[发明专利]爬壁机器人无源真空吸附和行走装置

说明书

 

技术领域

本发明属于爬壁机器人领域，特别涉及一种爬壁机器人无源真空吸附和行走装置。

背景技术

近年来，我国城市面貌发生了翻天覆地的变化,高层建筑拔地而起,但发展的同时也带来了如高空擦洗玻璃、高空消防急救、高空建筑施工等难题。爬壁机器人作为一种能在垂直外壁进行移动作业的机器人移动平台，可搭载多种工具执行多种任务，对其进行深入的研究具有重要的实用价值和应用前景！

爬壁机器人必须具备两种功能：壁面吸附和行走功能。但现有技术中，爬壁机器人吸附装置的吸附方式主要有有源真空吸附，磁吸附和静电吸附几种，但三种方式都有其不足之处：（1）有源真空吸附方式常常借助于真空泵、真空发生器或者风机等真空动力源提供吸附动力把车体吸附在墙面上，不但产生很大的噪音，还会造成装置的复杂；（2）磁吸附机器人是借助电磁力把机器人吸附在墙体上，但磁吸附方式只适用于导磁性壁面,只能在导磁金属壁面上作业，具有很大的局限性；（3）静电吸附一般吸附力很小，很难真正作一些民用和军用的工作。另外，吸附装置是为机器人提供吸附力，使其可靠的吸附在壁面上的，而机器人需要移动工作时，吸附力成为其主要的运动阻力，故爬壁机器人的吸附能力和行走能力是相互矛盾的。

因此设计一种爬壁机器人吸附和行走装置，该装置能有效弥补以上三种吸附方式的不足，并解决爬壁机器人吸附和行走的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种爬壁机器人无源真空吸附和行走装置，解决爬壁机器人吸附和行走的问题，利用该装置，无需真空动力源（真空泵、真空发生器或者风机等），爬壁机器人便可自由在光滑的壁面（玻璃、瓷砖、铝塑板）上自由行走，且吸附力大、安全可靠、结构简单、操作方便，有效防止溜车现象，并可跨越沟槽；当机器人各吸盘在贴近墙壁时，吸附力自动产生，吸盘将要离开墙壁时，吸附力自动解除，进而保证爬壁机器人运动的平稳和连续。

本发明的技术方案是：一种爬壁机器人无源真空吸附和行走装置，其本体包括两侧四条对称布置的链条，两侧两对对称布置的链轮、两侧32个对称布置的吸盘组件、两侧两对对称布置的吸盘凸缘导槽、两侧两个对称布置的吸盘拨杆滑槽、蜗杆蜗轮机构、齿轮机构、电机、电机控制装置、防后仰机构和机器人框架。

其特征在于:电机在控制装置的控制下，通过蜗杆蜗轮和齿轮机构驱动后链轮轴转动，八个链轮对称安装在两个链轮轴的两端，后链轮轴带动链轮转动，链轮带动和其啮合的四条链条滚动和前链轮转动，每侧的两根链条上分别固连16个吸盘组件，吸盘组件均布在链条上，防后仰机构一端安装在后链轮轴上，另一端通过轴承和前链轮轴组成转动副，电机固连在机器人框架的横梁上，并通过联轴器和蜗杆相连，前、后链轮轴和蜗轮轴都安装在机器人框架侧板的轴承孔内，吸盘拨杆滑槽和吸盘凸缘导槽都通过螺栓固定在机器人框架的侧板上，吸盘拨杆滑槽断面为U形，吸盘凸缘导槽呈L形，吸盘凸缘导槽的上表面和吸盘支架的下表面呈面接触，吸盘拨杆滑槽的导槽内表面和吸盘拨杆接触。

机器人在光滑壁面上上爬时，通过操纵控制装置的控制转把，可随意改变电机的转速的大小和方向，经蜗杆蜗轮和齿轮传动，电机驱动后链轮转动，后链轮带动链条和吸盘滚动，从而驱动机器人爬行，机器人的爬行速度大小和速度方向是由电机速度的大小和方向决定的，由于采用了具有自锁性的蜗杆蜗轮机构，有效防止了溜车现象的发生，每组吸盘组件随链条滚动的过程中，当吸盘组件在机器人前端逐渐接触壁面时，在防后仰装置压杆的压力下，吸盘逐渐贴紧壁面，同时，吸盘的拨杆滑入到吸盘拨杆滑槽的导槽内，且被吸盘拨杆导槽拨动，此时吸盘端部和壁面之间便形成真空的密闭空间，在大气压力作用下吸盘紧紧的吸附在壁面上，随着机器人的爬行，吸盘组件逐渐从机器人前端滑动到机器人的后端，这一过程，吸盘组件吸附力一直保持，且吸附力一直保持到吸盘拨杆脱离吸盘拨杆滑槽，此时吸盘吸附力在回位塔形弹簧作用下自动解除，接着吸盘开始随链条滚动脱离壁面。如此反复循环，32个吸盘组件在随链条滚动时，链条前端的吸盘不断的接触壁面并产生吸附力，链条末端的吸盘不断的解除吸附力并脱离壁面，且每个瞬间都保证至少有14个吸盘同时提供吸附力，从而保证机器人在壁面上安全、可靠和稳定的爬行。