CN111071363A - 一种吸附装置和光滑平面爬行或行走的玩具机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种吸附装置和光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其中，所述吸附装置包括真空吸盘、电磁阀、舵机，所述真空吸盘上设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述真空吸盘安装在所述舵机的转动臂上，所述舵机用于按压所述真空吸盘使得所述吸盘的腔体内的空气排出，所述电磁阀用于控制所述真空吸盘空气的进入和排出。本发明的吸附装置具有低成本、低能耗、体积小等优点，可以用于高空清洁、高空机器人等领域，本发明的机器人能够实现在光滑平面、垂直墙面和天花板等区域的爬行或行走，能耗和成本较低，体积也较小。

Description

一种吸附装置和光滑平面爬行或行走的玩具机器人

技术领域

本发明涉及吸附装置技术领域与机器人技术领域，尤其涉及一种吸附装置和光滑平面爬行玩具机器人。

背景技术

目前市面上利用真空吸盘实现爬行的大型机器人，均是通过利用真空发生器、空气压缩机等装置，吸取吸盘内的空气产生负压而实现吸附，采用这种方式会使得设备结构复杂、体积大，且具有功耗高和成本高等缺点。而现有的玩具机器人种类虽然多，但是大多数都是在地上模仿人或动物行走的，几乎没有能实现在墙面或玻璃镜面垂直或倒立爬行或行走的机器人。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种吸附装置和光滑平面爬行或行走的玩具机器人。

本发明的技术方案如下：本发明提供一种吸附装置，包括：真空吸盘、电磁阀、舵机，所述真空吸盘上设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述电磁阀固定在所述舵机的转动臂上，所述真空吸盘通过所述通气柱固定在所述电磁阀上，所述舵机用于按压所述真空吸盘使得所述吸盘的腔体内的空气排出，所述电磁阀用于控制所述真空吸盘腔体内空气的进入和排出，所述舵机在按压所述真空吸盘时，先打开所述电磁阀进出气通道，使得所述真空吸盘腔体内的空气可以排出，空气排出后，所述电磁阀关闭进出气通道，使得空气不能进入所述真空吸盘，由于大气压强的作用，所述真空吸盘对于光滑平面产生吸附作用；需要释放所述真空吸盘时，所述电磁阀打开进出气通道，使得空气进入所述真空吸盘，由于真空吸盘内外部气压相同，使得所述真空吸盘可以脱离光滑平面，此时所述舵机可以带动所述真空吸盘向其他方向运动。

进一步地，所述真空吸盘内表面设有防滑底纹。

进一步地，所述真空吸盘的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶。

本发明还提供一种光滑平面爬行或行走的玩具机器人，包括：机器人主体和设于所述机器人主体上的至少两条行走装置，所述行走装置包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、电磁阀、真空吸盘、两个距离监测装置，所述第一舵机固定在所述机器人主体上，所述第一至第三舵机串联连接，所述电磁阀与所述距离监测装置固定在所述第三舵机的转动臂上，所述距离监测装置用于检测与光滑平面的距离，所述真空吸盘设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述真空吸盘通过所述通气柱固定在所述电磁阀上，所述机器人主体内设有电池。

进一步地，所述行走装置的数量为2。

进一步地，所述距离监测装置为超声波传感器。

进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括主控模块、分别与所述主控模块电性连接的供电模块、舵机控制模块、电磁阀控制模块、超声波处理模块、WiFi模块。

进一步地，所述主控模块包括一MCU，所述MCU选用STM32F4系列的芯片。

进一步地，所述真空吸盘内表面设有防滑底纹。

进一步地，所述真空吸盘的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶。

采用上述方案，本发明的吸附装置具有低成本、低能耗、体积小等优点，可以用于高空清洁、高空机器人等领域，本发明的机器人能够实现在光滑平面、垂直墙面和天花板等区域的爬行、行走，能耗和成本较低，体积也较小。

附图说明

图1为本发明的吸附装置的结构示意图。

图2为本发明的机器人的结构示意图。

图3为本发明的机器人的控制系统的结构框图。

图4A为本发明的主控模块的电路图一。

图4B为本发明的主控模块的电路图二。

图4C为本发明的主控模块的电路图三。

图4D为本发明的主控模块的电路图四。

图5A为本发明的供电模块的电路图一。

图5B为本发明的供电模块的电路图二。

图6为本发明的WiFi模块的电路图。

图7A为本发明的舵机控制模块的电路图一

图7B为本发明的舵机控制模块的电路图二。

图7C为本发明的舵机控制模块的电路图三

图7D为本发明的舵机控制模块的电路图四。

图7E为本发明的舵机控制模块的电路图五。

图8A为本发明的电磁阀控制模块的电路图一。

图8B为本发明的电磁阀控制模块的电路图二。

图8C为本发明的电磁阀控制模块的电路图三。

图8D为本发明的电磁阀控制模块的电路图四。

图9A为本发明的超声波处理模块的电路图一。

图9B为本发明的超声波处理模块的电路图二。

图9C为本发明的超声波处理模块的电路图三。

图9D为本发明的超声波处理模块的电路图四。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种吸附装置，包括：真空吸盘1a、电磁阀3a、舵机(图未示)，所述真空吸盘1a上设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱2a，所述通气柱2a与所述电磁阀3a的第一进出气口相连，所述电磁阀3a的第二进出气口与空气相通，所述电磁阀3a固定在所述舵机的转动臂上，所述真空吸盘1a通过所述通气柱2a固定在所述电磁阀3a上。所述舵机用于按压所述真空吸盘1a使得所述真空吸盘1a的腔体内的空气排出，所述电磁阀3a用于控制所述真空吸盘1a腔体内空气的进入和排出，所述舵机在按压所述真空吸盘1a时，先打开所述电磁阀3a进出气通道，使得所述真空吸盘1a腔体内的空气可以排出，空气排出后，所述电磁阀3a关闭进出气通道，使得空气不能进入所述真空吸盘1a，由于大气压强的作用，所述真空吸盘3a对于光滑平面产生吸附作用；需要释放所述真空吸盘1a时，所述电磁阀3a打开进出气通道，使得空气进入所述真空吸盘1a，由于所述真空吸盘1a内外部气压相同，使得所述真空吸盘1a可以脱离光滑平面，此时所述舵机可以带动所述真空吸盘1a向其他方向运动。所述真空吸盘1a的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶，可以提升使用的安全性能。所述真空吸盘1a的内表面设有防滑底纹，使得所述真空吸盘吸附在光滑平面上时，所述防滑底纹与光滑平面接触，可以起到防滑作用，提升在垂直状态时的吸附性能。

本吸附装置通过使用舵机来挤压所述真空吸盘1a使得空气排出，再通过电磁阀3a控制所述真空吸盘1a内的空气流动，相比现有的吸附装置，结构更加简单、成本更低，并且功耗更小。

请参阅图2至图9，本发明还提供一种光滑平面爬行或行走的玩具机器人，包括：机器人主体100和设于所述机器人主体100上的至少两条行走装置，所述行走装置包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、电磁阀、真空吸盘、距离监测装置，所述第一舵机固定在所述机器人主体100上，所述第一第三舵机串联连接，所述真空吸盘与所述距离监测装置固定在所述第三舵机的转动臂上，所述距离监测装置用于检测与光滑平面的距离，所述真空吸盘设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述机器人主体内设有电池和控制系统。本实施例中，所述行走装置的数量为2，分别为左行走装置200和右行走装置300。所述距离监测装置为超声波传感器。

请继续参阅图2至图9，所述机器人还包括控制系统，所述控制系统包括主控模块、分别与所述主控模块电性连接的供电模块、舵机控制模块、电磁阀控制模块、超声波处理模块、WiFi模块，所述主控模块包括一MCU，所述MCU可以选用ST32F4系列的芯片，或者其他能够实现本方案功能的芯片均可，本实施例中所述MCU的型号为STM32F407ZE。所述控制系统经由所述电池供电，通过供电模块提供电源给所述控制系统其它部分，所述WiFi模块可以使得所述主控模块与外界(如手机、平板、遥控装置等)通信，使得所述机器人可以通过WiFi收发指令，所述超声波处理模块用于检测与光滑平面的距离，同个所述行走装置上的两个所述超声波处理模块一共工作可以判断所述吸盘是否与光滑平面平行。所述舵机可以转动，实现机器人的转弯、行走等功能，并可以挤压真空吸盘实现将真空吸盘内的腔体里的空气排出，所述电磁阀控制模块的控制电磁阀可以控制所述真空吸盘的腔体是否与外界空气相通，所述主控模块用于进行数据处理和模块控制，可以控制各个电磁阀、超声波模块、舵机工作。本实施例的电路图中，所述舵机控制模块采用4路通电，具有12个舵机接口，所述电磁阀控制模块具有四个接口，多余的舵机接口和电磁阀接口可以预留备用。

请结合参阅图2至图9，当本机器人工作时，使得左真空吸盘206和右真空吸盘306吸附在光滑墙面(可以为光滑的垂直墙面或光滑的天花板)上，然后打开左电磁阀204，使得空气进入所述左真空吸盘206，左第二舵机202顺时针旋转60度至90度，左第三舵机203逆时针旋转30度至60度，右第二舵机302逆时针旋转30度至60度，右第三舵机303顺时针旋转30度至60度，即可以实现所述左行走装置200向前抬起，右行走装置300弯曲，此时通过左侧的两个超声波传感器205计算所述左真空吸盘206与光滑平面距离以及是否平行，并将数据传送给所述主控模块，所述主控模块控制所述左第二舵机202、左第三舵机203、右第二舵机302、右第三舵机303调整角度，使得所述左真空吸盘206与光滑平面贴合并将腔体内的空气挤压排出，此时再关闭所述左电磁阀204，即可以使得所述左真空吸盘206吸附在光滑平面上，这一连串动作即可以实现所述左行走装置200向前迈了一步。要实现所述右行走装置300向前迈一步，其原理与所述左行走装置200向前迈步相同，在此不再赘述。所述机器人需要实现转弯时，只要在行走的动作基础上增加左第一舵机201、右第一舵机301的动作，例如所述左第一舵机201逆时针旋转一定角度即可以实现左转，所述右第一舵机301顺时针旋转一定角度即可以实现右转。

本方案的机器人中，所述真空吸盘内表面设有防滑底纹，可以提升在垂直平面的防滑能力。所述真空吸盘的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶。

本方案的机器人可以实现在光滑平面、垂直墙面和天花板的爬行或者行走，具有低成本、低能耗和体积小等优点，除了用作玩具机器人以外，也可以用于高空室外清洁、高空监控等领域。

综上所述，本发明的吸附装置具有低成本、低能耗、体积小等优点，可以用于高空清洁、高空机器人等领域，本发明的机器人能够实现在光滑平面、垂直墙面和天花板等区域的爬行或行走，能耗和成本较低，体积也较小。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸附装置，其特征在于，包括：真空吸盘、电磁阀、舵机，所述真空吸盘上设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述电磁阀固定在所述舵机的转动臂上，所述真空吸盘通过所述通气柱固定在所述电磁阀上，所述舵机用于按压所述真空吸盘使得所述吸盘的腔体内的空气排出，所述电磁阀用于控制所述真空吸盘腔体内空气的进入和排出，所述舵机在按压所述真空吸盘时，先打开所述电磁阀进出气通道，使得所述真空吸盘腔体内的空气可以排出，空气排出后，所述电磁阀关闭进出气通道，使得空气不能进入所述真空吸盘，所述真空吸盘对于光滑平面产生吸附作用；需要释放所述真空吸盘时，所述电磁阀打开进出气通道，使得空气进入所述真空吸盘，使得所述真空吸盘可以脱离光滑平面，此时所述舵机可以带动所述真空吸盘向其他方向运动。

2.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述真空吸盘内表面设有防滑底纹。

3.根据权利要求1或2所述的吸附装置，其特征在于，所述真空吸盘的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶。

4.一种光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，包括：机器人主体和设于所述机器人主体上的至少两条行走装置，所述行走装置包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、电磁阀、真空吸盘、两个距离监测装置，所述第一舵机固定在所述机器人主体上，所述第一至第三舵机串联连接，所述电磁阀与所述距离监测装置固定在所述第三舵机的转动臂上，所述距离监测装置用于检测与光滑平面的距离，所述真空吸盘设有通气孔，所述通气孔处设有通气柱，所述通气柱与所述电磁阀的第一进出气口相连，所述电磁阀的第二进出气口与空气相通，所述真空吸盘通过所述通气柱固定在所述电磁阀上，所述机器人主体内设有电池。

5.根据权利要求4所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，所述行走装置的数量为2。

6.根据权利要求4或5所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，所述距离监测装置为超声波传感器。

7.根据权利要求4或5所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括：主控模块，分别与所述主控模块电性连接的供电模块、舵机控制模块、电磁阀控制模块、超声波处理模块、WiFi模块。

8.根据权利要求7所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，所述主控模块包括一MCU，所述MCU选用STM32F4系列的芯片。

9.根据权利要求4所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，所述真空吸盘内表面设有防滑底纹。

10.根据权利要求4所述的光滑平面爬行或行走的玩具机器人，其特征在于，所述真空吸盘的材质为耐磨耐高温无毒无害硅胶。

Images