CN104644066B - 吸附式自移动装置 - Google Patents

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Abstract

一种吸附式自移动装置，包括机体（1），机体设有吸盘（2）、驱动单元和控制单元，吸盘设置在机体底部，驱动单元在控制单元控制下驱动机体在作业面上移动，所述吸附式自移动装置包括弹性支撑轮组件（3），该组件设置在机体底部；所述吸附式自移动装置还包括摩擦垫（4），所述摩擦垫能够随着吸盘放气而与作业面紧压，从而增大机体与作业面之间的摩擦力；当吸盘处于负压吸附状态时，所述弹性支撑轮组件处于压紧收缩的第一工作位置；当吸盘处于泄气状态时，所述弹性支撑轮组件处于伸展的第二工作位置，摩擦垫脱离作业面。本发明支撑轮能减小吸盘与作业面之间的摩擦力，从而降低机器人工作时的能耗，并延长吸盘和机器人的驱动系统的使用寿命。

Description

吸附式自移动装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种吸附式自移动装置。
背景技术
在直立的或者倾斜的作业面（亦称为工作面）上工作的机器人通常是依靠吸盘所产生的吸附力以及与吸附力密切相关的摩擦力来确保其在作业面上的行走。以分体式壁面清洁机器人为例，其前分体机行进时，其后分体机固定在作业面上，其后分体机行进时，其前分体机固定在作业面上；通过前、后分体机的交替行进，实现整个机器人在作业面上的行走。当分体机前进时，需要降低吸盘与作业面之间摩擦力，否则不仅会提高机器人的能耗，而且也会降低吸盘和机器人的驱动系统的使用寿命。当分体机固定在作业面上时，需要增大吸盘与作业面之间的摩擦力，否则，机器人会打滑，甚至有可能从作业面上坠落。由此可见，将吸盘与作业面之间的吸附力和摩擦力维持在适度的范围内，对于确保机器人的正常工作时非常重要的。
现有技术是通过调节吸盘的真空度来改变吸盘内外的气压差，从而实现对吸盘与作业面之间的吸附力和摩擦力的调节。具体地说，通过缩小吸盘内外的气压差，可降低吸盘与作业面之间的吸附力，而吸附力的降低，也会导致摩擦力的降低；同理，通过扩大吸盘内外的气压差，可增大吸盘与作业面之间的吸附力和摩擦力。
虽然通过缩小吸盘内外的气压差，可降低吸盘与作业面之间的摩擦力，但是，由于吸盘内外存在气压差，是确保吸盘稳定工作的重要条件之一，因此，通过缩小吸盘内外的气压差来降低吸盘与作业面之间的摩擦力的方法在效果上并不是十分理想。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的旨在提供一种吸附式自移动装置，可降低其吸盘与作业面之间的摩擦力，从而克服上述现有技术的缺陷。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种吸附式自移动装置，包括机体，机体设有吸盘、驱动单元和控制单元，吸盘设置在机体底部，驱动单元在控制单元控制下驱动机体在作业面上移动，所述吸附式自移动装置包括弹性支撑轮组件，该组件设置在机体底部；所述吸附式自移动装置还包括摩擦垫，所述摩擦垫能够随着吸盘放气而与作业面紧压，从而增大机体与作业面之间的摩擦力；当吸盘处于负压吸附状态时，所述弹性支撑轮组件处于压紧收缩的第一工作位置；当吸盘处于泄气状态时，所述弹性支撑轮组件处于伸展的第二工作位置，摩擦垫脱离作业面。
具体地，所述弹性支撑轮组件包括支撑架、弹性部件和滚轮，所述弹性部件套设在支撑架上，滚轮安装在所述支撑架底部的滚轴上；所述支撑轮组件还包括限制支撑轮组件向下运动的限位机构。
其中一个实施例中的限位机构包括固定螺丝，所述支撑架顶部设有开口，开口向下延伸形成一中空部，所述固定螺丝固定连接在所述开口处，在吸盘处于未吸附状态时，所述固定螺丝与机体底座卡合而限制支撑轮组件向下运动。
另一个实施例，所述弹性支撑轮组件还包括支撑轮固定盖，支撑架设置在支撑轮固定盖内，支撑轮固定盖与机体底座固定连接；所述限位机构包括设置在所述支撑架上的凸台，在吸盘处于未吸附状态时，所述凸台与机体底座卡合而限制支撑轮组件向下运动。
所述弹性部件为复位弹簧或弹簧片。
所述摩擦垫固定设置在所述吸盘内腔的顶部；或者，所述摩擦垫固定设置在吸盘外侧，并与机体固定。
所述摩擦垫的材质为橡胶，优选为氯丁胶。
所述摩擦垫的接触表面上设置压纹。
本发明另一个实施例，所述机体为分体式结构，包括：前机体和后机体，前机体和后机体之间通过驱动组件连接，驱动组件与驱动单元连接，驱动前机体和后机体相对作业面移动行走。
更好地，所述驱动组件为：丝杠或螺杆副、齿轮齿条副或者气缸活塞副。
本发明具有以下有益效果：
1、减小吸盘与作业面之间的摩擦力，从而降低机器人工作时的能耗，并延长吸盘和机器人的驱动系统的使用寿命。
2、结构简单、便于实施。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1A是本发明实施例一吸附式自移动装置未吸附状态时的结构示意图；
图1B是本发明实施例一吸附式自移动装置吸附状态时的结构示意图；
图2A是本发明实施例二吸附式自移动装置未吸附状态时的结构示意图；
图2B是本发明实施例二吸附式自移动装置吸附状态时的结构示意图；
图3是本发明实施例三摩擦垫位置结构示意图；
图4是本发明实施例四吸附式自移动装置结构示意图。
具体实施方式
实施例一
图1A是本发明实施例一吸附式自移动装置未吸附状态时的结构示意图，图1B是本发明实施例一吸附式自移动装置吸附状态时的结构示意图，如图1A并参考图1B所示，本实施例提供的吸附式自移动装置，包括机体1，机体设有吸盘2、弹性支撑轮组件3、摩擦垫4、驱动单元（图中未示出）和控制单元（图中未示出），吸盘2设置在机体1底部，驱动单元在控制单元控制下驱动机体1在作业面上移动；弹性支撑轮组件3设置在机体1底部；所述摩擦垫4固定设置在所述吸盘2内腔的顶部，该摩擦垫4能够随着吸盘2放气而与作业面紧压，从而增大机体1与作业面之间的摩擦力，所述摩擦垫4的材质为橡胶，优选为氯丁胶并且其接触表面上设有压纹；当吸盘2处于负压吸附状态时，所述弹性支撑轮组件3处于压紧收缩的第一工作位置；当吸盘2处于泄气状态时，所述弹性支撑轮组件3处于伸展的第二工作位置，摩擦垫脱离作业面。
所述弹性支撑轮组件3包括支撑架31、弹性部件32、滚轮33以及限制支撑轮组件3向下运动的限位机构，所述弹性部件32套设在支撑架31上，所述弹性部件32为复位弹簧或弹簧片；滚轮33安装在所述支撑架31底部的滚轴上；所述限位机构包括固定螺丝34，所述支撑架31顶部设有开口，开口向下延伸形成一中空部，所述固定螺丝34固定连接在所述开口处。
工作原理：
当吸盘2处于吸附状态时（请参考图1B所示，）所述固定螺丝34被顶起，同时所述弹性部件32被挤压。当吸盘2泄气时，弹性部件32回复原始状态的同时顶起机体1（因机器人的重量以及吸盘未完全泄气等原因，吸盘的摩擦垫仍与作业表面贴紧而不会自动脱离作业面），使摩擦垫4脱离表面以减小摩擦力，进而减小吸盘2与吸附面间的压力。
当吸盘2处于未吸附状态时（请参考图1A所示），所述固定螺丝34与机体1底座卡合而限制支撑轮组件3向下运动。
实施例二
图2A是本发明实施例二吸附式自移动装置未吸附状态时的结构示意图，图2B是本发明实施例一吸附式自移动装置吸附状态时的结构示意图，如图2A并参考图2B所示，本实施例提供的吸附式自移动装置与实施例一中的基本一致，不同之处在于，本实施中的弹性支撑轮组件3除了包括支撑架31、弹性部件32和滚轮33之外，还包括支撑轮固定盖35，支撑架31设置在支撑轮固定盖内35，支撑轮固定盖35与机体1底座固定连接；所述限位机构包括设置在所述支撑架31上的凸台36，在吸盘2处于未吸附状态时，所述凸台36与机体1底座卡合而限制支撑轮组件3向下运动。
实施例三
图3是本发明实施例三摩擦垫位置结构示意图，如图3所示，本实施例中摩擦垫4的位置与实施例一和实施例二中位置不同，本实施例中的摩擦垫4固定设置在吸盘2外侧，并与机体1固定。
实施例四
图4是本发明实施例四吸附式自移动装置结构示意图，如图4所示，本实施例中的吸附式自移动装置与上述实施例中的基本一致，不同之处在于，所述机体1为分体式结构，包括：前机体11和后机体12，前机体11和后机体12之间通过驱动组件13连接，驱动组件13与驱动单元连接，驱动前机体11和后机体12相对作业面移动行走，所述驱动组13件为：丝杠或螺杆副、齿轮齿条副或者气缸活塞副。
综上所述，本发明提供一种吸附式自移动装置，减小吸盘与作业面之间的摩擦力，从而降低机器人工作时的能耗，并延长吸盘和机器人的驱动系统的使用寿命；结构简单、便于实施。

Claims (8)

1.一种吸附式自移动装置，包括机体(1)，机体(1)设有吸盘(2)、驱动单元和控制单元，吸盘(2)设置在机体(1)底部，驱动单元在控制单元控制下驱动机体(1)在作业面上移动，其特征在于，所述吸附式自移动装置包括弹性支撑轮组件(3)，该弹性支撑轮组件(3)设置在机体(1)底部；所述吸附式自移动装置还包括摩擦垫(4)，所述摩擦垫(4)能够随着吸盘(2)放气而与作业面紧压接触，从而增大机体(1)与作业面之间的摩擦力；当吸盘(2)处于负压吸附状态时，所述弹性支撑轮组件(3)处于压紧收缩的第一工作位置，吸盘(2)与作业面贴紧；当吸盘(2)泄气时并处于未完全泄气状态下，且吸盘(2)与作业面贴合时，所述弹性支撑轮组件(3)处于伸展的第二工作位置，使得摩擦垫(4)脱离作业面。
2.如权利要求1所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述弹性支撑轮组件(3)包括支撑架(31)、弹性部件(32)和滚轮(33)，所述弹性部件(32)套设在支撑架(31)上，滚轮(33)安装在所述支撑架(31)底部的滚轴上；
所述支撑轮组件(3)还包括限制支撑轮组件(3)向下运动的限位机构。
3.如权利要求2所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述限位机构包括固定螺丝(34)，所述支撑架(31)顶部设有开口，开口向下延伸形成一中空部，所述固定螺丝(34)固定连接在所述开口处，在吸盘(2)处于未吸附状态时，所述固定螺丝(34)与机体(1)底座卡合而限制支撑轮组件(3)向下运动。
4.如权利要求2所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述弹性支撑轮组件(3)还包括支撑轮固定盖(35)，支撑架(31)设置在支撑轮固定盖(35)内，支撑轮固定盖(35)与机体(1)底座固定连接；所述限位机构包括设置在所述支撑架上的凸台(36)，在吸盘(2)处于未吸附状态时，所述凸台(36)与机体(1)底座卡合而限制支撑轮组件(3)向下运动。
5.如权利要求2-4任一项所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述弹性部件(32)为复位弹簧或弹簧片。
6.如权利要求1所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫(4)固定设置在所述吸盘(2)内腔的顶部；
或者，所述摩擦垫(4)固定设置在吸盘(2)外侧，并与机体(1)固定。
7.如权利要求6所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫(4)的材质为橡胶。
8.如权利要求7所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫(4)的接触表面上设置压纹。
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