[发明专利]一种基于滚动密封的负压吸附履带式爬壁机器人及使用方法

权利要求书

1.一种基于滚动密封的负压吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：它包括用于产生负压的负压吸附系统（1），所述负压吸附系统（1）与滚动密封机构（4）相配合，并使滚动密封机构（4）产生负压吸附在流道的侧壁上，所述滚动密封机构（4）通过传动系统（3）与驱动系统（2）相连，所述驱动系统（2）固定安装在负压吸附系统（1）上；

所述负压吸附系统（1）包括用于抽负压的吸附电机（101），所述吸附电机（101）通过电机固定座（102）安装在底板（104）上，所述底板（104）的两侧对称布置有弧形板（105），所述弧形板（105）之间通过连接板（106）固定相连，所述底板（104）上并与弧形板（105）相邻侧固定安装有多块支撑板（107），所述底板（104）、弧形板（105）、和滚动密封机构（4）的驱动履带（402）以及密封履带（605）相配合形成负压腔，所述底板（104）上安装有用于监测负压的差压变送器（103）；

所述滚动密封机构（4）包括驱动履带轮（401）、从动履带轮（403）、被动轮（405）和密封履带机构（6），所述驱动履带轮（401）、从动履带轮（403）和被动轮（405）都通过键配合安装在传动系统（3）的传动轴（306）上，并传递扭矩，所述驱动履带轮（401）通过驱动履带（402）与另一根传动轴（306）上的从动履带轮（403）啮合传动，所述从动履带轮（403）通过密封履带机构（6）的密封履带（605）与支撑轴（404）上的配合从动履带轮啮合传动，所述被动轮（405）通过第一轴端定位元件（406）固定在传动轴（306）上；所述驱动履带（402）采用双层结构，外层采用泡棉材料，并对负压腔左右进行密封，内层粘有一层同步带与驱动履带轮（401）啮合传动，将动力从驱动履带轮（401）传到驱动履带（402），使机器人在壁面运动；

所述密封履带机构（6）包括多个安装在传动轴（306）上的多个第二同步带轮（601），相邻两个第二同步带轮（601）之间通过连接件（604）固定相连，所述第二同步带轮（601）之间安装有滚筒（603），所述滚筒（603）上配合安装有密封履带（605），所述密封履带（605）对负压腔前后进行密封，所述第二同步带轮（601）通过第二轴端定位元件（606）安装在传动轴（306）上；

所述密封履带（605）采用双层结构，外层采用泡棉材料，并对负压腔前后进行密封，内层两端粘有第二同步带轮（601）与第二同步带轮（601）啮合传动，将动力从第二同步带轮（601）传到密封履带（605），并给机器人移动提供辅助的驱动力；

所述传动系统（3）包括减速器（301），所述减速器（301）的输入轴与驱动系统（2）的直流伺服电机输出轴相连，所述减速器（301）固定安装在减速器安装板（302）上，所述减速器（301）的输出轴安装有主动端同步带轮（303），所述主动端同步带轮（303）通过第一同步带（304）与从动端同步带轮（305）啮合传动，所述从动端同步带轮（305）通过安装在传动轴（306）上；

所述传动系统（3）与滚动密封机构（4）之间安装有履带张紧装置（5），所述履带张紧装置（5）包括固定块（503），所述固定块（503）的一端安装有第一张紧螺杆（502），另一端安装有第二张紧螺杆（504），所述第一张紧螺杆（502）的另一端安装有关节轴承（501），所述关节轴承（501）套装在传动系统（3）的传动轴（306）上，所述固定块（503）套装在滚动密封机构（4）的支撑轴（404）上，所述第二张紧螺杆（504）的另一端安装有连接板，所述连接板与传动系统（3）的减速器安装板（302）固定相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于滚动密封的负压吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述支撑板（107）上固定安装有箱体，所述箱体内部安装有用于对流道侧壁进行检测的视觉检测系统，在箱体内部还安装有用于对机器人进行位置监测的定位导航系统以及相应的电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于滚动密封的负压吸附履带式爬壁机器人，其特征在于：所述驱动系统（2）采用两个直流伺服电机，所述直流伺服电机与电机驱动器相连。

4.采用权利要求1-3任意一项所述基于滚动密封的负压吸附履带式爬壁机器人对流道侧壁进行检测的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

Step1：启动负压吸附系统（1）的吸附电机（101），通过吸附电机（101）对负压腔进行抽真空，通过负压腔使得滚动密封机构（4）的驱动履带（402）以及密封履带（605）与流道侧壁之间产生负压吸附；

Step2：启动驱动系统（2），通过驱动系统（2）的直流伺服电机驱动传动系统（3），再由传动系统（3）的减速器（301）驱动主动端同步带轮（303），再由主动端同步带轮（303）和第一同步带（304）驱动从动端同步带轮（305），进而通过从动端同步带轮（305）驱动传动轴（306）；

Step3：再由传动轴（306）驱动滚动密封机构（4），通过滚动密封机构（4）的驱动履带轮（401）带动驱动履带（402），再由驱动履带（402）与流道侧壁产生负压，在吸附流道侧壁的同时实现整个机器人沿着流道侧壁行走移动；

Step4：在驱动履带（402）行走的同时，通过传动轴（306）驱动从动履带轮（403），进而通过从动履带轮（403）带动密封履带（605）移动，进而对机器人产生辅助驱动力，同时通过负压吸附系统（1）在密封履带（605）与流道侧壁之间产生负压，使其吸附在流道侧壁上；

Step5：在机器人移动过程中，通过安装在支撑板（107）上的定位导向系统，对机器人进行定位，并远程控制其在流道内壁上移动；

Step6：通过安装在底板上的视觉检测系统对流道内壁进行视觉检测。