[發(fā)明專利]一種負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910024927.8
• 申請(qǐng)日: 2009-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN101823256A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董宏林;趙春霞;劉傳才;楊靖宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00;B25J15/06
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是一種具有自助實(shí)現(xiàn)壁面轉(zhuǎn)換的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，反恐偵查、高層建筑檢測(cè)，壁面清洗等領(lǐng)域往往需要能實(shí)現(xiàn)爬壁功能的機(jī)器人。這種機(jī)器人可攜帶多種傳感器完成任務(wù)。

現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人中大部分體積較大，利用磁吸附的較多，該種機(jī)器人只能在導(dǎo)磁面爬行，比較笨重，消耗能源比較多，爬壁的效率較低，一般很難做到無(wú)纜化。

申請(qǐng)?zhí)枮?00610151073.6的中國(guó)專利公開了一種基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機(jī)器人；該機(jī)器人采用密封裙密封方式，難于實(shí)現(xiàn)自助姿態(tài)轉(zhuǎn)換功能。申請(qǐng)?zhí)枮?1138618.5的中國(guó)專利公布了一種履帶式多吸盤爬壁機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)方法，該機(jī)器人體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；CN97121896公開了一種“爬壁機(jī)器人”，所述的機(jī)器人利用螺旋槳或涵道風(fēng)扇在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生指向壁面的推力，使機(jī)器人貼于壁面；這種爬壁方式的效率較低，因而應(yīng)用大受限制。

總之，現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能高、爬壁效率低并且很難實(shí)現(xiàn)自助姿態(tài)轉(zhuǎn)換功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小型高效、能耗低、并具有自助爬壁姿態(tài)轉(zhuǎn)換的爬壁機(jī)器人。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人，包括負(fù)壓發(fā)生裝置、控制裝置、支撐及密封裝置和移動(dòng)裝置；其中負(fù)壓發(fā)生裝置、控制裝置、移動(dòng)裝置設(shè)置在機(jī)器人支撐底板的后部，機(jī)器人質(zhì)心同后輪之間的距離b與前后行走車輪跨距L的比b/L的范圍為b/L≤1/3。

該機(jī)器人的負(fù)壓發(fā)生裝置包括葉輪、泵體、泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)座、電機(jī)傳動(dòng)頂絲、導(dǎo)流環(huán)；泵體固連在機(jī)器人的支撐底板上，在泵體上固連泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)座，固連在泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)座上的電機(jī)輸出軸直深入到葉輪的特征孔內(nèi)，然后利用安裝在螺紋孔內(nèi)的電機(jī)傳動(dòng)頂絲緊固，從而帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)；在葉輪與電機(jī)支座之間設(shè)置起整流作用的導(dǎo)流環(huán)；負(fù)壓發(fā)生裝置中的葉輪和泵體之間采用兩道字形迷宮式間隙密封，即葉輪的氣流入口密封外端面與泵體的氣流入口密封底面之間的軸向間隙密封，同葉輪的氣流入口密封外圓柱面與泵體的氣流入口密封內(nèi)圓柱面之間的徑向間隙密封組合成了第一道字形密封；葉輪的葉輪盤密封底面與泵體的氣流出口密封平面之間的軸向間隙密封，同葉輪的氣流出口密封外圓柱面與泵體的氣流出口密封凸環(huán)的內(nèi)圓柱面之間的徑向間隙密封組合形成了第二道字形密封。機(jī)器人的底板邊緣的密封帶固連在底板上，密封帶內(nèi)部填充海綿。該密封帶通過安裝壓條固定在底板上或者膠粘在底板上。密封帶呈無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)，材料為防雨綢。機(jī)器人的底板上設(shè)置若干通氣孔。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：1)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用快速成型技術(shù)，使得葉輪和泵體采用整體結(jié)構(gòu)，從而降低了爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；2)、小型高效，葉輪驅(qū)動(dòng)采用小扭矩高轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)、葉輪和泵體采用低密度的材料制作及機(jī)器人零部件多處采用筋板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人自重小，相對(duì)承載能力較大，可連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)；3)、能耗低，本發(fā)明所涉及的爬壁機(jī)器人中采用了功率匹配的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、合理的密封結(jié)構(gòu)及壓力反饋控制技術(shù)，這些使得所發(fā)明的爬壁機(jī)器人的能耗相對(duì)較低。4)、各裝置及元件的合理布局，使得機(jī)器人的質(zhì)心位于前后行走車輪跨距的三分之一處，從而使機(jī)器人具有自助實(shí)現(xiàn)地面行走狀態(tài)到爬壁狀態(tài)的姿態(tài)轉(zhuǎn)換功能；5)、為流量很小的負(fù)壓發(fā)生器子系統(tǒng)的密封提供一種有效的方法，容積效率0.9以上；6)、爬壁機(jī)器人采用底板下等寬矩形環(huán)狀密封，可徹底解決裙式密封的纏卷問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人質(zhì)心位置示意圖。

圖4為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人上裝置布置示意圖。

圖5為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人負(fù)壓發(fā)生器密封結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人負(fù)壓發(fā)生器中葉輪示意圖。

圖7為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人負(fù)壓發(fā)生器中泵體示意圖。

圖8為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人負(fù)壓發(fā)生器中電機(jī)支座示意圖。

圖9為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人底板密封裝置示意圖。

圖10為本發(fā)明的負(fù)壓吸附式機(jī)器人裝置的行走受力狀況示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。