[發(fā)明專利]一種可用于爬壁機器人的履帶吸盤組合式行走裝置設(shè)計

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• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102616294A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓寶玲;羅慶生;王帥;范皓;劉成
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D55/265
• 分類號: B62D55/265
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種可用于爬壁機器人的履帶吸盤組合式行走裝置設(shè)計。

背景技術(shù)

爬壁機器人因其在垂直陡壁或高空極限空間作業(yè)的特點，已被廣泛地研究并應(yīng)用于清洗、檢測、偵察等多個行業(yè)。其按移動方式主要可分為車輪式、履帶式、框架式、足腳式及軌道行進式等，吸附方式上也有真空式、磁吸附、靜電式等。

框架式及足式步行機器人由于其穩(wěn)定性、冗余性及控制復雜性等結(jié)構(gòu)復雜性能有待優(yōu)化，磁吸附、靜電式其適用范圍較小，而履帶真空吸盤式適用于一切光滑平整壁面，吸附能力強，行走平穩(wěn)是壁面機器人的發(fā)展趨勢。

真空吸附吸盤是通過在真空發(fā)生裝置，使吸盤內(nèi)產(chǎn)生一定的負壓，從而形成在內(nèi)外氣壓差形成的吸附力作用下使機器人本體吸附在壁面上。市場上現(xiàn)有的硅膠吸盤的在吸附能力、真空度的保證等方面已經(jīng)具有一定的成果，但是當利用于爬壁機器人的時候由于結(jié)構(gòu)顯得過于簡單和密封性難以得到保證而無法滿足履帶式爬壁機器人在壁面上行進時所需要的條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為一種履帶吸盤組合式特種行走裝置。該裝置采用行進履帶(同步帶)與特種吸盤(自行設(shè)計)相組合的一體化結(jié)構(gòu)，通過同步帶與同步帶輪之間的嚙合傳動和特種吸盤的吸附與脫附作用，使其具備在玻璃幕墻、瓷磚外墻等光滑、平整、垂直表面可靠行走及靈活轉(zhuǎn)向的功能。該行走裝置采用的履帶吸盤組合式結(jié)構(gòu)，行走速度快、操控性能好、體積小巧、轉(zhuǎn)向靈活，且可越過一定障礙。該設(shè)計采用了履帶與吸盤組相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，主要由以下幾個零部件組成：同步帶、同步帶輪、壓帶彈簧、吸盤柱體、吸盤、壓球彈簧、膠密封球、放氣杠桿等。

本發(fā)明為一種多吸盤履帶式行走吸附裝置，提供一種在光滑表面行走的解決方案。該設(shè)計采用了同步帶與氣閥式吸盤相配合的結(jié)構(gòu)，通過同步帶與同步輪之間的嚙合，以達到使一般機器在光滑表面行走的功能。吸附實現(xiàn)裝置上采用氣閥式吸盤，吸附可為主動吸附或被動吸附。載荷不是太大時，可以采用被動吸附，可以用一個裝置在吸盤剛接觸到壁面時壓住吸盤頂部，由于吸盤外置彈簧的存在，會有一個使吸盤向壁面壓緊的過程，氣體擠開橡膠球排出，吸盤內(nèi)部真空度達到一定程度時，吸盤內(nèi)外壓差已經(jīng)顯著提高，橡膠球被大氣壓壓緊于吸盤口，從而保證吸盤不會反向漏氣；載荷比較大時，可以采用主動吸附，真空泵通過導管與吸盤相連，初始吸氣過程中，由于橡膠球內(nèi)外壓差關(guān)系氣門被開啟，當吸氣過程進行一段時間，吸盤內(nèi)部真空度相比于被動吸附顯著提高，吸附效果及負載增加。當吸盤需要脫離壁面時，只要通過固定于車架的凸起裝置觸發(fā)吸盤的杠桿結(jié)構(gòu)，氣門打開吸盤即可瞬間排氣，使吸盤脫離壁面。吸附系統(tǒng)可以保證機器人緊貼壁面而不會出現(xiàn)打滑和脫落的現(xiàn)象，同時行進機構(gòu)讓機器人可以平穩(wěn)地在壁面上移動。

爬壁機器人的履帶式吸盤的設(shè)計融合了真空吸盤吸附方式和履帶式行走方式的優(yōu)點，在行進速度和工作效率方面具有顯而易見的優(yōu)勢，而且履帶吸盤式行進方法使機器人能適應(yīng)更多的工作環(huán)境，在工作適應(yīng)性、越障能力方面具有突出的優(yōu)點。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)內(nèi)置橡膠球通過吸盤內(nèi)外顯著的壓差，緊壓于吸盤口，明顯防止吸盤反向漏氣。

(2)吸盤外置的杠桿結(jié)構(gòu)，使放氣更加方便，提高了吸盤吸氣和放氣的效率，同時反映在履帶的行

進速度的提高。

(3)開發(fā)的履帶式吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，適用范圍廣，

附圖說明

附圖1為爬壁機器人的履帶式吸盤整體設(shè)計示意圖；

附圖2為爬壁機器人的履帶式吸盤整體設(shè)計主視圖；

附圖3為爬壁機器人的履帶式吸盤設(shè)計吸盤示意圖；

附圖4為爬壁機器人的履帶式吸盤設(shè)計吸盤主視圖；

附圖5為爬壁機器人的履帶式吸盤設(shè)計吸盤裝配圖；

附圖6為爬壁機器人的履帶式吸盤設(shè)計吸盤原理剖視圖；

附圖中：1-同步帶，2-同步帶輪，3-壓帶彈簧，4-吸盤柱體，5-吸盤，6-抽氣接觸皮碗，7-壓球彈簧，8-橡膠密封球，9-放氣杠桿，10-固定螺栓，11-支撐墊片，12-固定銷釘，13-放氣門，14-放氣彈簧，15-密封墊圈，16-密封螺釘，17-螺釘。

具體實施方式

如圖1、2所示，為爬壁機器人的履帶式吸盤整體設(shè)計示意圖，包括同步帶和吸盤，吸盤結(jié)構(gòu)通過壓帶彈簧(3)實現(xiàn)吸盤與同步帶(1)加工孔間的柔性配合以保證其功能的實現(xiàn)，整個裝置可以由電機及減速機構(gòu)驅(qū)動同步帶輪(2)實現(xiàn)壁面上的吸附行進。