CN110340929A - 一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，包括一侧开设有空腔的附着盘，所述附着盘远离空腔一侧设置有把手，所述附着盘上贯穿开设有过气孔，且所述附着盘还连接有与抽气装置连接的抽气管；所述抽气管与所述附着盘之间滑移连接有贯穿开设有连接孔的拉板，所述拉板远离所述把手一侧还连接有封闭板，所述封闭板通过连接柱与附着盘滑移连接，且封闭板上端面与拉板上端面齐平，下端面高于拉板的下端面，拉板与附着盘之间形成出气腔。本发明具有通过一个装置就可以控制附着盘进行排气或抽空，操作更为简单方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机械的技术领域，尤其是涉及一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置。
背景技术
目前在消防或者是武警作战救援行动中通常需要人体进行爬墙作业，在消无声息的情况下攀爬到屋顶进行消防或者救援作业。但是目前在攀爬作业中，更多的方法是通过徒手爬墙或者采用钩绳的辅助方式进行爬墙，但是这种方式对于攀爬人员来说都是较为费力的。因此后来市场上出现了特种单兵攀爬机器人的吸附式攀爬助力装置，这种助力装置是将设置有空腔的附着盘利用真空吸附作用吸附于墙体上，但是这种助力装置需要实现附着盘在墙面上攀爬，首先需要实现附着盘与墙面的吸附和分离，即空腔与大气连通进行排气或者是空腔与大气封闭进行抽空的控制是很重要的，现有的基本上是排气与抽空是通过各自的控制件进行的，操作较为繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过一个装置就可以控制附着盘进行排气或抽空，操作更为简单方便的单兵攀爬机器人的特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，包括一侧开设有空腔的附着盘，所述附着盘远离空腔一侧设置有把手，所述附着盘上贯穿开设有过气孔，且所述附着盘还连接有与抽气装置连接的抽气管；
所述抽气管与所述附着盘之间滑移连接有贯穿开设有连接孔的拉板，所述拉板远离所述把手一侧还连接有封闭板，所述封闭板通过连接柱与附着盘滑移连接，且封闭板上端面与拉板上端面齐平，下端面高于拉板的下端面，拉板与附着盘之间形成出气腔。
通过采用上述技术方案，当需要附着盘与墙面吸附的时候，拉动拉板，使得连接孔、抽气孔和过气孔连通，此时起到抽空装置对空腔进行抽真空作业，使得空腔内呈现负压状态，实现附着盘与墙体之间的吸附，当需要将附着盘与墙体分离的时候，拉动拉板，使得封闭板将抽气管分离且出气腔与过气孔连通，使得空腔与大气连通进行排气，从而实现附着盘与墙体的分离，该真空吸附装置只需要推拉拉板就可以实现空腔与大气或者抽气管连通，从而实现附着盘与墙体之间的吸附或者分离，起到攀爬助力的作用，操作简单方便。
本发明进一步设置为：所述抽气管通过连接板与所述附着盘固接，所述拉板处于连接板与附着盘之间，所述连接板与附着盘之间通过连接柱固接，且所述连接板对应所述抽气管处开设有通气孔。
通过采用上述技术方案，需要将附着盘附着于墙体上的时候，拉动拉板，使得连接孔、通气孔、抽气管和过气孔连通，此时抽空装置对空腔进行吸附。
本发明进一步设置为：该真空吸附装置还包括回位弹簧，所述回位弹簧一端与所述拉板靠近把手一侧固接，另一端与附着盘固接，所述回位弹簧自然状态下，所述连接孔、通气孔、抽气管和过气孔连通。
通过采用上述技术方案，如此设置，使得将拉板下拉时过气孔与出气腔连通后，将附着盘攀升后再次与墙体吸附的时候，直接松开拉板，使得拉板在回位弹簧的作用下，抽气管与过气孔连通，直接实现对空腔的抽空，使得附着盘与墙体吸附，操作简单方便。
本发明进一步设置为：该真空吸附装置还包括对所述拉板进行定位的自锁组件，自锁组件包括开设在附着盘上的定位孔和处于定位孔内的定位销，所述定位销还连接有驱动其在定位孔内滑移的驱动件；
所述抽气管与所述过气孔连通时，所述定位销在所述驱动件的驱动下伸出所述定位孔与所述拉板抵接，所述过气孔与大气连通时，所述定位销在所述驱动件的驱动下处于所述定位孔内。
通过采用上述技术方案，自锁组件的设置可以对抽空状态下的拉板进行限位，防止其下滑影响抽真空的过程，同时还不会影响将拉板拉动以使得附着盘与墙体分离的过程。
本发明进一步设置为：所述驱动件包括滚珠和拉杆，所述滚珠与所述定位销远离所述拉板一端连接，所述拉杆与所述附着盘滑移连接，且所述拉杆远离所述拉板一侧固接有连接轴，所述连接轴伸出所述附着盘且与所述附着盘滑移连接；
所述拉杆靠近定位孔一端开设有供所述滚珠滚动的弧形槽，且弧形槽的深度沿着靠近拉板方向逐渐减小。
通过采用上述技术方案，当需要向空腔内抽真空的时候，向着远离拉板方向拉动连接轴，连接轴带动拉杆向着远离拉板方向移动，弧形槽沿着滚珠滑移，弧形槽内的滚珠随着弧形槽深度的减小，使得定位销在定位孔内向着远离压板方向移动，直至拉杆与定位板抵接；当需要将空腔与大气空气连通的时候，将对连接轴的力撤去，使得拉杆在复位弹簧的作用下向着靠近拉板方向运动，弧形槽沿着滚珠滑移，直至定位销处于定位孔内，失去对拉板的限位作用。
本发明进一步设置为：所述定位销上套接有限位弹簧，且所述定位销靠近所述滚珠一端还固接有限位环，所述限位弹簧与限位环固接；
所述定位孔包括第一定位孔和第二定位孔，所述限位环和所述限位弹簧处于第一定位孔内，且所述第一定位孔的内径大于所述第二定位孔的内径，所述第一定位孔与所述第二定位孔之间形成定位台阶。
通过采用上述技术方案，如此设置使得定位销在定位孔内滑移的时候，滚珠始终在弧形槽内，防止两者发生脱离或偏移。
本发明进一步设置为：所述附着盘远离所述把手一侧固接有定位板，所述定位板与所述拉杆远离所述拉板一端之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧套接于所述连接轴上，且所述复位弹簧一端与所述拉杆固接，另一端与定位板固接。
通过采用上述技术方案，复位弹簧的设置使得只需要下拉连接轴使得定位销伸出定位孔对拉板进行限位，需要将定位销与拉板脱离的时候，只需要松开连接轴，使得拉杆在复位弹簧的作用下滑移，使得定位销处于定位孔内失去对拉板的限位即可。
本发明进一步设置为：所述定位板通过压板与所述附着盘固接，所述压板与附着盘固接，且所述压板与所述附着盘之间形成所述拉杆滑移的滑移腔，且拉杆长度小于滑移腔的长度。
通过采用上述技术方案，如此设置，实现定位盘与附着盘之间的固接，且可以实现拉杆与附着盘的滑移和限位作用。
本发明进一步设置为：所述拉杆靠近拉板一端开槽形成限位台阶，所述弧形槽开设在所述限位台阶上，且所述限位台阶低于拉板。
通过采用上述技术方案，如此设置可以实现拉杆滑移，从而可以实现定位销可以伸出定位孔与控制件进行定位。
本发明进一步设置为：所述拉杆远离拉板一端开槽形成支撑台阶，所述连接轴和所述复位弹簧处于所述支撑台阶上。
通过采用上述技术方案，支撑台阶的设置可以对连接轴和复位弹簧进行支撑，同时，还不会影响拉杆的滑移。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、本发明中通过拉板与设有出气腔的封闭板的设置可以实现只需要通过拉板的拉动就可以控制附着盘与墙体的真空吸附或分离，操作简单方便；
2、本发明中通过回位弹簧的设置可以实现将拉板向下拉动后自动复位，使得附着盘的空腔与大气连通实现排气；
3、本发明中自锁组件的设置可以实现对拉板的定位，防止拉板向下滑移影响附着盘的抽真空作业。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中体现凸起的结构示意图；
图3是本发明中体现控制件的结构示意图；
图4是本发明中体现弧形槽和定位销的连接关系示意图；
图5是本发明中体现自锁组件的结构示意图；
图6是本发明中体现弧形槽的结构示意图；
图7是本发明中体现连接轴与脚蹬的连接关系示意图。
图中，1、附着盘；11、定位孔；111、第一定位孔；112、第二定位孔；12、过气孔；13、把手；14、抽气管；15、连接件；151、连接板；16、凸起；2、控制件；21、拉板；211、拉孔；22、封闭板；221、出气腔；23、连接柱；3、自锁组件；31、定位销；32、驱动件；321、滚珠；322、拉杆；3221、弧形槽；3222、限位台阶；3223、支撑台阶；33、连接轴；34、复位弹簧；35、定位板；36、限位弹簧；37、限位环；4、压板；41、滑移腔；5、脚蹬；51、脚蹬部；52、连接部；6、拉绳。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，包括附着盘1、抽空装置、控制件2和自锁组件3，附着盘1一侧设置有空腔，另一侧设置有把手13以及与抽空装置连通的抽气管14，附着盘1上还贯穿开设有过气孔12，控制件2控制过气孔12与抽气管14连通或者与大气大气连通。自锁组件3对控制件2进行定位，使得当将过气孔12与抽气管14连通的时候，对控制件2进行定位，防止其滑移，从而破坏真空吸附过程。
使用时，攀爬人员手抓在把手13上，当需要将附着盘1吸附于墙体上的时候，通过对控制件2的操作将过气孔12与抽气管14连通，进而与抽空装置连通，通过抽空装置对附着盘1与墙体之间的空腔内空气抽空，呈负压状态，使之吸附于墙体上，可以承载攀爬人员；当需要将附着盘1取下的时候，通过控制件2使得过气孔12与大气连通的时候，实现空腔的真空状态被破坏，从而将附着盘1与墙体分离，如此循环，可以实现附着盘1与墙体的吸附或分离，进而可以给攀爬人员在墙体上攀爬过程中提供支撑，起到助力的作用。
附着盘1可以选用采用泡沫棉制作的真空吸盘，也可以选用采用橡胶材质制作的真空吸盘，因为采用泡沫棉制作的真空吸盘在使用的时候容易被划伤，同时采用橡胶材质制作的真空吸盘还具有耐高温性能，可以在高温条件下操作，因此本申请方案中的附着盘1优先采用由橡胶材质制作而成。进一步地，考虑到本申请方案中的附着盘1还会用于有砖缝的墙壁上，为了保证附着盘1与砖缝之间贴合密切保证空腔的密封性能，如图2所示，在采用橡胶材质制作的附着盘1与砖缝贴合处还设置有若干交错设置的半球形凸起16，半球形凸起16朝着靠近墙壁方向凸射，其半球形凸起的半径为4-5mm，从而将附着盘1贴合于墙壁上的时候，半球形凸起16处于砖缝中，可以实现附着盘1与砖缝之间的紧密贴合，从而保证空腔的密封性能。
如图1和图3所示，抽气管14通过连接件15与附着盘1固接，连接件15包括与附着盘1固接的连接柱23，连接柱23和抽气管14之间固接有连接板151，连接板151对应抽气管14处开设有通气孔。控制件2包括处于连接板151与附着盘1之间的拉板21和封闭板22，拉板21靠近把手13一侧开设有拉孔211，拉板21上还贯穿开设有连接孔，连接孔处于拉孔211与封闭板22之间，自然状态下，抽气管14、通气孔、连接孔和过气孔12贯通连接，从而实现通过抽气管14从空腔内抽气制造负压状态，将附着盘1吸附于墙体上。
封闭板22一端与拉板21一体连接，另一端通过连接柱23与附着盘1固接，且封闭板22上端面与拉板21上端面齐平，下端面高于拉板21的下端面，使得拉板21与附着盘1之间形成出气腔221。通过手拉把手13，使得控制件2整体向着靠近把手13方向滑移，此时，封闭板22将抽气管14封闭，过气孔12与出气腔221连通，从而可以将空腔与大气空气连通，破坏空腔内的负压状态，从而将附着盘1与墙体分离。
在将拉板21向下拽动以使得过气孔12与大气连通之后，上升之后需要再次将附着盘1吸附于墙体上的时候，需要再次将拉板21向上滑移，以使得过气孔12与抽气管14再次连通，为了减小人为操作次数，在附着盘1上还设置有回位组件，回位组件包括回位弹簧，回位弹簧的设置方式只需要实现在将拉板21向靠近把手13一侧拉动的时候被拉伸使得封闭板22将抽气管14封闭，同时出气腔221与过气孔12连通，在需要将过气孔12与抽气管14连通的时候，只需要失去对拉板21的拉伸作用，使得拉板21在回位弹簧的作用下向着远离把手13方向滑移复位，使得过气孔12再次与抽气管14连通，此时脚蹬5受力使得定位销31对拉板21进行定位即可。即回位弹簧只需要实现将向下拉伸的拉板21向上复位即可。因此回位弹簧只需要一端与拉板21靠近控制件2一端固接，远离控制件2一端与附着盘1固接，将向下拉伸的拉板21向上滑移复位即可。
如图3和图4所示，自锁组件3包括开设在附着盘1上的定位孔11和处于定位孔11内的定位销31（结合图6），自锁组件3还包括驱动定位销31在定位孔11内滑移的驱动件32，当驱动件32驱动定位销31伸出定位孔11的时候，定位销31与拉板21抵接对拉板21起到定位的作用，防止其下滑，对抽真空过程中拉板21进行定位，保持附着盘1的空腔与抽空装置连通状态。
如图3和图5所示，驱动件32包括与附着盘1滑移连接的拉杆322和与拉杆322远离拉板21一端固接的连接轴33，连接轴33伸出附着盘1且与附着盘1滑移连接。拉杆322两端朝着靠近拉板21一侧的方向开槽分别形成限位台阶3222和支撑台阶3223，限位台阶3222处于靠近拉板21一端，支撑台阶3223处于另一端。结合图4和图5，定位销31远离拉板21一端固接有滚珠321，限位台阶3222上开设有供滚珠321滚动的弧形槽3221，弧形槽3221的深度沿着靠近拉板21方向逐渐减小。当需要对拉板21进行定位的时候，拉动连接轴33，连接轴33带动拉杆322向着远离拉板21方向移动，弧形槽3221沿着滚珠321滑移，弧形槽3221内的滚珠321随着弧形槽3221深度的减小，使得定位销31在定位孔11内向着远离压板4方向移动，直至拉杆322与定位板35抵接，对拉板21进行定位。
自锁组件3还包括定位板35，定位板35通过压板4与附着盘1固接，与连接轴33套接且滑移连接，压板4与附着盘1之间形成供拉杆322滑移的滑移腔41，且拉杆322的长度小于滑移腔41的长度。定位板35与拉杆322远离孔拉板21一端之间还设置有复位弹簧34，连接轴33和复位弹簧34处于支撑台阶3223上。复位弹簧34一端与定位板35固接，另一端与拉杆322固接，复位弹簧34处于自然状态时，滚珠321处于弧形槽3221远离拉板21一侧。复位弹簧34的设置使得在拉动连接轴33朝向远离拉板21方向滑移的时候，复位弹簧34被压缩，当需要对拉板21解除定位的时候，直接松开连接轴33，拉杆322在复位弹簧34的作用下向着靠近拉板21方向滑移，滚珠321在弧形槽3221内滑移，直至复位弹簧34处于自然状态，此时，滚珠321处于弧形槽3221远离拉板21一侧，定位销31处于定位孔11内，失去对拉板21的定位作用，此处的连接轴33还可以起到在复位弹簧34伸缩过程中定位导向的作用。
如图6所示，在定位销31靠近滚珠321一端的外周面还固接有限位环37，且在定位销31上套接有限位弹簧36，限位弹簧36与限位环37固接（结合图3），此处的定位孔11包括第一定位孔111与第二定位孔112，第一定位孔111与弧形槽3221连通，且第一定位孔111的内径大于第二定位孔112的内径，第一定位孔111与第二定位孔112之间形成定位台阶，限位弹簧36和限位环37处于第一定位孔111内，定位台阶的设置对限位弹簧36起到限位的作用，限位弹簧36和限位环37的设置使得在定位销31向着远离或靠近压板4方向运动的过程中，即定位销31在定位孔11内滑移的过程中，定位销31始终处于定位孔11内，且滚珠321始终在弧形槽3221内，防止两者发生脱离或者偏移。
如图7所示，连接轴33连接有拉绳6，可以直接通过控制拉绳6控制连接轴33和拉杆322的滑移，从而实现定位，操作简单方便。当该自锁组件3应用于单兵攀爬助力装置中的时候，拉绳6一端与连接轴33固接，另一端与单兵攀爬助力装置中的脚蹬5固接，脚蹬包括脚蹬部51和连接部52，拉绳6与连接部52连接。在需要对拉板21进行定位的时候，脚蹬脚蹬部51，连接部52受到向下的力，连接轴33在拉绳6受到向下拉力作用下驱动定位销31伸出定位孔11对拉板21进行定位，从而保证真空吸附过程，需要对拉板21失去定位作用的时候，脚撤去对脚蹬部51的作用力，连接轴33失去受力，在复位弹簧34的作用下，拉杆322向着靠近拉板21方向运动，失去对拉板21的限位作用。实现通过脚蹬部51是否受力就可以实现控制是否对拉板21进行定位。
本实施例的实施原理为：攀爬人员进行攀爬时，将一只附着盘1吸附于墙体上，同侧的脚踩脚蹬5，拽动拉绳6使得连接轴33和压板4向下运动，定位销31伸出定位孔11对拉板21进行定位，此时，过气孔12与抽气管14连通，通过抽空装置对空腔内进行抽空成负压状态，将附着盘1吸附于墙面上，承载攀爬人员，同理，相同的操作将另一只附着盘1吸附于墙体上，然后将其中一只脚和脚蹬5抬起，拉绳6失去受力失去对同侧的附着盘1的拉板21定位，拉动同侧的拉板21，使得封闭板22将抽气管14封闭，过气孔12与出气腔221连通，将该放气后的附着盘1与墙体分离，取下后与墙体更高处贴合，然后撤去对拉板21的拉力，在回位弹簧的作用下使得过气孔12与抽气管14连通，然后同侧的脚踩脚蹬5，对拉板21进行定位，进行抽真空作业，将该附着盘1与墙体附着，然后重复上述步骤，完成攀爬作业。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：包括一侧开设有空腔的附着盘(1)，所述附着盘(1)远离空腔一侧设置有把手(13)，所述附着盘(1)上贯穿开设有过气孔(12)，且所述附着盘(1)还连接有与抽气装置连接的抽气管(14)；
所述抽气管(14)与所述附着盘(1)之间滑移连接有贯穿开设有连接孔的拉板(21)，所述拉板(21)远离所述把手(13)一侧还连接有封闭板(22)，所述封闭板(22)通过连接柱(23)与附着盘(1)滑移连接，且封闭板(22)上端面与拉板(21)上端面齐平，下端面高于拉板(21)的下端面，拉板(21)与附着盘(1)之间形成出气腔(221)。
2.根据权利要求1所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述抽气管(14)通过连接板(151)与所述附着盘(1)固接，所述拉板(21)处于连接板(151)与附着盘(1)之间，所述连接板(151)与附着盘(1)之间通过连接柱(23)固接，且所述连接板(151)对应所述抽气管(14)处开设有通气孔。
3.根据权利要求1所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：该真空吸附装置还包括回位弹簧，所述回位弹簧一端与所述拉板(21)靠近把手(13)一侧固接，另一端与附着盘(1)固接，所述回位弹簧自然状态下，所述连接孔、通气孔、抽气管(14)和过气孔(12)连通。
4.根据权利要求1所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：该真空吸附装置还包括对所述拉板(21)进行定位的自锁组件(3)，自锁组件(3)包括开设在附着盘(1)上的定位孔(11)和处于定位孔(11)内的定位销(31)，所述定位销(31)还连接有驱动其在定位孔(11)内滑移的驱动件(32)；
所述抽气管(14)与所述过气孔(12)连通时，所述定位销(31)在所述驱动件(32)的驱动下伸出所述定位孔(11)与所述拉板(21)抵接，所述过气孔(12)与大气连通时，所述定位销(31)在所述驱动件(32)的驱动下处于所述定位孔(11)内。
5.根据权利要求4所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述驱动件(32)包括滚珠(321)和拉杆(322)，所述滚珠(321)与所述定位销(31)远离所述拉板(21)一端连接，所述拉杆(322)与所述附着盘(1)滑移连接，且所述拉杆(322)远离所述拉板(21)一侧固接有连接轴(33)，所述连接轴(33)伸出所述附着盘(1)且与所述附着盘(1)滑移连接；
所述拉杆(322)靠近定位孔(11)一端开设有供所述滚珠(321)滚动的弧形槽(3221)，且弧形槽(3221)的深度沿着靠近拉板(21)方向逐渐减小。
6.根据权利要求5所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述定位销(31)上套接有限位弹簧(36)，且所述定位销(31)靠近所述滚珠(321)一端还固接有限位环(37)，所述限位弹簧(36)与限位环(37)固接；
所述定位孔(11)包括第一定位孔(111)和第二定位孔(112)，所述限位环(37)和所述限位弹簧(36)处于第一定位孔(111)内，且所述第一定位孔(111)的内径大于所述第二定位孔(112)的内径。
7.根据权利要求5所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述附着盘(1)远离所述把手(13)一侧固接有定位板(35)，所述定位板(35)与所述拉杆(322)远离所述拉板(21)一端之间设置有复位弹簧(34)，所述复位弹簧(34)套接于所述连接轴(33)上，且所述复位弹簧(34)一端与所述拉杆(322)固接，另一端与定位板(35)固接。
8.根据权利要求7所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述定位板(35)通过压板(4)与所述附着盘(1)固接，所述压板(4)与附着盘(1)固接，且所述压板(4)与所述附着盘(1)之间形成所述拉杆(322)滑移的滑移腔(41)，且拉杆(322)长度小于滑移腔(41)的长度。
9.根据权利要求5所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述拉杆(322)靠近拉板(21)一端开槽形成限位台阶(3222)，所述弧形槽(3221)开设在所述限位台阶(3222)上，且所述限位台阶(3222)低于拉板(21)。
10.根据权利要求7所述的一种特种单兵攀爬机器人的真空吸附装置，其特征在于：所述拉杆(322)远离拉板(21)一端开槽形成支撑台阶(3223)，所述连接轴(33)和所述复位弹簧(34)处于所述支撑台阶(3223)上。
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