本發(fā)明涉及大型金屬結構表面的爬壁機器人，具體地說是一種變軸距磁吸爬壁機器人，可用于完成大型金屬結構表面的作業(yè)任務。
背景技術：
1、橋(門)機等大型金屬結構，因其長期化學腐蝕、交變應力等作用極易產生表面銹蝕，定期對其表面開展防腐作業(yè)已成為保障設備安全穩(wěn)定運行的重要舉措。目前，傳統的檢修作業(yè)方案多為搭設腳手架方式，建立作業(yè)平臺，作業(yè)人員通過人工方式對擬防腐表面進行預處理；防腐完成后還要進行腳手架的拆除，腳手架使用過程中的安全管理壓力大，高處作業(yè)較多，整個施工作業(yè)過程中風險較高，甚至有些部位因腳手架限制難以到達。為此，研制可在大型金屬結構表面運行的爬壁機器人，能有效地完成各種作業(yè)任務，對提高作業(yè)效率具有重大意義。
技術實現思路
1、為了解決大型金屬結構表面作業(yè)需搭設腳手架的難題，滿足對金屬結構表面檢修作業(yè)等工作的需求，本發(fā)明的目的在于提供一種可在大型金屬結構表面爬行的變軸距磁吸爬壁機器人。
2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、本發(fā)明包括變軸距機構、行走機構及轉向機構，其中變軸距機構包括前固定板、后固定板、支撐軸及變軸距動力源，所述前固定板與后固定板通過支撐軸相連，所述前固定板或后固定板與支撐軸連動，所述后固定板或前固定板與支撐軸轉動連接；所述前固定板的兩端及后固定板的兩端均安裝有行走機構，所述前固定板兩端的行走機構通過安裝在前固定板上的轉向機構連接、且同步在金屬壁面上吸附并行走，所述后固定板兩端的行走機構通過安裝在后固定板上的轉向機構連接、且同步在金屬壁面上吸附并行走。
4、其中：所述變軸距機構還包括軸承支撐座及軸安裝座，所述前固定板與支撐軸相連的一側設有軸安裝座，所述后固定板與支撐軸相連的一側設有軸承支撐座，所述軸安裝座的兩側均設有軸承支撐座，所述支撐軸由軸安裝座及軸承支撐座穿過，所述支撐軸與軸安裝座緊固連接，所述支撐軸通過軸承與軸承支撐座轉動連接。
5、所述軸承包括推力軸承及深溝球軸承，所述軸承支撐座的一端內部通過深溝球軸承與支撐軸轉動連接，所述軸承支撐座的另一端與軸安裝座之間設有推力軸承，所述推力軸承的一側由軸承支撐座的另一端支撐，所述推力軸承的另一側固定在軸安裝座上；所述軸承支撐座一端的端面上分別安裝有用于固定深溝球軸承的軸承端蓋及用于固定支撐軸的支撐軸端蓋。
6、所述變軸距動力源包括變軸距電機及變軸距減速機，所述變軸距減速機安裝在后固定板上，所述支撐軸由變軸距減速機穿過，并與所述變軸距減速機的輸出孔固接，所述變軸距電機與變軸距減速機的輸入端相連。
7、所述行走機構包括驅動輪底座、驅動動力源、驅動輪、磁輪電機、磁輪軸、磁輪及磁輪支撐座，所述驅動輪底座的上端與前固定板或后固定板轉動連接，并與所述轉向機構相連，所述驅動輪底座下端內部設有驅動輪，所述驅動輪的一側與驅動輪底座的一側轉動連接，并與固定在所述驅動輪底座一側的驅動動力源連接，所述驅動輪底座的另一側固接有磁輪電機，所述驅動輪的內部分別設有磁輪軸、磁輪及磁輪支撐座，所述磁輪電機的輸出軸與磁輪軸相連，所述磁輪安裝在磁輪軸上、并與磁輪軸連動，所述磁輪軸的兩端分別安裝在兩個磁輪支撐座上，兩個所述磁輪支撐座分別與驅動輪轉動連接，靠近所述磁輪電機的磁輪支撐座與驅動輪底座的另一側轉動連接。
8、所述磁輪為扇形磁性輪，扇形方向僅朝向需要吸附的金屬壁面，通過所述磁輪電機帶動磁輪旋轉，能夠改變所述行走機構的吸附方向。
9、所述驅動輪底座的上端通過深溝球軸承及推力軸承與前固定板或后固定板轉動連接，所述深溝球軸承保證行走機構能夠繞驅動輪底座的上端旋轉，所述推力軸承能夠保證深溝球軸承在軸向方向不承受力。
10、所述轉向機構包括轉向電機、輸出齒輪、輸入齒輪、輸入帶輪、輸出帶輪及傳動帶，所述轉向電機固定在前固定板或后固定板上，所述轉向電機的輸出端連接有輸出齒輪，所述輸入齒輪和輸入帶輪同軸且均與前固定板或后固定板上的一個行走機構相連，所述輸出帶輪與前固定板或后固定板上的另一個行走機構相連，所述輸出齒輪與輸入齒輪形成齒輪嚙合副，所述輸出帶輪與輸入帶輪通過傳動帶連接。
11、所述輸出齒輪的一側與轉向電機的輸出軸相連，所述輸出齒輪的另一側與前固定板或后固定板轉動連接。
12、所述支撐軸通過變軸距動力源驅動旋轉，改變所述前固定板與后固定板之間的相對角度，進而改變所述前固定板上行走機構與后固定板上行走機構之間的軸距。
13、本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：
14、1.本發(fā)明可用于多種金屬結構表面的檢測、防腐等任務，在金屬結構表面全方位行走自如，具有模塊化、結構緊湊簡單輕便、運動靈活、適應性廣泛，易于安裝、操控精度高的特點。
15、2.本發(fā)明轉向機構通過傳動帶將前后各自的兩個行走機構連接，兩個行走機構轉向同步，可隨時改變運動方向，整個機器人運動靈活。
16、3.本發(fā)明的扇形磁輪在不改變與金屬壁面吸附力的前提下，一方面，減輕了重量，減小機器人的負載；另一方面，通過扇形磁輪旋轉，改變吸附方向，可實現與金屬壁面的吸附和脫離。
17、4.本發(fā)明變軸距機構可改變前后輪之間的軸距，實現跨越外90度金屬壁面的目標。
1.一種變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：包括變軸距機構(1)、行走機構(2)及轉向機構(3)，其中變軸距機構(1)包括前固定板(4)、后固定板(5)、支撐軸(8)及變軸距動力源，所述前固定板(4)與后固定板(5)通過支撐軸(8)相連，所述前固定板(4)或后固定板(5)與支撐軸(8)連動，所述后固定板(5)或前固定板(4)與支撐軸(8)轉動連接；所述前固定板(4)的兩端及后固定板(5)的兩端均安裝有行走機構(2)，所述前固定板(4)兩端的行走機構(2)通過安裝在前固定板(4)上的轉向機構(3)連接、且同步在金屬壁面上吸附并行走，所述后固定板(4)兩端的行走機構(2)通過安裝在后固定板(5)上的轉向機構(3)連接、且同步在金屬壁面上吸附并行走。
2.根據權利要求1所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述變軸距機構(1)還包括軸承支撐座(9)及軸安裝座(27)，所述前固定板(4)與支撐軸(8)相連的一側設有軸安裝座(27)，所述后固定板(5)與支撐軸(8)相連的一側設有軸承支撐座(9)，所述軸安裝座(27)的兩側均設有軸承支撐座(9)，所述支撐軸(8)由軸安裝座(27)及軸承支撐座(9)穿過，所述支撐軸(8)與軸安裝座(27)緊固連接，所述支撐軸(8)通過軸承與軸承支撐座(9)轉動連接。
3.根據權利要求2所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述軸承包括推力軸承(28)及深溝球軸承(29)，所述軸承支撐座(9)的一端內部通過深溝球軸承(29)與支撐軸(8)轉動連接，所述軸承支撐座(9)的另一端與軸安裝座(27)之間設有推力軸承(28)，所述推力軸承(28)的一側由軸承支撐座(9)的另一端支撐，所述推力軸承(28)的另一側固定在軸安裝座(27)上；所述軸承支撐座(9)一端的端面上分別安裝有用于固定深溝球軸承(29)的軸承端蓋(10)及用于固定支撐軸(8)的支撐軸端蓋(11)。
4.根據權利要求1所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述變軸距動力源包括變軸距電機(6)及變軸距減速機(7)，所述變軸距減速機(7)安裝在后固定板(5)上，所述支撐軸(8)由變軸距減速機(7)穿過，并與所述變軸距減速機(7)的輸出孔固接，所述變軸距電機(6)與變軸距減速機(7)的輸入端相連。
5.根據權利要求1所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述行走機構(2)包括驅動輪底座(12)、驅動動力源、驅動輪(15)、磁輪電機(16)、磁輪軸(17)、磁輪(18)及磁輪支撐座(19)，所述驅動輪底座(12)的上端與前固定板(4)或后固定板(5)轉動連接，并與所述轉向機構(3)相連，所述驅動輪底座(12)下端內部設有驅動輪(15)，所述驅動輪(15)的一側與驅動輪底座(12)的一側轉動連接，并與固定在所述驅動輪底座(12)一側的驅動動力源連接，所述驅動輪底座(12)的另一側固接有磁輪電機(16)，所述驅動輪(15)的內部分別設有磁輪軸(17)、磁輪(18)及磁輪支撐座(19)，所述磁輪電機(16)的輸出軸與磁輪軸(17)相連，所述磁輪(18)安裝在磁輪軸(17)上、并與磁輪軸(17)連動，所述磁輪軸(17)的兩端分別安裝在兩個磁輪支撐座(19)上，兩個所述磁輪支撐座(19)分別與驅動輪(15)轉動連接，靠近所述磁輪電機(16)的磁輪支撐座(19)與驅動輪底座(12)的另一側轉動連接。
6.根據權利要求5所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述磁輪(18)為扇形磁性輪，扇形方向僅朝向需要吸附的金屬壁面，通過所述磁輪電機(16)帶動磁輪(18)旋轉，能夠改變所述行走機構(2)的吸附方向。
7.根據權利要求5所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述驅動輪底座(12)的上端通過深溝球軸承及推力軸承與前固定板(4)或后固定板(5)轉動連接，所述深溝球軸承保證行走機構(2)能夠繞驅動輪底座(12)的上端旋轉，所述推力軸承能夠保證深溝球軸承在軸向方向不承受力。
8.根據權利要求1所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述轉向機構(3)包括轉向電機(20)、輸出齒輪(22)、輸入齒輪(23)、輸入帶輪(24)、輸出帶輪(25)及傳動帶(26)，所述轉向電機(20)固定在前固定板(4)或后固定板(5)上，所述轉向電機(20)的輸出端連接有輸出齒輪(22)，所述輸入齒輪(23)和輸入帶輪(24)同軸且均與前固定板(4)或后固定板(5)上的一個行走機構(2)相連，所述輸出帶輪(25)與前固定板(4)或后固定板(5)上的另一個行走機構(2)相連，所述輸出齒輪(22)與輸入齒輪(23)形成齒輪嚙合副，所述輸出帶輪(25)與輸入帶輪(24)通過傳動帶(26)連接。
9.根據權利要求8所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述輸出齒輪(22)的一側與轉向電機(20)的輸出軸相連，所述輸出齒輪(22)的另一側與前固定板(4)或后固定板(5)轉動連接。
10.根據權利要求1所述的變軸距磁吸爬壁機器人，其特征在于：所述支撐軸(8)通過變軸距動力源驅動旋轉，改變所述前固定板(4)與后固定板(5)之間的相對角度，進而改變所述前固定板(4)上行走機構(2)與后固定板(5)上行走機構(2)之間的軸距。