CN107662214A - 真空吸附履带单元、真空吸附履带以及履带吸附机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种真空吸附履带单元、真空吸附履带以及履带吸附机器人，该真空吸附履带单元利用活塞与活塞轴孔之间的密封性，保证活塞的抽出或者推入所述活塞轴孔，并结合抽气装置与抽气孔的工作以实现吸附装置的吸附状态，当活塞推入活塞轴孔中，活塞顶端的推入将进气孔堵塞，可将活塞轴孔、气体通道以及吸附装置的空腔中的气体抽走，使吸附装置处于吸附状态。将活塞抽出后，空气可以进入气体通道，致使吸附装置内外压强相等，吸附装置将处于非吸附装置。利用上述抽拉或推动活塞的方式可以有效的实现吸附装置的吸附状态，由于该单元的密封性好，因此该履带单元的吸附能力较强，并且质量轻强度高，同时应用比较灵活，续航能力充足。

Description

真空吸附履带单元、真空吸附履带以及履带吸附机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种真空吸附履带单元。本发明还涉及一种真空吸附履带，另外，本发明还涉及一种履带吸附机器人以及用于清扫的智能机器人。

背景技术

在现代工业设计中，出现了可以部分替代人工操作的智能机器人，而智能机器人在一定程度上解放的人工劳动力，但是，现有的一些承载有特定功能的承载机器人的爬行的装置绝大多数是轮胎或机械臂等结构。而这些结构都不适应在大倾斜角度或垂直的工作环境中，并且上述这些结构在工作过程中也不够灵活。

现有清洁类机器人的技术多采用的是可移动滑道，轮式机构或电磁吸附结构，作业不够灵活，成本高且操作复杂；少数采用真空吸附式结构，但仅限于小面积清洁，续航能力严重不足。

发明内容

本发明提供一种真空吸附履带单元，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明还涉及一种真空吸附履带。

本发明另外提供一种履带吸附机器人以及用于清扫的智能机器人。

本申请提供一种真空吸附履带单元，包括：履带本体、吸附装置、活塞、抽气孔、进气孔、气体通道以及抽气装置；

所述活塞为柱形，设置于所述履带本体一侧开设的活塞轴孔中，所述活塞至少两处以紧密配合的方式与所述活塞轴孔的内壁接触；

所述进气孔设置于所述履带本体上，连通所述活塞轴孔与外界，所述气体通道连通所述活塞轴孔与所述吸附装置的空腔，所述抽气孔连通所述活塞轴孔与外界，或者所述抽气孔连通所述气体通道与外界，所述抽气装置连接抽气孔，由所述抽气孔抽取气体；所述进气孔的位置相比于所述气体通道的位置远离所述活塞轴孔的出口端。

可选的，还包括弹性装置，所述弹性装置设置于所述活塞轴孔中，与所述活塞相抵接。

可选的，所述活塞包括第一密封装置、活塞本体，所述活塞至少两处以紧密配合的方式与所述活塞轴孔的内壁接触，具体是，所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，以保证所述活塞以紧密配合的方式与活塞轴孔的内壁接触。

可选的，所述活塞本体按照结构部位所处位置依次包括第一端部、第一中间部位、第二中间部位和第二端部；所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，是所述第一端部上设置有第一密封装置；所述第二端部的直径小于所述活塞轴孔内壁直径；所述第一中间部位的直径小于所述第一端部和第二中间部位的直径。

可选的，所述第二中间部位上设置有第二密封装置。

可选的，所述第一密封装置为密封圈，所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，具体是，所述密封圈套在所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上。

可选的，所述吸附装置包括吸盘本体和加强装置，所述吸盘本体与加强装置构成的吸附装置的空腔，所述空腔为至少两个，所述加强装置将每个空腔分割为独立的空间。

可选的，所述加强装置为条状结构，且所述加强装置上设置有气体连通装置，所述气体连通装置保证加强装置两侧的空腔之间的气体的流通。

可选的，所述气体连通装置包括在所述加强装置的外表面上设置的至少一个凹槽，所述凹槽的长度方向垂直于所述加强装置。

可选的，所述吸附装置还包括边框结构，所述边框结构设置于所述吸附装置的两端，平行于所述加强装置，所述边框结构的高度大于所述加强装置的高度。

可选的，所述吸盘的材料为橡胶。

可选的，所述弹性装置为弹簧。

可选的，所述抽气装置包括真空泵。

本申请还提供一种真空吸附履带，包括上述任一项所述的真空吸附履带单元。

可选的，相邻真空吸附履带单元采用链节和链销的方式连接固定。

本申请还提供一种履带吸附机器人，包括上述任一项所述的真空吸附履带。

本申请还提供一种用于清扫的智能机器人，包括上述任一项所述的真空吸附履带。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种真空吸附履带单元，该履带单元包括：履带本体、吸附装置、活塞、抽气孔、进气孔、气体通道以及抽气装置；所述活塞为柱形，设置于所述履带本体一侧开设的活塞轴孔中，所述活塞以紧密配合的方式与所述活塞轴孔的内壁接触；所述进气孔设置于所述履带本体上，连通所述活塞轴孔与外界，所述气体通道连通所述活塞轴孔与所述吸附装置的空腔，所述抽气孔连通所述活塞轴孔与外界，或者所述抽气孔连通所述气体通道与外界，所述抽气装置连接抽气孔，由所述抽气孔抽取气体；所述进气孔的位置相比于所述气体通道的位置远离所述活塞轴孔的出口端。

该真空吸附履带单元通过设置活塞、弹性装置、抽气孔、进气孔和气体通道，利用活塞与活塞轴孔之间的密封性，保证活塞的抽出或者推入所述活塞轴孔，并结合抽气装置与抽气孔的工作以实现吸附装置的吸附状态，当活塞推入活塞轴孔中，活塞顶端的推入将进气孔堵塞，利用抽气装置和抽气孔，可将活塞轴孔、气体通道以及吸附装置的空腔中的气体抽走，使吸附装置处于吸附状态。相应的，将活塞抽出后，空气可以进气孔进入活塞轴孔、气体通道，致使吸附装置内外压强相等，此时，所述吸附装置将处于非吸附装置。利用上述抽拉或推动活塞的方式可以有效的实现吸附装置的吸附状态，由于该单元的密封性好，因此该履带单元的吸附能力较强，并且质量轻强度高，同时应用比较灵活，续航能力充足。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的真空吸附履带单元处于非吸附状态的结构示意图。

图2是本申请第一实施例提供的真空吸附履带单元处于吸附装置的结构示意图。

其中，履带本体001、吸附装置002、活塞003、抽气孔004、进气孔005、气体通道006、活塞轴孔007、第一密封装置008、第二密封装置009、弹性装置010。

具体实施方式

本申请第一实施例提供一种真空吸附履带单元，多个该履带单元可以构成履带，该履带可以安装在相应的设备上，实现行走移动的功能。

该履带单元在应用中轻便灵活，适应性较强，同时吸附力较强，适合任何角度和任何环境下的攀爬清扫工作。

以下通过具体的实施例对该真空吸附履带单元进行详细的说明和介绍。

图1是本申请第一实施例提供的真空吸附履带单元处于非吸附状态的结构示意图。图2是本申请第一实施例提供的真空吸附履带单元处于吸附装置的结构示意图。

请参照图1和图2，根据附图的名称也可以看出，该真空吸附履带单元可以有两种状态，一种为吸附状态，另一种为非吸附状态。所述真空吸附履带单元处于吸附状态时，该真空吸附履带单元将固定吸附在其行走面上，若所述真空吸附履带单元处于非吸附状态时，相应的，该真空吸附履带单元为自由状态，可以随着连接该真空吸附履带单元的其他设置进行移动。

明显的，该真空吸附履带单元是可以根据相应部位的变化具有两个完全不同的状态，为了具体的说明该真空吸附履带单元是如何实现两种状态的转变的，可通过对该真空吸附履带单元每个部分结构进行说明，最后通过该真空吸附履带单元各部件的工作状态说明该真空吸附履带单元的两种状态变化的原理和过程。

所述真空吸附履带单元包括：履带本体001、吸附装置002、活塞003、抽气孔004、进气孔005、气体通道006以及抽气装置(图未示)。

所述履带本体001主要是构成该履带单元的基本形状，该履带本体001一般为长方体的形状，在所述履带本体001一侧开设有活塞轴孔007，该活塞轴孔007用于在其中设置于该活塞轴孔007相配合的活塞003，一般情况下，所述活塞轴孔007为圆柱形的，相应的所述活塞003的形状是与该活塞轴孔007的形状相匹配的，该活塞003一般也设置为圆柱形结构。

另外，当所述活塞003设置于所述活塞轴孔007中时，该活塞003至少有两个部分是以紧密配合的方式与所述活塞轴孔007的内壁接触的，也就是，该活塞003在所述活塞轴孔007中设置时是设置有相应的密封装置的，具体的设置方式通过以下事例进行说明。

例如，图1中的活塞的结构，是设置有密封结构的情况，具体的密封结构的设置方式如下：所述活塞003包括活塞本体和第一密封装置008，所述第一密封装置008设置于所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上，这样，在该活塞本体上将具有相应的密封结构。

优选在，在所述活塞至少有两个部分以紧密配合的方式与所述活塞轴孔007的内壁接触，为了保证该履带单元的密封性，可以在活塞003的另一端位置再设置一个密封装置，具体设置方式如下：

所述活塞本体按照结构部位所处位置依次包括第一端部、第一中间部位、第二中间部位和第二端部；所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置008，是所述第一端部上设置有第一密封装置008；所述第二端部的直径小于所述活塞轴孔007内壁直径；所述第一中间部位的直径小于所述第一端部和第二中间部位的直径。

此时所述活塞本体上设置有两处密封结构用于保证该履带单元的密封性，由于履带单元的密封性将直接影响该真空吸附履带单元的吸附能力，所以，通过上述方式可以保证该真空吸附履带单元的吸附能力。

当推动活塞003至图2的位置时，可以看到，通过抽气装置抽取吸附装置002、气体通道006以及抽气孔004之间的气体，而由于活塞003的推动将进气孔005堵塞，使得外界的气体不可以通过进气孔005进入履带单元中，经过抽气装置抽气之后，吸附装置002的空腔中以及气体通道006中将处于真空状态，外界加强远远大于吸附装置002的空腔中的压强，此时，该吸附装置002将处于吸附状态。

另外，为了保证活塞轴孔007的密封性，可以在所活塞003的第二中间部位上设置有第二密封装置009。这样，第一密封装置008与第二密封装置009之间形成的绝对密封空间，外界的气体将不会通过活塞轴孔007的开口位置进入活塞轴孔007中，一方面可以增加抽气装置抽气的效率，另一方面也可以更加保证该真空吸附履带单元的密封性，进一步加强吸附装置002的吸附能力。

不管是第一密封装置008，还是第二密封装置009，该密封装置均可以采用密封圈实现密封，具体的，所述第一密封装置008为密封圈，所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置008，具体是，所述密封圈套在所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上，如图2中的第一密封装置008显示的方式设置该密封圈。

另外，所述真空吸附履带单元还包括弹性装置010，所述弹性装置010设置于所述活塞轴孔007中，与所述活塞003相抵接。所述弹簧在履带单元的非吸附状态时处于正常状态，当活塞003向活塞轴孔007中推动时，与弹性装置010相抵接的活塞003一端接触该弹性装置010，使得该弹性装置010压缩变形，直至当活塞003全部推入至所述活塞轴孔007时，此时，所述活塞003的顶端一般处于进气孔005与气体通道006之间，以保证在此状态时，所述进气孔005的气体不能进入活塞轴孔007中。

当所述履带单元需要处于非吸附状态时，解除对所述活塞003的推动力，自然弹性装置010将由压缩状态自动恢复原始正常状态，则弹性装置010将推动活塞003向外移动，相应的，活塞003顶端移动至气体通道006的右侧，则进气孔005可以与气体通道006贯通，外界气体可以经由进气孔005进入所述气体通道006，使得所述吸附装置002处于非吸附状态。

所述弹性装置010一般为弹簧。另外，其他可以进行自由收缩伸长的设置也可以作为上述弹性装置010，所述弹性装置010是用于实现活塞003自动弹出的推动装置，任何可以实现该功能的设备均属于本申请保护的范围。

以上主要是对活塞轴孔007、弹性装置010、活塞003以及活塞003上的密封结构的介绍和说明，以下介绍该真空吸附履带单元上所开设可以通气的孔。

具体的，所述进气孔005设置于所述履带本体001上，连通所述活塞轴孔007与外界，所述气体通道006连通所述活塞轴孔007与所述吸附装置002的空腔，所述抽气孔004连通所述活塞轴孔007与外界，或者所述抽气孔004连通所述气体通道006与外界，所述抽气装置连接抽气孔004，由所述抽气孔004抽取气体；所述进气孔005的位置相比于所述气体通道006的位置远离所述活塞轴孔007的出口端。

所述进气孔005是用于进气的，当需要将吸附状态的履带单元转变为非吸附状态时，需要通过该进气孔005使外界的气体进入所述活塞轴孔007中，由于吸附状态时气体通道006以及吸附装置002的空腔中空气密度很小，所以，当活塞003拉出的过程中，外界气体自然会经由进气孔005进入气体通道006，并进入吸附装置002的空腔中，使得空腔中充满气体，其空腔中的气压恢复会为与外界气压相同的情况，自然该吸附装置002就转变为非吸附状态。

因此，所述进气孔005就是为了在吸附装置002在所处状态转变过程中起作用的装置，并且是该履带单元不可或缺的一种结构。

所述气体通道006是连通活塞轴孔007和吸附装置002的空腔的，当所述吸附装置002处于非吸附状态时，所述气体通道006与进气孔005相连通，外界气体可自由进入该气体通道006；而当所述吸附装置002处于吸附状态时，所述气体通道006将与进气孔005隔离，并且通过抽气装置可将该气体通道006及吸附装置002的空腔中的气体抽出，保证此状态下，所述吸附装置002的空腔中及气体通道006为真空状态。

所以，所述气体通道006也是用于气体流通的，并且在所述吸附装置002的状态不同时，其内的气体流向也是不同的。

所述抽气孔004是连接所述抽气装置的，所述抽气装置可以是真空泵或者是其他可以仅抽取气体的装置，该真空泵可以通过所述抽气孔004抽取与该抽气孔004相连的内腔中的空气。

与所述抽气孔004相连的内腔可以是活塞轴孔007，也可以是气体通道006，而该抽气装置仅在吸附装置002转变为吸附状态时应用。当活塞003向活塞轴孔007中推进之后，堵塞所述进气孔005向所述活塞轴孔007中进气，此时，所述真空泵经由所述抽气孔004抽取活塞轴孔007及气体通道006和吸附装置002的空腔中气体，保证空腔中压强远远小于外界大气压，从而使得所述吸附装置002可以紧紧的吸附在行走面上。

以上是通过履带单元上的气孔结合其工作原理描述的各个组成部分的应用的工作流程。以下对所述吸附装置002进行详细的说明和介绍。

所述吸附装置002可以是一个吸盘，但是由于该履带单元需要长期的工作，单个吸盘的吸附能力有限，并且容易发生吸盘不稳定的情况，所以在原来吸盘的基础上做了一些改进，以使得该吸附装置002的吸附能力更强，更加适合长期作业的情况。

所述吸附装置002包括吸盘本体和加强装置，所述吸盘本体与加强装置构成的吸附装置002的空腔，所述空腔为至少两个，所述加强装置将每个空腔分割为独立的空间。

例如，图1和图2中均有三个完整的空腔，所述吸盘本体如图1中所示扣合在行走面上，则该空腔中的气体被抽出之后，该空腔将会的边缘将会吸附在行走面上，以使得吸附装置002可以紧紧的吸附在行走面上。

所述加强装置为条状结构，且所述加强装置上设置有气体连通装置，所述气体连通装置保证加强装置两侧的空腔之间的气体的流通。

具体的，所述气体连通装置包括在所述加强装置的外表面上设置的至少一个凹槽，所述凹槽的长度方向垂直于所述加强装置。

采用上述方式设置的吸附装置002在一定程度上保证了吸附装置002的吸附能力，同时由于设置有加强装置，该吸附装置002在加强装置的作用下也不容易变形，从而延长该吸附装置002及履带单元的使用寿命。

另外，为了增强吸附装置002的吸附能力，在所述吸附装置002上做了其他的改进，以使得吸附装置002的吸附能力更强。

具体的，所述吸附装置002还包括边框结构，所述边框结构设置于所述吸附装置002的两端，平行于所述加强装置，所述边框结构的高度大于所述加强装置的高度。

设置上述边框结构是为了保证吸附装置002的边缘更贴近行走面，也是为了保证在吸附装置002在吸附状态下的密封性。

需要说明的是，所述吸盘的材料可以使用质地具有弹性的橡胶材料。

总之，该真空吸附履带单元通过设置活塞003、弹性装置010、抽气孔004、进气孔005和气体通道006，利用活塞003与活塞轴孔007之间的密封性，保证活塞003的抽出或者推入所述活塞轴孔007，并结合抽气装置与抽气孔004的工作以实现吸附装置002的吸附状态，当活塞003推入活塞轴孔007中，活塞003顶端的推入将进气孔005堵塞，利用抽气装置和抽气孔004，可将活塞轴孔007、气体通道006以及吸附装置002的空腔中的气体抽走，使吸附装置002处于吸附状态。

相应的，将活塞003抽出后，空气可以进气孔005进入活塞轴孔007、气体通道006，致使吸附装置002内外压强相等，此时，所述吸附装置002将处于非吸附装置002。利用上述抽拉或推动活塞003的方式可以有效的实现吸附装置002的吸附状态，由于该单元的密封性好，因此该履带单元的吸附能力较强，并且质量轻强度高，同时应用比较灵活，续航能力充足。

本申请第二实施例还提供一种真空吸附履带，包括上述至少两个所述的真空吸附履带单元。

通常情况下，该履带是由若干个所述履带单元构成的，而相邻真空吸附履带单元采用链节和链销的方式连接固定。而关于真空吸附履带单元的介绍可参考说明中第一实施例对该单元的介绍和说明。

本申请第三实施例还提供一种履带吸附机器人，该机器人包括上述真空吸附履带。具体的设计方案请参考本申请第一实施例的介绍和说明。

另外，本申请第四实施例还提供一种用于清扫的智能机器人，该智能机器人采用上述真空吸附履带。具体的设计方案请参考本申请第一实施例的介绍和说明。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种真空吸附履带单元，其特征在于，包括：履带本体、吸附装置、活塞、抽气孔、进气孔、气体通道以及抽气装置；

所述活塞为柱形，设置于所述履带本体一侧开设的活塞轴孔中，所述活塞至少两处以紧密配合的方式与所述活塞轴孔的内壁接触；

所述进气孔设置于所述履带本体上，连通所述活塞轴孔与外界，所述气体通道连通所述活塞轴孔与所述吸附装置的空腔，所述抽气孔连通所述活塞轴孔与外界，或者所述抽气孔连通所述气体通道与外界，所述抽气装置连接抽气孔，由所述抽气孔抽取气体；所述进气孔的位置相比于所述气体通道的位置远离所述活塞轴孔的出口端。

2.根据权利要求1所述的真空吸附履带单元，其特征在于，还包括弹性装置，所述弹性装置设置于所述活塞轴孔中，与所述活塞相抵接。

3.根据权利要求2所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述活塞包括第一密封装置、活塞本体，所述活塞至少两处以紧密配合的方式与所述活塞轴孔的内壁接触，具体是，所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，以保证所述活塞以紧密配合的方式与活塞轴孔的内壁接触。

4.根据权利要求3所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述活塞本体按照结构部位所处位置依次包括第一端部、第一中间部位、第二中间部位和第二端部；所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，是所述第一端部上设置有第一密封装置；所述第二端部的直径小于所述活塞轴孔内壁直径；所述第一中间部位的直径小于所述第一端部和第二中间部位的直径。

5.根据权利要求4所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述第二中间部位上设置有第二密封装置。

6.根据权利要求3所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述第一密封装置为密封圈，所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上设置有第一密封装置，具体是，所述密封圈套在所述活塞本体靠近弹簧装置的一端上。

7.根据权利要求1所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述吸附装置包括吸盘本体和加强装置，所述吸盘本体与加强装置构成的吸附装置的空腔，所述空腔为至少两个，所述加强装置将每个空腔分割为独立的空间。

8.根据权利要求7所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述加强装置为条状结构，且所述加强装置上设置有气体连通装置，所述气体连通装置保证加强装置两侧的空腔之间的气体的流通。

9.根据权利要求8所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述气体连通装置包括在所述加强装置的外表面上设置的至少一个凹槽，所述凹槽的长度方向垂直于所述加强装置。

10.根据权利要求7所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述吸附装置还包括边框结构，所述边框结构设置于所述吸附装置的两端，平行于所述加强装置，所述边框结构的高度大于所述加强装置的高度。

11.根据权利要求7所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述吸盘的材料为橡胶。

12.根据权利要求2所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述弹性装置为弹簧。

13.根据权利要求1所述的真空吸附履带单元，其特征在于，所述抽气装置包括真空泵。

14.一种真空吸附履带，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的真空吸附履带单元。

15.根据权利要求14所述的真空吸附履带，其特征在于，相邻真空吸附履带单元采用链节和链销的方式连接固定。

16.一种履带吸附机器人，其特征在于，包括权利要求14-15任一项所述的真空吸附履带。

17.一种用于清扫的智能机器人，其特征在于，包括权利要求14-15任一项所述的真空吸附履带。