CN104648510A - 可增大摩擦力的吸盘及吸附式自移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可增大摩擦力的吸盘及吸附式自移动装置，其中，该吸盘包括吸盘本体（3），还包括摩擦垫（301,302），所述摩擦垫可随着吸盘放气而与作业面紧压，从而增大吸盘与作业面之间的摩擦力。本发明的有益效果是：当机器人需要较大的摩擦力时，摩擦垫（301,302）紧压作业面，从而增大吸盘与作业面之间的摩擦力；当机器人不需要太大的摩擦力时，摩擦垫（301,302）离开作业面，从而降低吸盘与作业面之间的摩擦力。此外，本发明还具有结构简单、便于实施的优点。

Description

可增大摩擦力的吸盘及吸附式自移动装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种可增大摩擦力的吸盘及吸附式自移动装置。

背景技术

在直立的或者倾斜的作业面（亦称为工作面）上工作的机器人主要是依靠吸盘所产生的吸附力和摩擦力来维持其工作。在吸盘所产生的摩擦力不足的情况下，机器人无法正常工作，而在摩擦力过大的情况下，也不利于机器人的行走，并且会大幅度提高机器人的能耗。因此，机器人对吸盘所产生的摩擦力的大小有相当高的要求，而分体式壁面清洁机器人更是如此。

通常，分体式壁面清洁机器人是通过设置在前机和后机上的吸盘交替吸气和放气来实现整个机器人在作业面上的行走，当其前机的吸盘吸气时，需要其后机的吸盘提供足够的吸附力和摩擦力来保障整个机器人的需要，同样，当其后机的吸盘吸气时，也需要其前机的吸盘提供足够的摩擦力来满足整个机器人的需要。而在作业面较为光滑的情况下，仅依靠半个机身上的吸盘所产生的摩擦力难以满足整个机器人的需要，容易造成机器打滑而无法前进。特别的，为了吸盘更好的贴合密封壁面，吸盘底部通常设有部分柔性材料。而柔性材料本身容易发生形变而晃动，很难将摩擦力传递给整个机体。

为了解决因吸盘所产生的摩擦力不足而导致机器人无法正常工作的问题，现有技术采用了减轻机器人的重量或者增加吸盘数量的技术方案。减轻机器人的重量或者增加吸盘数量虽能在一定程度上解决上述问题，但机器人重量的减轻往往也伴随着某些功能的丧失（如省略某些部件）或生产成本的大幅度提高（如采用重量轻、强度大、价格高的替代材料），而吸盘数量的增加，则会导致机器人的结构趋于复杂，甚至有可能因摩擦力过大而影响机器人的行走、提高机器人的能耗。

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可增大摩擦力的吸盘及吸附式自移动装置，在机器人，特别是分体式壁面清洁机器人，需要较大的摩擦力的情况下，所述可增大摩擦力的吸盘能为其提供足够的摩擦力，从而克服上述现有技术所存在的缺陷。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种可增大摩擦力的吸盘，包括吸盘本体，其还包括摩擦垫，所述摩擦垫可随着吸盘放气而与作业面紧压，从而增大吸盘与作业面之间的摩擦力。

在上述技术方案的基础上，本发明可进一步附加下述技术特征，以便更好地或者更有针对性地解决本发明所要解决的技术问题：

所述摩擦垫固定设置在所述吸盘本体的内腔顶部,或吸盘本体的外侧。

进一步地，所述摩擦垫的材质为橡胶，优选为氯丁胶。

进一步地，所述摩擦垫的形状优选为圆环状。

进一步地，当机器人不需要摩擦垫提供摩擦力时，摩擦垫与作业面分离，此时，最好将摩擦垫的高度设置为高出吸盘底面5mm左右。

进一步地，在所述摩擦垫的接触表面上设置压纹，其作用是进一步提高摩擦垫与作业面之间的摩擦力。所谓摩擦垫的接触表面，是指在摩擦垫的两面中向作业面且可与作业面相接触的那一面。

本发明中的摩擦垫采用橡胶类材料制作，优选氯丁胶。

需要进一步说明的是，本发明引入“吸盘本体”这一概念，是为了表述问题的方便，本发明对现有技术中的吸盘所作的贡献在于采用了增加摩擦垫，因此，可以将本发明中的“吸盘本体”理解为现有技术中的吸盘，不过，本发明中的“吸盘本体”并不限于现有技术中的吸盘，这是因为本发明的技术方案可以与其他改进吸盘的技术方案结合起来，以便更好地、更全面地改善吸盘的性能。

本发明还提供一种吸附式自移动装置，包括机体、驱动单元和控制单元，机体底部设有吸盘，所述吸盘通过抽气管与真空源连接，控制单元控制驱动单元驱动机体移动，机体底部设有摩擦垫，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。

根据需要，摩擦垫可以设置在不同的位置，所述摩擦垫可以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。

根据需要，所述吸附式自移动装置还具有转向功能，包括设置在机体底部实现吸附式自移动装置转向的旋转机构，所述旋转机构包括：大齿轮，与所述大齿轮啮合的小齿轮以及驱动所述小齿轮的驱动机构，所述小齿轮与所述机体固定连接，所述大齿轮与所述吸盘固定连接，所述摩擦垫设置在吸盘的内腔顶部和/或外侧，并与大齿轮固定。此时，摩擦垫不仅能够为自移动装置的移动提供足够的摩擦力，还能为自移动装置绕吸盘旋转提供足够的摩擦力矩。

所述摩擦垫的材质为橡胶，优选为氯丁胶。

为了增大摩擦力，所述摩擦垫的接触表面上设置压纹。

为了方便行走，所述吸附式自移动装置还包括设置在机体底部的行进轮，行进轮受驱动单元驱动使清洁机器人行走。

根据需要，所述的吸附式自移动装置的机体可以是整体机也可以是分体机，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。

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、当机器人需要较大的摩擦力时，本发明中的摩擦垫紧压作业面，从而增大吸盘与作业面之间的摩擦力；当机器人不需要太大的摩擦力时，摩擦垫离开作业面，从而降低吸盘与作业面之间的摩擦力。

2、结构简单、便于实施。

附图说明

图1是分体式壁面清洁机器人在作业面上的行走原理图；

图2是本发明的实施例1在未吸附状态下的结构示意图；

图3是本发明的实施例1在吸附状态下的结构示意图；

图4是本发明的实施例2在未吸附状态下的结构示意图；

图5是本发明的实施例2在吸附状态下的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，一种可增大摩擦力的吸盘，包括吸盘本体3和摩擦垫301，所述摩擦垫301固定设置在所述吸盘本体3的内腔顶部。

在机器人上使用本发明可增大摩擦力的吸盘时，可将吸盘本体3安装在机器人底部的机器底座5上。

图2所展示的是本实施例在未吸附状态下的结构，此时，吸盘本体3处于吸气的状态，摩擦垫301与作业面4是分离的。

如图3所示，当机器人需要本发明可增大摩擦力的吸盘提供较大的摩擦力时，吸盘本体3放气（亦即给吸盘本体3抽真空），其内腔的压力降低，内外气压差使得摩擦垫301与作业面4压合在一起，从而产生较大的摩擦力。

在本实施例中，所述摩擦垫301可采用橡胶类材料制作，优选氯丁胶；摩擦垫301的形状优选圆环状，此外，还可在摩擦垫301的接触表面上设置压纹，其作用是进一步提高摩擦垫301与作业面4之间的摩擦力。以上，结合图1、图2介绍了本发明可增大摩擦力的吸盘的基本结构及其增大摩擦力的基本原理。

实施例2

如图4所示，是一种带有转向功能的机器人，在机器人底部设有旋转机构，旋转机构包括大齿轮303，与大齿轮303啮合的小齿轮（图中未示）以及驱动小齿轮的驱动机构（图中未示），小齿轮与机体固定连接，大齿轮303与吸盘固定连接，大齿轮303和机体通过轴承连接并实现相对转动，大齿轮303与轴承外圈固定，小齿轮与轴承内圈固定，在机体旋转时，大齿轮303和吸盘是吸附在作业面上的，驱动机构驱动小齿轮绕大齿轮303转动，即实现了机体的旋转。由于在旋转时需要较大的摩擦力，仅有吸盘负压产生的摩擦力不能确保让机器人在吸附的同时发生旋转，因此，在吸盘的内腔顶部和外侧的大齿轮上均设有摩擦垫，随着吸盘的放气而与作业面紧压，从而增大了摩擦力，当然，也可以根据需要单独在吸盘的内腔顶部或吸盘外侧的大齿轮上设置摩擦垫。

摩擦垫302的形状优选圆环状，所谓圆环状，是指摩擦垫302环绕在吸盘本体3的外围，形成完整的圆环；另外，制作摩擦垫302的材料优选氯丁胶。

图4所展示的是本实施例在未吸附状态下的结构，此时，吸盘本体3处于吸气的状态，摩擦垫302与作业面4是分离的。

图5所展示的是本实施例在吸附状态下的结构，此时，吸盘本体3处于放气的状态，摩擦垫302与作业面4压合在一起。

在本实施例中，当摩擦垫302与作业面4分离时，最好将摩擦垫302的高度设置为高出吸盘底面5mm左右。

对于装配了实施例2中的可增大摩擦力的吸盘的分体式壁面清洁机器人来说，其行走原理与装配了实施例1中的可增大摩擦力的吸盘的分体式壁面清洁机器人完全相同，在此不再赘述。

图1是分体式壁面清洁机器人在作业面上的行走原理图。如图1所示，本发明还提供一种吸附式自移动装置，包括机体、驱动单元和控制单元，机体底部设有吸盘，所述吸盘通过抽气管与真空源连接，控制单元控制驱动单元驱动机体移动，机体底部设有摩擦垫，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。根据需要，摩擦垫可以设置在不同的位置，所述摩擦垫可以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。为了增大摩擦力，所述摩擦垫的接触表面上设置压纹。为了方便行走，所述吸附式自移动装置还包括设置在机体底部的行进轮，行进轮受驱动单元驱动使清洁机器人行走。

根据需要，所述的吸附式自移动装置的机体可以是整体机也可以是分体机。如图1所示的吸附式自移动装置的机体为分体式结构，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。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。

具体来说，结合图1进一步介绍装配了本发明可增大摩擦力的吸盘的分体式壁面清洁机器人在作业面上的行走原理。如图1所示，一种分体式壁面清洁机器人，其包括前机体1和后机体2，在前机体1的机器底座5和后机体2的旋转机构的大齿轮（图中未示出）上均装配有本发明可增大摩擦力的吸盘，其中。当前机1中的吸盘本体3吸气时，摩擦垫301与作业面4分离，此时，前机体1与作业面之间的摩擦力较小，驱动机构驱动前机体1向前移动；与此同时，后机体2中的吸盘本体3放气，摩擦垫301与作业面4紧密接触，使后机体2具有足够的摩擦力固定在作业面4上。前机体1到达设定的位置后，前机体1中的吸盘本体3放气，摩擦垫301与作业面4紧密接触，使得前机体1具有足够的摩擦力固定在作业面4上，与此同时，后机体2中的吸盘本体3吸气，摩擦垫301与作业面4分离，使后机体2与作业面之间的摩擦力减小，在驱动机构的驱动下，后机体2向前运行到设定的位置。通过前机体1和后机体2的交替行走，分体式壁面清洁机器人得以在作业面上完成工作任务。

以上，通过两个可增大摩擦力的吸盘以及分体式壁面清洁机器人的实施例，分别介绍了本发明的具体实施方式。需要强调的是，本发明的保护范围不受上述实施例的限制。在具体实施本发明的过程中，本领域技术人员可以根据工作对象的具体特点，选择适当的技术方案。例如，本发明所采用的摩擦垫的大小、厚薄可根据机器人的规格调整，又如，制作摩擦垫的材料也可选用其他柔性、耐磨材料。总之，在本发明所请求保护的技术方案的基础上所作的任何演绎，均进入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种可增大摩擦力的吸盘，包括吸盘本体（3），其特征在于：还包括摩擦垫（301,302），所述摩擦垫可随着吸盘放气而与作业面紧压，从而增大吸盘与作业面之间的摩擦力。

2.如权利要求1所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：所述摩擦垫（301）固定设置在所述吸盘本体（3）的内腔顶部。

3.如权利要求1所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：所述摩擦垫（301）固定设置在所述吸盘本体（3）的外侧。

4.如权利要求2或3所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：所述摩擦垫（302）的形状为圆环状。

5.如权利要求2或3所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：当所述摩擦垫（302）与作业面分离时，将所述摩擦垫的高度设置为高出吸盘底面5mm。

6.如权利要求1至3任一项所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：在所述摩擦垫（301,302）的接触表面上设置压纹。

7.如权利要求1至3任一项所述的可增大摩擦力的吸盘，其特征在于：所述摩擦垫（301,302）的材质为橡胶，优选为氯丁胶。

8.一种吸附式自移动装置，包括机体、驱动单元和控制单元，机体底部设有吸盘，所述吸盘通过抽气管与真空源连接，控制单元控制驱动单元驱动机体移动，其特征在于，机体底部设有摩擦垫，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。

9.如权利要求8所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫固定设置在所述吸盘的内腔顶部。

10.如权利要求8所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫固定设置在吸盘外侧，并与机体固定。

11.如权利要求8所述的吸附式自移动装置，其特征在于，还包括设置在机体底部实现吸附式自移动装置转向的旋转机构，所述旋转机构包括：大齿轮，与所述大齿轮啮合的小齿轮以及驱动所述小齿轮的驱动机构，所述小齿轮与所述机体固定连接，所述大齿轮与所述吸盘固定连接，所述摩擦垫设置在吸盘的内腔顶部和/或外侧，并与大齿轮固定。

12.如权利要求8至11任一项所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫的材质为橡胶，优选为氯丁胶。

13.如权利要求8至11任一项所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述摩擦垫的接触表面上设置压纹。

14.如权利要求8至11任一项所述的吸附式自移动装置，其特征在于，所述吸附式自移动装置还包括设置在机体底部的行进轮，行进轮受驱动单元驱动使清洁机器人行走。

15.如权利要求8至11任一项所述的吸附式自移动装置，其特征在于，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。

16.如权利要求15所述的吸附式自移动装置，其特征在于，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。