本實用新型涉及一種可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機器人，屬于特種機器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
在核能、船舶、化工、風(fēng)電等行業(yè)，廣泛存在導(dǎo)磁體金屬外壁。這些壁面經(jīng)長期風(fēng)吹日曬、鹽堿侵蝕、灰塵粘附、砂礫摩擦，表面會出現(xiàn)污垢、脫漆，乃至銹蝕等現(xiàn)象。這些問題不僅影響美觀，而且可能危及壁面本體的安全運行，不能滿足安全、清潔的工業(yè)管理要求。目前，上述壁面的清洗、除銹、補漆和檢修等工作大都采用人工作業(yè)方式，存在高危、低效、高成本等問題。爬壁機器人是特種機器人中的一個重要類別，可廣泛應(yīng)用于上述情形中的運維與檢修工作，代替人工作業(yè)，提高工作效率、降低作業(yè)成本。吸附和行走是爬壁機器人的兩大基本功能，目前工業(yè)中廣泛采用的吸附方式有磁力吸附和負(fù)壓吸附，常用的行走方式包含履帶式、輪式和足式。上述吸附方式和行走方式的不同組合，可以形成多種爬壁機器人設(shè)計方式。鑒于工況特殊，應(yīng)用于前述情形下的爬壁機器人，需要具備靈活轉(zhuǎn)向和適度越障能力，同時還需有較大負(fù)載能力。而現(xiàn)有的大多數(shù)爬壁機器人在這些方面并不能很好的滿足工況需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種具備靈活轉(zhuǎn)向能力和適度越障能力的可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機器人。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種可任意轉(zhuǎn)向的履帶式爬壁機器人，其特征在于：它包括機架，在所述機架的底部設(shè)置有四個轉(zhuǎn)向電機，每一所述轉(zhuǎn)向電機的輸出端均與一個伸縮缸緊固連接，所述伸縮缸的輸出端與一個履帶組件緊固連接；所述履帶組件包括橡膠履帶和多個與所述履帶緊固連接的磁吸附單元，所述磁吸附單元包括圓柱形永磁體、左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊、下隔磁塊和舵機，所述圓柱形永磁體轉(zhuǎn)動設(shè)置在由所述左軛鐵、右軛鐵、上隔磁塊和下隔磁塊合圍成的空心筒中，所述空心筒的一端緊固連接有后蓋板，所述舵機的輸出端通過聯(lián)軸器與所述圓柱形永磁體連接；所述舵機具有0°和90°兩個角度狀態(tài)；所述舵機處于0°角度狀態(tài)時，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面平行的方向；所述舵機處于90°狀態(tài)時，所述圓柱形永磁體的N極和S極位于與壁面垂直的方向。所述舵機的控制板上設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊，所述控制板與安裝在所述機架上的控制器通過藍(lán)牙連接。所述舵機設(shè)置在與所述空心筒緊固連接的前蓋中，在所述前蓋上設(shè)置正負(fù)極兩個供電觸點，所述供電觸點與所述舵機的內(nèi)部供電電路連接，在所述機架上設(shè)置有供電軌道，各所述舵機上的所述供電觸點通過所述供電軌道獲得供電。所述履帶組件還包括鏈軌和懸掛支架；各所述磁吸附單元緊固連接在所述鏈軌的外側(cè)；所述鏈軌由主動輪、從動輪和張緊輪共同撐起，所述主動輪和從動輪均通過傳動軸與所述懸掛支架連接，所述懸掛支架上緊固連接有支撐臺，所述支撐臺與所述伸縮缸的輸出端緊固連接；所述主動輪與所述從動輪支架通過第一連桿連接，所述從動輪與所述張緊輪支架通過第二連桿連接，所述張緊輪與所述主動輪之間通過伸縮桿連接。在所述懸掛支架上靠近所述主動輪和從動輪的位置分別設(shè)置一NFC傳感器，在各所述舵機的控制板上均內(nèi)嵌有NFC芯片；所述NFC傳感器與所述控制器電連接，將進(jìn)入自身探測范圍的磁吸附單元的信息實時傳輸給所述控制器，所述控制器對靠近主動輪的NFC傳感器探測到的磁吸附單元實施充磁控制，對靠近從動輪的NFC傳感器探測到的磁吸附單元實施消磁控制。在所述機架的前端設(shè)置有六自由度機械臂。在所述機架的前端安裝攝像頭。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型采用四履帶組件式結(jié)構(gòu)，并且每一履帶組件與機架支架通過一個伸縮缸和一個轉(zhuǎn)向電機連接，使得履帶組件既可以抬起懸空，也能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向，從而使本實用新型設(shè)備靈活轉(zhuǎn)向的能力。2、本實用新型控制器可通過藍(lán)牙信號隨時控制磁吸附單元的充、消磁狀態(tài)，因此可以履帶組件實施轉(zhuǎn)向動作前先對履帶組件進(jìn)行消磁，消除轉(zhuǎn)向難度。3、本實用新型采用履帶組件作為行走部件，可以自適應(yīng)不同的曲面壁面，并具備很好的越障能力，大大提升了該設(shè)備在工業(yè)領(lǐng)域的使用場景。4、本實用新型配置六自由度靈活機械臂，可以實現(xiàn)對壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測等多個動作。附圖說明圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型機架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型履帶組件的示意圖；圖4是本實用新型履帶組件平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型磁吸附單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中A-A截面的剖面示意圖；圖7是本實用新型磁吸附單元省略前蓋后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型磁吸附單元處于充磁狀態(tài)的示意圖；圖9是本實用新型磁吸附單元處于消磁狀態(tài)的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實用新型包括機架10，機架10為矩形框結(jié)構(gòu)，在機架10的四個角處分別設(shè)置一個履帶組件20，用于實現(xiàn)本實用新型在垂直壁面上的吸附及行走。在機架10的頂部安裝有機械臂40，用于實施對壁面的清洗、除銹、噴漆和檢測等動作。如圖2所示，在機架10底部設(shè)置有四個轉(zhuǎn)向電機11，每一轉(zhuǎn)向電機11的輸出端均與一個伸縮缸12緊固連接，伸縮缸12的輸出端與一個履帶組件20緊固連接。如圖3、圖4所示，履帶組件20包括鏈軌21、橡膠履帶22、磁吸附單元23和懸掛支架24。其中，磁吸附單元23為多個，間隔緊固連接在鏈軌21的外側(cè)；橡膠履帶22的內(nèi)側(cè)與各磁吸附單元23緊固連接。鏈軌21由呈三角形分布的主動輪25、從動輪26和張緊輪27共同撐起，主動輪25和從動輪26均通過傳動軸與懸掛支架24連接，主動輪25與從動輪26之間通過連桿28連接，從動輪26與張緊輪27之間通過連桿29連接，張緊輪27與主動輪25之間通過伸縮桿30連接，通過伸縮桿30的伸縮可以實現(xiàn)對鏈軌21的張緊和松弛。懸掛支架24上緊固連接有支撐臺31，支撐臺31與伸縮缸12的輸出端緊固連接。如圖5～7所示，磁吸附單元23包括圓柱形永磁體231、左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235，其中，圓柱形永磁體231可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在由左軛鐵232、右軛鐵233、上隔磁塊234和下隔磁塊235合圍成的空心筒中，空心筒的一端緊固連接有后蓋板236，空心筒的另一端設(shè)置有前蓋237，在前蓋237內(nèi)設(shè)置有舵機238，舵機238的輸出端通過聯(lián)軸器239與圓柱形永磁體231連接。舵機238具有0°和90°兩個角度狀態(tài)，當(dāng)舵機238處于0°角度狀態(tài)時，圓柱形永磁體231的N極和S極位于水平方向(如圖8所示)，磁力線從N極出發(fā)，通過左軛鐵232、壁面60以及右軛鐵233達(dá)到S極，形成閉合；此時，磁吸附單元23為充磁狀態(tài)，磁吸附單元23在充磁狀態(tài)下會對壁面產(chǎn)生吸力。當(dāng)舵機238處于90°角度狀態(tài)時，圓柱形永磁體231的N極和S極處于垂直方向(如圖9所示)，磁力線從N極出發(fā)，分別通過左軛鐵232和右軛鐵233到達(dá)S極，形成兩個閉合回路；此時，磁吸附單元23為消磁狀態(tài)，磁力線回路繞開壁面，磁吸附單元23對壁面60不產(chǎn)生吸力。舵機238的兩個角度狀態(tài)由控制板241發(fā)出的控制信號決定，控制板241上設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊，使控制板241能夠通過藍(lán)牙信號與安裝在機架10上的控制器(圖中未示出)傳遞信號，控制器可根據(jù)實際工況需要遠(yuǎn)程控制各磁吸附單元23在充磁狀態(tài)和消磁狀態(tài)之間進(jìn)行切換。上述實施例中，在懸掛支架24上靠近主動輪25和從動輪26的位置分別安裝一個NFC傳感器，在每一舵機238的控制板241上內(nèi)嵌有NFC芯片。在橡膠履帶22轉(zhuǎn)動的過程中，當(dāng)某一磁吸附單元23向主動輪25靠近得足夠近時，NFC傳感器通過NFC芯片識別出該磁吸附單元，并將識別信息發(fā)送給控制器，控制器收到識別信息后向舵機238的控制板241下達(dá)控制指令，使舵機238切換至充磁狀態(tài)；當(dāng)某一磁吸附單元23向從動輪25靠近得足夠近時，NFC傳感器通過NFC芯片識別出該磁吸附單元，并將識別信息發(fā)送給控制器，控制器收到識別信息后向舵機238的控制板241下達(dá)控制指令，使舵機238切換至消磁狀態(tài)。從而使本實用新型能夠流暢地行進(jìn)。上述實施例中，可以在磁吸附單元23的前蓋237上設(shè)置正負(fù)極兩個供電觸點240，供電觸點240與舵機238的內(nèi)部供電電路連接，在機架10上設(shè)置有供電軌道(圖中未示出)，各舵機238上的供電觸點240通過供電軌道獲得供電。上述實施例中，機械臂40為六自由度機械臂，可以在六自由度機械臂的末端安裝不同的終端執(zhí)行器，從而完成清洗、除銹、噴漆和檢測等工作。上述實施例中，可以在機架10的前端安裝攝像頭50，攝像頭50用于捕獲本實用新型前方的工作環(huán)境信息并通過無線傳輸?shù)姆绞綄崟r傳回地面控制端。本實用新型的特點是任意轉(zhuǎn)向的能力，具體地：當(dāng)本實用新型需要轉(zhuǎn)向時，將處于機架10對角線上的兩個履帶組件20消磁后抬起至懸空(利用伸縮缸12)，然后通過轉(zhuǎn)向電機11驅(qū)動懸空的兩個履帶組件20轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后將該兩個履帶組件20充磁并且伸出至與壁面貼合。之后，將另外兩個履帶組件20消磁后抬起至懸空，然后通過轉(zhuǎn)向電機11驅(qū)動懸空的兩個履帶組件20轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后將該兩個履帶組件20充磁并且伸出至與壁面貼合。至此，完成設(shè)備的整體轉(zhuǎn)向，繼續(xù)驅(qū)動四個履帶組件20轉(zhuǎn)動，設(shè)備即可在新的方向上進(jìn)行。本實用新型僅以上述實施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護(hù)范圍之外。