CN104773222B - 适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足 - Google Patents
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Abstract
一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，吸盘安装在吸盘杆的下端，负吸盘杆的上端与活塞连接，活塞的上部与顶压弹簧的下端连接，壳体内设有供吸盘杆、活塞和顶压弹簧装配的滑腔，顶压弹簧的上端顶触在滑腔的顶壁；吸盘杆和活塞可上下滑动地密封装配在滑腔内，吸盘杆的内腔呈中空，吸盘杆的壁面开有吸盘杆负压口和吸盘杆大气口，壳体的壁面上还有壳体负压口和壳体大气口，吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离与壳体负压口和壳体大气口之间的距离之差为活塞的位移行程，壳体负压口与负压产生装置连接，活塞外的壳体内安装用以通过电磁原理带动活塞向上运动压缩弹簧的电磁装置。本发明简化结构、元件少、体积小、成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁机器人，尤其是一种爬壁机器人的负压吸附足。
背景技术
爬壁机器人的关键技术之一是壁面吸附与行走机构的设计。目前存在的吸附方式包括负压吸附、电磁吸附等，负压吸附适用于平整光滑壁面，电磁吸附只能应用于导磁壁面。现有的负压吸附方式一般采用阀控吸盘的形式，结构较为复杂、元件多、体积大。采用此类结构吸附足的爬壁机器人外形尺寸较为庞大，并且每个吸附足都需要对应的控制阀，控制逻辑和时序较为复杂，成本高。
发明内容
为了克服已有爬壁机器人的负压吸附方式的结构复杂、元件多、体积大、成本较高的不足，本发明提供一种简化结构、元件少、体积小、成本较低的适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，包括吸盘和吸盘杆，所述吸盘安装在吸盘杆的下端，所述负压吸附足还包括壳体、活塞和顶压弹簧，所述吸盘杆的上端与所述活塞连接，所述活塞的上部与所述顶压弹簧的下端连接，所述壳体内设有供所述吸盘杆、活塞和顶压弹簧装配的滑腔，所述顶压弹簧的上端顶触在所述滑腔的顶壁；所述吸盘杆和活塞可上下滑动地密封装配在滑腔内，所述吸盘杆的内腔呈中空，所述吸盘杆的壁面开有吸盘杆负压口和吸盘杆大气口，所述壳体的壁面上还有壳体负压口和壳体大气口，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离与壳体负压口和壳体大气口之间的距离之间的差值为所述活塞的位移行程，所述壳体负压口与负压产生装置连接，所述活塞外的壳体内安装用以通过电磁原理带动活塞向上运动压缩弹簧的电磁装置。
本发明中，负压吸附足处于吸附状态时，吸盘杆负压口与壳体负压口对齐，吸盘杆大气口与壳体大气口错开位置；负压吸附足处于离壁状态时，吸盘杆负压口与壳体负压口错开位置，吸盘杆大气口与壳体大气口对齐。
进一步，所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的上方，所述壳体负压口位于壳体大气口的上方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离大于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。
或者是：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的下方，所述壳体负压口位于壳体大气口的下方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离小于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。
再进一步，所述电磁装置为电磁线圈。
本发明的技术构思为：使用时，将壳体负压口与负压产生装置相连，以提供负压。在吸附状态下，电磁线圈失电，弹簧将活塞、吸盘杆和吸盘的联接体推至下极限位置。此时吸盘杆负压口与壳体负压口对齐，吸盘杆大气口与壳体大气口错开位置。则在吸盘杆和吸盘内腔形成负压，吸盘直接吸附于壁面。在离壁状态下，电磁线圈得电并驱动活塞、吸盘杆和吸盘的联接体移动到上极限位置。此时吸盘杆负压口与壳体负压口错开，吸盘杆大气口与壳体大气口对齐。则吸盘杆和吸盘内腔与外部负压隔开，而与大气联通，吸盘失去吸附力，离开壁面。
本发明的有益效果主要表现在：1、简化结构、元件少、体积小、成本较低；2、不仅适用于水平平整壁面，也适用于非水平平整壁面。
附图说明
图1是适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足的吸附状态示意图。
图2是适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足的离壁状态示意图。
图3是吸附足形成的行走机构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，包括吸盘5和吸盘杆4，所述吸盘5安装在吸盘杆4的下端，所述负压吸附足还包括壳体6、活塞3和顶压弹簧1，所述吸盘杆4的上端与所述活塞3连接，所述活塞3的上部与所述顶压弹簧1的下端连接，所述壳体6内设有供所述吸盘杆4、活塞3和顶压弹簧1装配的滑腔，所述顶压弹簧1的上端顶触在所述滑腔的顶壁；所述吸盘杆4和活塞3可上下滑动地密封装配在滑腔内，所述吸盘杆4的内腔呈中空，所述吸盘杆4的壁面开有吸盘杆负压口7和吸盘杆大气口9，所述壳体6的壁面上还有壳体负压口8和壳体大气口10，所述吸盘杆负压口7和吸盘杆大气口9之间的距离与壳体负压口8和壳体大气口10之间的距离之间的差值为所述活塞3的位移行程，所述壳体负压口8与负压产生装置连接，所述活塞3外的壳体内安装用以通过电磁原理带动活塞3向上运动压缩弹簧的电磁装置2。
进一步，如图1和图2所示，所述吸盘杆负压口7位于吸盘杆大气口9的上方，所述壳体负压口8位于壳体大气口10的上方，所述吸盘杆负压口7和吸盘杆大气口9之间的距离大于壳体负压口8和壳体大气口10之间的距离。
或者是：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的下方，所述壳体负压口位于壳体大气口的下方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离小于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。该方式是可以选择的另一种实现方式(没有用附图显示)。
再进一步，所述电磁装置2为电磁线圈。
使用时，将壳体负压口8与负压产生装置相连，以提供负压。在吸附状态下，电磁装置2失电，顶压弹簧1将活塞3、吸盘杆4和吸盘5的联接体推至下极限位置。此时吸盘杆负压口7与壳体负压口8对齐，吸盘杆大气口9与壳体大气口10错开位置。则在吸盘杆4和吸盘5内腔形成负压，吸盘直接吸附于壁面。在离壁状态下，电磁装置2得电并驱动活塞3、吸盘杆4和吸盘5的联接体移动到上极限位置。此时吸盘杆负压口7与壳体负压口8错开，吸盘杆大气口9与壳体大气口10对齐。则吸盘杆4和吸盘5内腔与外部负压隔开，而与大气联通，吸盘5失去吸附力，离开壁面。
将本发明的负压吸附足应用到如附图3所示的爬壁机器人行走机构。该行走机构由驱动轮11、从动轮12、链条13和一组负压吸附足组成。一组吸附足均布安装在链条13上。当其中一个吸附足运动至驱动轮11正下方即图示15的位置时，吸附足进入吸附状态，使得爬壁机器人在驱动轮11和链条13的作用下前进。当吸附足处于从动轮12正下方即图示14的位置时，即吸附足即将离开壁面时，由于从动轮12安装位置相对于驱动轮11偏下，爬壁机器人的重力和吸附足的电磁线圈2共同作用，使得吸附足进入离壁状态，并离开壁面。如此循环，爬壁机器人可在任意倾斜角度的平整壁面吸附并行走。
Claims (4)
1.一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，包括吸盘和吸盘杆，所述吸盘安装在吸盘杆的下端，其特征在于：所述负压吸附足还包括壳体、活塞和顶压弹簧，所述吸盘杆的上端与所述活塞连接，所述活塞的上部与所述顶压弹簧的下端连接，所述壳体内设有供所述吸盘杆、活塞和顶压弹簧装配的滑腔，所述顶压弹簧的上端顶触在所述滑腔的顶壁；所述吸盘杆和活塞可上下滑动地密封装配在滑腔内，所述吸盘杆的内腔呈中空，所述吸盘杆的壁面开有吸盘杆负压口和吸盘杆大气口，所述壳体的壁面上还有壳体负压口和壳体大气口，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离与壳体负压口和壳体大气口之间的距离之间的差值为所述活塞的位移行程，所述壳体负压口与负压产生装置连接，所述活塞外的壳体内安装用以通过电磁原理带动活塞向上运动压缩弹簧的电磁装置。
2.如权利要求1所述的适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，其特征在于：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的上方，所述壳体负压口位于壳体大气口的上方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离大于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。
3.如权利要求1所述的适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，其特征在于：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的下方，所述壳体负压口位于壳体大气口的下方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之间的距离小于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。
4.如权利要求1～3之一所述的适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，其特征在于：所述电磁装置为电磁线圈。
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