接从而可沿行进方向相对运动，两个附着部作此相对运动并交替吸附从而使除锈集成机构实现行进；包括机架（2），除锈集成机构有左、右两个，分别活动安装在机架（2）的左右两侧，所述活动安装使除锈集成机构可侧向伸出和缩回，每个除锈集成机构装有所述的两个附着部；所述活动安装结构具体地：在机架（2）上铰接有分别朝左、右伸出的一对左、右施力臂（7），左、右除锈集成机构（20)分别安装在左、右施力臂（7）上；行进方向为竖向，机架上装有升降件（4）并为其配有驱动机构，升降件（4）分别经左、右连杆（6）连接左、右施力臂（7），驱动机构驱动升降件（4）竖向移动则经连杆（6）带动施力臂（7）绕其与机架（2）的铰接点摆动从而使除锈集成机构（20）实现侧向伸出和缩回；所述的活动连接具体地，设有与第一附着部固定的沿行进方向的轨道（33），第二附着部与除锈部（21）装在一起后固定设有主动轮（34），主动轮沿轨道（33）行进；与第二附着部并列且同向地伸出有侧撑滚轮，第二附着部作沿行进方向的运动时侧撑滚轮的突出程度超过第二附着部。

2.如权利要求1所述的爬壁除锈机器人，其特征在于：除锈部的除锈面和第二附着部的附着面这二者朝向相同。

3.如权利要求1所述的爬壁除锈机器人，其特征在于：所述的两个附着部当中，第二附着部以可侧向伸缩的方式活动安装，第二附着部回缩以便作沿行进方向的运动。

4.如权利要求1所述的爬壁除锈机器人，其特征在于：第一附着部和/或第二附着部为负压吸盘机构。

5.如权利要求4所述的爬壁除锈机器人，其特征在于：第一附着部为负压吸盘机构并配有抽气机构，抽气机构配有多条气道并列地接到第一附着部，第一附着部为各条气道分别配有抽压孔，且不同气道的抽压孔在第一附着部内互不相通。

6.如权利要求1所述的爬壁除锈机器人，其特征在于：所述的两个附着部朝向不同。