[實用新型]一種負壓型爬壁機器人的負壓自適應調節裝置

有效

• 申請號: 201620972202.7
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN206218047U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 張武;歐陽曉平;馬靖;苗勛輝;曹煒喜;郭凱
• 申請（專利權）人: 湖南千智機器人科技發展有限公司
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 湘潭創匯知識產權代理事務所43207
• 代理人: 左祝安

技術領域

本發明屬于機器人技術和自動化控制領域，特別是一種使用在爬壁機器人上的，能夠自適應吸附力的裝置。

背景技術

隨著現代科技的發展，在多種領域，如反恐偵查、高層建筑檢測，壁面清洗等都需要能實現爬壁功能的機器人。這種機器人可以自由在各種角度的墻壁上行進，同時攜帶多種傳感器完成任務。

目前從已有的負壓爬壁機器人實物、見刊的資料以及相關專利資料查明，負壓式爬壁機器人只是簡單的通過一個離心空氣泵，在機器人運動過程中，以恒定的轉速工作；在爬壁機器人負壓腔密閉效果恒定的情況下，提供恒定的吸附力，而運動系統驅動力只要克服該恒定壓力作用下的摩擦力和機器人重力等影響，就可以實現在垂直墻面上的自由運動。

但是，在實際的攀爬過程中，由于墻面粗糙度、裂紋、顆粒障礙等因素的影響，爬壁機器人的負壓腔不可能做到密閉效果恒定，所以，在爬壁機器人運動的過程中，機器人承受的壓力是變化的，為了達到始終能將機器人牢牢壓在墻面上，所以，設計人員往往使用功率大的離心泵，高速運行，以提供能應付最壞情況的壓力。由此導致的時候，在普通情況下，爬壁機器人也承受著過大的吸附壓力，這種過大的吸附壓力直接導致的是需要與之對應的過大的運動驅動力，這種野蠻的設計將導致系統能耗非常大，爬壁機器人攜帶的電池電量有限，工作時間較短。如果增大機器人的電池電量，勢必會增加電池的重量，導致整個機器人的重量上升，則又必須繼續增大離心泵的功率，成為一個設計的死循環。

申請號為200610151073.6的中國專利公開了一種基于負壓吸附原理的小型爬壁機器人;該機器人采用密封裙密封方式，難于實現自助姿態轉換功能。申請號為01138618. 5的中國專利公布了一種履帶式多吸盤爬壁機器人的實現方法，該機器人體積較大，結構復雜;CN97121896公開了一種“爬壁機器人”，所述的機器人利用螺旋槳或涵道風扇在動力驅動下產生指向壁面的推力，使機器人貼于壁面;這種爬壁方式的效率較低，因而應用大受限制。

總之，現有的爬壁機器人耗能高、爬壁效率低，穩定性差，可用性不高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種負壓型爬壁機器人的負壓自適應調節裝置，為負壓式爬壁機器人在不同的吸附環境下，對應不同密閉條件下，為機器人提供較為穩定的、夠用的、合適的吸附力，通過這種自適應調節措施，節省機器人的能耗。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：包括機器人外壁1、密封墊2、驅動裝置3、離心風機4，機器人外壁上設有開口，使機器人外壁與機器人工作平面形成負壓腔5，機器人上設有驅動裝置，驅動裝置上安裝壓力傳感器31，離心風機安裝在機器人外壁上，通過離心風機工作，調節出氣道的氣體抽出量與墻面接觸面縫隙進氣道的氣體攝入量的比例，減少機器人內壓力。

本實用新型也可包括機器人外壁1、密封墊2、驅動裝置3、離心風機4，機器人外壁上設有開口，使機器人外壁與機器人工作平面形成負壓腔5，機器人上設有氣壓自動調節閥11，氣壓自動調節閥安裝在機器人外壁上，機器人內部壓力過大時，氣壓調節閥門在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內，即通過閥門增加腔體的氣體進氣量，調節腔體內的氣壓，從而調節腔體所受到的大氣壓力。

本實用新型的機器人外壁1包括側壁、底壁，機器人的側壁端面上安裝有密封墊，減少機器人工作接觸平面縫隙，使機器人內形成一個密閉環境。

本實用新型的驅動裝置上安裝壓力傳感器，壓力傳感器一端與驅動裝置連接，另一端與離心風機連接，讀取壓力傳感器的測量值，調節離心泵風機的轉速。

本實用新型的氣壓自動調節閥包括自動閥殼體、密封球、彈簧，所述自動閥殼體一端設有與自動閥殼體口相匹配的密封球，自動閥殼體內固定連接彈簧，彈簧另一端連接密封球，爬壁機器人壓力過大，密封球在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內，調節腔體內的氣壓，從而調節腔體所受到的大氣壓力，爬壁機器人壓力減小后，密封球在彈簧的作用下閉合，使機器人內形成一個密閉空間。

電控閉環控制方法：

在機器人的輪系上安裝壓力傳感器，通過離心風機驅動器上的處理器實時讀取壓力傳感器的測量值，通過軟件計算壓力，實時地、緩慢地調節離心泵風機的轉速，即調節出氣道的氣體抽出量與墻面接觸面縫隙進氣道的氣體攝入量的比例，從而達到調節負壓腔負壓的大小的目的。

機械壓力自動調節閥