CN112623058B - 一种爬墙机器人的足部附着固定机构 - Google Patents

一种爬墙机器人的足部附着固定机构 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种爬墙机器人的足部附着固定机构，包括：机构主体、制动压缩模块、活扣松合模块与动力模块；制动压缩模块包括弹性件、钉柱与钉头；活扣松合模块包括活动扣与引导槽；引导槽包括第一槽位与第二槽位；活动扣设置有凸块与连接部；凸块且可于第一槽位以及第二槽位之间移动；动力模块包括设置有传动部的输出端；当凸块位于第一槽位时，连接部与传动部传动配合，活动扣带动钉柱往弹性件压缩方向移动至进入第二槽位；当凸块位于第二槽位时，连接部与传动部分离，弹性件带动钉柱往弹性件伸展方向移动至进入所述第一槽位；可以解决现有的爬墙机器人无法同时解决泛实用性、复杂环境实用性并满足负载能力、可靠性和易用性要求的技术问题。

Description

一种爬墙机器人的足部附着固定机构
技术领域
本申请涉及爬墙机器人技术领域，尤其涉及一种爬墙机器人的足部附着固定机构。
背景技术
目前爬墙机器人足部的固定结构主要分为磁吸附式、仿生吸附式(纳米级仿生纤毛)、静电吸附式、正压吸附式或负压吸附式；这些方式都能切实可行的在水平或垂直等的壁面上吸附固定，并在其适用的表面上有着较好的表现；但适用的范围一般较窄，在超出适用范围的其他表面会因为各种干扰使附着能力下降乃至失去。其中，静电吸附式爬壁机器人利用静电感应效应，通过电荷的库仑力产生吸附；对壁面材料适应能力强，但不适用于潮湿的环境或者壁面有水的环境；而磁吸附式爬壁的缺点是运动灵活性差、负载能力差等；仿生吸附式爬壁的缺点是仿生纤毛造价高昂且需要经常清洗和更换；负压吸附式爬壁的缺点是对吸附材料的平整度和粗糙度要求高、功耗大、噪声大以及无法在真空环境中使用。
如何较好地解决附着固定结构的泛适用性，与复杂环境的适应性的同时满足爬墙机器人的负载能力、可靠性和易用性的要求是这一领域的难题所在，而附着固定方式足部结构，正是研究的重点所在。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种爬墙机器人的足部附着固定机构，用于解决现有的爬墙机器人无法同时解决泛实用性、复杂环境实用性并满足负载能力、可靠性和易用性要求的技术问题。
为达到上述技术目的，本申请提供一种爬墙机器人的足部附着固定机构，包括：机构主体、制动压缩模块、活扣松合模块与动力模块；
所述制动压缩模块包括：弹性件、钉柱与钉头；
所述弹性件安装于所述机构主体上，且与所述钉柱抵接；
所述钉柱沿弹性件伸缩方向可往复运动设置于所述机构主体上；
所述钉头设置于所述钉柱的第一端；
所述活扣松合模块包括：活动扣与引导槽；
所述引导槽设置于所述机构主体上，包括第一槽位与第二槽位；
所述第一槽位与第二槽位相互连通；
所述活动扣可转动安装于所述钉柱上，且设置有凸块与连接部；
所述凸块安装于所述引导槽内，且可于所述第一槽位以及所述第二槽位之间移动切换；
所述动力模块包括设置有传动部的输出端；
当所述凸块位于所述第一槽位时，所述连接部与所述传动部传动配合，所述活动扣带动所述钉柱往所述弹性件压缩方向移动至所述凸块进入所述第二槽位；
当所述凸块位于所述第二槽位时，所述连接部与所述传动部分离，所述弹性件带动所述钉柱往所述弹性件伸展方向移动至所述凸块进入所述第一槽位。
优选地，所述第一槽位与第二槽位为长条形槽位，且二者沿所述弹性件伸缩方向平行间隔分布。
优选地，所述引导槽上还设置有第一过渡面与第二过渡面；
所述第一过渡面沿所述弹性件压缩方向由所述第一槽位往所述第二槽位倾斜；
所述第二过渡面沿所述弹性件伸展方向由所述第二槽位往所述第一槽位倾斜。
优选地，所述第一过渡面为内凹的圆弧面；所述第二过渡面为外凸的圆弧面。
优选地，所述制动压缩模块还包括制动平台；
所述制动平台安装于所述机构主体上；
所述弹性件两端分别抵接所述制动平台与所述钉柱；
所述钉柱设置于所述制动平台上。
优选地，所述弹性件具体为弹簧；
所述钉柱套接于所述弹簧内，且第二端穿过所述制动平台，与所述活动扣连接。
优选地，所述输出端具体为圆轴；
所述传动部具体为外螺纹；
所述连接部具体为与所述传动部配合的内螺纹。
优选地，所述输出端与所述钉柱同轴心。
优选地，还包括多个用于在爬墙时与壁面接触的钉足；
多个所述钉足设置于所述机构主体上，且绕所述钉柱圆周均布。
优选地，所述钉头可拆卸安装于所述钉柱上。
从以上技术方案可以看出，本申请提供一种爬墙机器人的足部附着固定机构，包括：机构主体、制动压缩模块、活扣松合模块与动力模块；所述制动压缩模块包括：弹性件、钉柱与钉头；所述弹性件安装于所述机构主体上，且与所述钉柱抵接；所述钉柱沿弹性件伸缩方向可往复运动设置于所述机构主体上；所述钉头设置于所述钉柱的第一端；所述活扣松合模块包括：活动扣与引导槽；所述引导槽设置于所述机构主体上，包括第一槽位与第二槽位；所述第一槽位与第二槽位相互连通；所述活动扣可转动安装于所述钉柱上，且设置有凸块与连接部；所述凸块安装于所述引导槽内，且可于所述第一槽位以及所述第二槽位之间移动切换；所述动力模块包括设置有传动部的输出端；当所述凸块位于所述第一槽位时，所述连接部与所述传动部传动配合，所述活动扣带动所述钉柱往所述弹性件压缩方向移动至所述凸块进入所述第二槽位；当所述凸块位于所述第二槽位时，所述连接部与所述传动部分离，所述弹性件带动所述钉柱往所述弹性件伸展方向移动至所述凸块进入所述第一槽位。
通过凸块在第一槽位与第二槽位之间活动切换，带动活动扣转动从而实现活动扣上连接部与传动部的连接与脱离；当连接部与传动部连接时，输出端带动活动扣往弹性件压缩方向移动，此时弹性件压缩蓄能；当连接部与传动部分离时，弹性件可自由伸展，从而带动活扣往伸展方向移动；进而钉头可以借助弹性件的势能产生冲力钉入壁面、拔出时则借助输出端的动能拔出分离，可以不受特殊壁面情况限制，适用于大多数非脆性表面，有效的解决现有的爬墙机器人无法同时解决泛实用性、复杂环境实用性并满足负载能力、可靠性和易用性要求的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构整体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构活扣松合模块放大示意图；
图3为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构制动压缩模块放大示意图；
图4为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构活动扣准备进入第一槽位示意图；
图5为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构活动扣准备离开第一槽位示意图；
图6为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构活动扣准备进入第二槽位示意图；
图7为本申请实施例提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构活动扣准备离开第二槽位示意图；
图中：1、机构主体；2、活扣松合模块；3、制动压缩模块；4、钉足；5、钉头；6、传动部；2-1、活动扣；2-2、引导槽；3-1、制动平台；3-2、弹性件； 3-3、钉柱；2-11、凸块；2-12、连接部；2-21、第一槽位；2-22、第二槽位； 2-23、第一过渡面；2-24、第二过渡面。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例公开了一种爬墙机器人的足部附着固定机构。
请参阅图1，本申请实施例中提供的一种爬墙机器人的足部附着固定机构，包括：机构主体1、制动压缩模块3、活扣松合模块2与动力模块；制动压缩模块3包括：弹性件3-2、钉柱3-3与钉头5；弹性件3-2安装于机构主体1上，且与钉柱3-3抵接；钉柱3-3沿弹性件3-2伸缩方向可往复运动设置于机构主体1上；钉头5设置于钉柱3-3的第一端；活扣松合模块2包括：活动扣2-1与引导槽2-2；引导槽2-2设置于机构主体1上，包括第一槽位2-21 与第二槽位2-22；第一槽位2-21与第二槽位2-22相互连通；活动扣2-1可转动安装于钉柱3-3上，且设置有凸块2-11与连接部2-12；凸块2-11安装于引导槽2-2内，且可于第一槽位2-21以及第二槽位2-22之间移动切换；动力模块包括设置有传动部的传动部6；当凸块2-11位于第一槽位2-21时，连接部 2-12与传动部6传动配合，活动扣2-1带动钉柱3-3往弹性件3-2压缩方向移动至凸块2-1进入第二槽位2-22；当凸块2-11位于第二槽位2-22时，连接部2-12与传动部6分离，弹性件3-2带动钉柱3-3往弹性件3-2伸展方向移动至凸块2-11进入第一槽位2-21。
具体来说，动力模块6带动活动扣2-1往弹性件3-2压缩方向运动的方式可以有多种，例如可以是输出端为齿轮，传动部6为齿牙，相应的连接部2-12 为齿条，当连接部2-12与传动部6接触时，即可随齿轮转动方向移动；也可以是输出端为链条，传动部6为可增加摩擦力的面板如啮合齿，相应的连接部2-12为与传动部6啮合的啮合齿，链条朝向活动扣2-1方向的运动方向为往弹性件3-2压缩方向即可。
本申请针对目前主流的爬壁方案的不足，解决了现有的爬墙机器人运动灵活性差、负载能力不足、消耗零件造价高昂、对环境因素要求高等问题。通过活动扣带动定投对附着体的固定，消除了对吸附材料的平整度和粗糙度要求高、对环境因素要求高等问题。可广泛应用于恶劣环境的救援和探索，以及利用高负载能力以及高机动性完成高难度任务。
以上为本申请实施例提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二，具体请参阅图1至图7。
一种爬墙机器人的足部附着固定机构，包括：机构主体1、制动压缩模块 3、活扣松合模块2与动力模块；制动压缩模块3包括：弹性件3-2、钉柱3-3 与钉头5；弹性件3-2安装于机构主体1上，且与钉柱3-3抵接；钉柱3-3沿弹性件3-2伸缩方向可往复运动设置于机构主体1上；钉头5设置于钉柱3-3 的第一端；活扣松合模块2包括：活动扣2-1与引导槽2-2；引导槽2-2设置于机构主体1上，包括第一槽位2-21与第二槽位2-22；第一槽位2-21与第二槽位2-22相互连通；活动扣2-1可转动安装于钉柱3-3上，且设置有凸块2-11 与连接部2-12；凸块2-11安装于引导槽2-2内，且可于第一槽位2-21以及第二槽位2-22之间移动切换；动力模块包括设置有传动部的传动部6；当凸块 2-11位于第一槽位2-21时，连接部2-12与传动部6传动配合，活动扣2-1带动钉柱3-3往弹性件3-2压缩方向移动至凸块2-11 进入第二槽位2-22；当凸块 2-11位于第二槽位2-22时，连接部2-12与传动部6分离，弹性件3-2带动钉柱3-3往弹性件3-2伸展方向移动至凸块2-11进入第一槽位2-21。
进一步地，第一槽位2-21与第二槽位2-22为长条形槽位；二者可以具备一定倾斜度，在本实施例中，二者沿弹性件3-2伸缩方向平行间隔分布。
具体来说，引导槽2-2上还设置有隔开第一槽位2-21与第二槽位2-22的凸台，避免凸块2-11的滑动过程中脱离。
进一步地，引导槽2-2上还设置有第一过渡面2-23与第二过渡面2-24；第一过渡面2-23沿弹性件3-2压缩方向由第一槽位2-21往第二槽位2-22倾斜；第二过渡面2-24沿弹性件3-2伸展方向由第二槽位2-22往第一槽位2-21倾斜。
具体来说，为方便说明，活动扣2-1靠近弹性件3-2的一端称为底部，远离弹性件3-2的一端称为顶部；请参与图4，当凸块2-11运动至进入第一槽位 2-21时 ，活动扣2-1上的连接部2-12与传动部6连接，传动部6带动活动扣 2-1往顶部运动，这期间凸块在长条形第一槽位2-21中滑动，至接触第一过渡面2-23；请参阅图5，第一过渡面2-23朝向传动部6一侧，使得凸块2-11 沿第一过渡面2-23滑动的过程中，逐渐靠近传动部6，依据杠杆原理使得活动扣2-1顺时针转动，从而连接部2-12脱离传动部6，同时凸块沿第一过渡面2-23滑入第二槽位2-22；请参阅图6，凸块2-11进入第二槽位2-22后，受弹性件3-2的弹力带动，沿第二槽位滑动至进入第二过渡面2-24；请参阅图7，第二过渡面2-24供凸块2-11滑动至进入第一槽位2-21，进入下一个钉头5拔出过程，重复多次形成完整的钉入与拔出循环系统。
进一步地，第一过渡面2-23为内凹的圆弧面；第二过渡面2-24为外凸的圆弧面；圆弧面使得凸块2-11滑动过渡的过程活动扣2-1可以更加平稳的转动；为了方便加工，两个过渡面可以相互平行。
进一步地，制动压缩模块3还包括制动平台3-1；制动平台3-1安装于机构主体1上；弹性件3-2两端分别抵接制动平台3-1与钉柱3-3；钉柱3-3设置于制动平台3-1上。
具体来说，弹性件3-2可以是起到蓄能作用的碟簧、高弹力橡胶等，在本实施例中，弹性件3-2具体为弹簧；弹簧分布的方式可以有多种，例如设置多条弹簧绕钉柱圆周均布的方式，在本实施例中，弹簧为一根，钉柱3-3套接于弹簧内，且第二端穿过制动平台3-1，与活动扣2-1连接。
进一步地，输出端具体为圆轴；传动部6具体为外螺纹；连接部2-12具体为与传动部6配合的内螺纹。
具体来说，钉柱3-3的第二端设置有与活动扣2-1转动配合的转动口，且沿轴向的轴芯设置有供圆轴伸入的通孔。
进一步地，输出端与钉柱3-3同轴心。
进一步地，还包括多个用于在爬墙时与壁面接触的钉足4；多个钉足4设置于机构主体1上，且绕钉柱3-3圆周均布。
钉足4用于在钉头5冲击与拔出的过程中连接壁面 ，起到辅助支撑作用。
进一步地，钉头5可拆卸安装于钉柱3-3上；
钉柱3-3上设置有用于固定钉头5的钉扣，在钉头多次使用发生损坏后可以通过放松钉口更换钉头5。
本申请通过以弹性件3-2为主要蓄能元件，利用活动扣2-1定位松合，控制连接部与传动部接触与分离以压缩或放松弹性件3-2，利用弹性件3-2弹性变形产生的冲力装击钉柱3- 3使钉头5顶入附着材料，并同时利用活动扣2-1 重新卡紧使连接部与传动部传动配合将钉头5与附着材料分离的并且可更换钉头5；整体适用于各种表面环境的高稳定性、高负载能力的爬壁机构；对附着体的固定是利用钉头5穿入附着材料过程中挤压产生的静摩擦力；可以很好地解决目前普遍存在的对附着材料表面平整度和粗糙度要求高、负载能力弱以及对环境因素要求高等问题。
以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，包括：机构主体、制动压缩模块、活扣松合模块与动力模块；
所述制动压缩模块包括：弹性件、钉柱与钉头；
所述钉柱沿弹性件伸缩方向可往复运动设置于所述机构主体上；
所述弹性件安装于所述机构主体上，且与所述钉柱抵接；
所述钉头设置于所述钉柱的第一端；
所述活扣松合模块包括：活动扣与引导槽；
所述引导槽设置于所述机构主体上，包括第一槽位与第二槽位；
所述第一槽位与第二槽位相互连通；
所述活动扣可转动安装于所述钉柱上，且设置有凸块与连接部；
所述凸块安装于所述引导槽内，且可于所述第一槽位以及所述第二槽位之间移动切换；
所述动力模块包括设置有传动部的输出端；
当所述凸块位于所述第一槽位时，所述连接部与所述传动部传动配合，所述活动扣带动所述钉柱往所述弹性件压缩方向移动至所述凸块进入所述第二槽位；
当所述凸块位于所述第二槽位时，所述连接部与所述传动部分离，所述弹性件带动所述钉柱往所述弹性件伸展方向移动至所述凸块进入所述第一槽位。
2.根据权利要求1所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述第一槽位与第二槽位为长条形槽位，且二者沿所述弹性件伸缩方向平行间隔分布。
3.根据权利要求1所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述引导槽上还设置有第一过渡面与第二过渡面；
所述第一过渡面沿所述弹性件压缩方向由所述第一槽位往所述第二槽位倾斜；
所述第二过渡面沿所述弹性件伸展方向由所述第二槽位往所述第一槽位倾斜。
4.根据权利要求3所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述第一过渡面为内凹的圆弧面；所述第二过渡面为外凸的圆弧面。
5.根据权利要求1所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述制动压缩模块还包括制动平台；
所述制动平台安装于所述机构主体上；
所述弹性件两端分别抵接所述制动平台与所述钉柱；
所述钉柱设置于所述制动平台上。
6.根据权利要求5所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述弹性件具体为弹簧；
所述钉柱套接于所述弹簧内，且第二端穿过所述制动平台，与所述活动扣连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述输出端具体为圆轴；
所述传动部具体为外螺纹；
所述连接部具体为与所述传动部配合的内螺纹。
8.根据权利要求7所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述输出端与所述钉柱同轴心。
9.根据权利要求1所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，还包括多个用于在爬墙时与壁面接触的钉足；
多个所述钉足设置于所述机构主体上，且绕所述钉柱圆周均布。
10.根据权利要求1所述的爬墙机器人的足部附着固定机构，其特征在于，所述钉头可拆卸安装于所述钉柱上。
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