CN113650692A - 一种具有吸盘的爬升装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有吸盘的爬升装置，包括：支撑主体、爬升部、清洁部；爬升部滑动设于支撑主体的一侧，清洁部位与爬升部的一端连接，清洁部由抽空机和硅胶密封圈形成吸盘，支撑主体的一侧上设有爬升齿条，爬升部内设有爬升电机，爬升电机与爬升齿条传动连接，支撑主体内还设有前行机构，爬升齿条与前行机构固定连接，前行机构用于带动爬升齿条滑动。采用以上设计，通过在支撑主体上设置爬升齿条，实现爬升部的上升及在清洁部的吸附力下将支撑主体抬起；同时在支撑主体内设置前行机构，实现爬升部前进，通过爬升齿条和前行机构的相互配合，实现对台阶的爬升，并通过清洁部对台阶的台面进行清洁，结构设计合理，简单，实施方便，生产成本低廉。

Description

一种具有吸盘的爬升装置及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种具有吸盘的爬升装置及机器人。

背景技术

当今世界人口激增，为了有效利用有限的地面空间，人们越来越往高处发展，各种高楼大厦、阶梯教室、会议厅、体育场看台等包括楼梯的建筑越来越常见，楼道清洁的工作明显增加，这方面的市场需求应运而生。另一方面，已走进人们日常生活的清洁机器人绝大多数是室内平地清洁机器人，因此有必要研究开发楼梯清洁机器人，目前能够爬楼梯的结构主要包括：轮式、履带式、腿式、翻滚式。其中履带式与翻滚式结构复杂，难以设计清洁装置。轮式爬楼机器人较多采用行星轮或其它复合轮式，结构庞大复杂，成本高，也很少兼顾楼梯清扫功能，实用性大打折扣。

因此，亟需设计一种具有吸盘的爬升装置及机器人来克服现有技术的不足。

发明内容

本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种具有吸盘的爬升装置，其特征在于，包括：支撑主体、爬升部、清洁部；所述爬升部滑动设于所述支撑主体的一侧，所述清洁部位于所述支撑主体的一侧上与所述爬升部的一端连接，所述支撑主体的一侧上设有爬升齿条，所述爬升部内设有爬升电机，所述爬升电机的输出端与所述爬升齿条传动连接，所述支撑主体内还设有前行机构，所述爬升齿条与所述前行机构固定连接，所述前行机构用于带动所述爬升齿条滑动。

在一个优选的实施例中，所述前行机构包括：支撑架、所述支撑架设置于所述支撑主体内，所述支撑架的一端设有前行电机，另一端设有转轮，所述前行电机和所述转轮之间设有传动件；所述传动件上固定设有滑块，所述滑块与所述爬升齿条固定连接。

在一个优选的实施例中，所述支撑架的两侧上分别设有固定杆，所述滑块的两端分别与所述固定杆滑动连接。

在一个优选的实施例中，所述爬升齿条上设有滑槽，所述爬升部的底部设有卡块，所述卡块与所述滑槽配合，可在所述滑槽内滑动，所述爬升电机远离输出端的一端与卡块固定连接。

在一个优选的实施例中，所述爬升齿条的两端上皆设有朝内的定位块。

在一个优选的实施例中，所述清洁部包括:外壳及与所述外壳扣合的底盖，所述底盖的中部设有用于抽空的抽空机，所述抽空机的两侧上分别设有顶升装置，所述底盖上设有间隔设置的两个硅胶密封圈。

在一个优选的实施例中，所述顶升装置包括:顶升电机、驱动轴、顶升滚轮；所述驱动轴的中间及两端上分别设有主动齿轮，所述顶升电机的输出端与所述驱动轴中间的主动齿轮传动连接，所述顶升滚轮设有两个分别位于所述驱动轴的两端上，所述顶升滚轮上固定设有从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动轴端部的主动齿轮相啮合。

在一个优选的实施例中，所述底盖上与所述顶升滚轮相对应的位置上分别设有矩形孔，所述底盖上与所述抽空机对应的位置上设有若干抽气孔，所述顶升装置所处的位置上设有密闭空间。

在一个优选的实施例中，所述支撑主体的底部上设有横向位移机构，所述清洁部的一端上设有感应器。

本发明另一方面提供一种机器人，所述机器人包括上述实施例中任一项所述的具有吸盘的的爬升装置。

本发明的有益效果是：本发明通过在支撑主体的一侧上设置爬升齿条，实现爬升部和清洁部的上升和抬起的动作及在抽空机、硅胶密封圈配合下将支撑主体抬起；同时通过在支撑主体内设置前行机构，实现爬升部前进动作，从而通过爬升齿条和前行机构之间的相互配合，实现对台阶的爬升，并通过清洁部对台阶的台面进行清洁，结构设计合理，简单，实施方便，生产成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明支撑主体的结构示意图；

图3为本发明爬升齿条的结构示意图；

图4为本发明爬升部的结构示意图；

图5为本发明清洁部的爆炸图；

图6为本发明顶升装置的结构示意图；

图7为本发明爬行状态示意图。

图中：

10、支撑主体；101、爬升齿条；102、滑槽；103、定位块；11、前行机构；111、支撑架；112、前行电机；113、传动件；114、转轮；115、滑块；116、固定杆；12、横向位移机构；

20、爬升部；201、卡块；202、爬升电机；

30、清洁部；31、外壳；32、底盖；321、矩形孔；322、抽气孔；33、顶升装置；331、顶升电机；332、驱动轴；333、主动齿轮；334、顶升滚轮；335、连接支架；336、从动齿轮；337、挡板；34、硅胶密封圈；35、抽空机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-图7所示，本发明提供了一种具有吸盘的爬升装置，其特征在于，包括：支撑主体10、爬升部20、清洁部30；支撑主体10为两侧开口的矩形状，所述爬升部20滑动设于所述支撑主体10的一侧，所述支撑主体10的一侧上设有爬升齿条101，所述爬升部20内设有爬升电机202，爬升电机202的输出端连接有齿轮，所述爬升电机202的输出端通过齿轮与所述爬升齿条101啮合传动连接，电机转动时带动爬升部20沿爬升齿条101升降，所述支撑主体10内还设有前行机构11，所述爬升齿条101与所述前行机构11固定连接，所述前行机构11用于带动所述爬升齿条101滑动，前行机构11运行时，带动爬升齿条101沿支撑主体10的长度方向滑动，同时带动与爬升齿条101连接的爬升部20沿支撑主体10的长度方向运动，实现爬升部20抬起和前进动作，进而实现台阶爬升的动作。

可以理解的，通过在支撑主体10的一侧上设置爬升齿条101，实现爬升部20和清洁部30的上升和抬起的动作；同时通过在支撑主体10内设置前行机构11，实现爬升部20前进动作，从而通过爬升齿条101和前行机构11之间的相互配合，实现对台阶的爬升，并通过清洁部30对台阶的台面进行清洁，结构设计合理，简单，实施方便，生产成本低廉。

进一步的，在本实施例中，前行机构11包括：支撑架111，该支撑架111设置在支撑主体10的内部，在支撑架111的一端上设有前行电机112，并于另一端上设有转轮114，前行电机112和转轮114之间设有传动件113，前行电机112和转轮114通过传动件113传动连接一起，同时在传动件113上固定设有滑块115，滑块115的一端与一侧的爬升齿条101固定连接，当前行电机112运行时，带动与其传动连接的传动件113转动，从而带动滑块115前后移动，进而带动与之固定连接的爬升齿条101前后运动，随之带动爬升部20前后运动，当爬上部上升后，前行机构11运行，驱使爬升部20向前移动，以使爬升部20搭在台阶上，其中传动件113可以是皮带、齿条或链条等传动部件。

需要说明的是，支撑架111位于支撑主体10的下部，使重量处于支撑主体10的底部上，同时支撑主体10的重量应大于爬升部20和清洁部30重量之和，避免爬升部20在上升时，重心偏移，以致倾倒。

进一步的，在本实施例中，为避免滑块115在运动时出现晃动，于支撑架111的两侧上分别设有固定杆116，滑块115的两端分别与两侧的固定杆116滑动连接，固定杆116实现导向的同时还能避免滑块115在运动时出现晃动偏位的情况。

进一步的，在本实施例中，爬升齿条101的一侧上设有滑槽102，爬升部20的底部上设有卡块201，该卡块201与滑槽102相配合，该卡块201插入滑槽102内，并可在滑槽102内滑动，爬升电机202远离输出端的一端与该卡块201固定连接，从而使爬升电机202在运行时通过齿轮啮合带动爬升部20上升或下降。

进一步的，在本实施例中，为防止爬升部20在上升时，导致爬升齿条101出现倾斜或掉出支撑主体10的现象，于爬升齿条101的两端上分别设有朝内的定位块103，使爬升齿条101在爬升部20上升带动而倾斜时，在定位块103与支撑主体10的抵接限制下无法掉出支撑主体10。

进一步的，在本实施例中，清洁部30包括：外壳31及与外壳31底部相扣合的底盖32，在底盖32的中部设有用于抽空的抽空机35，该抽空机35为常规的抽空机35，故在此不做赘述，在抽空机35的两侧上分别设有顶升装置33，同时在底盖32上设有间隔设置的两个硅胶密封圈34，其中，硅胶密封圈34将抽空机35所在的位置围绕，设置两个硅胶密封圈34形成双层密封效果，使用时，两个密封圈与地面接触，将硅胶密封圈34之间的空间与外界隔绝，随后通过抽空机35，将硅胶密封圈34内的空气抽出，使硅胶密封圈34内形成真空，使其内的气压低于外界的大气压，而形成吸力，使清洁部30吸附在地面上。

需要说明的是，清洁部30的吸力，应大于支撑主体10的重量，使清洁部30吸附在台阶上时，支撑主体10在爬升电机202的驱动下能被带动上升，且由于清洁部30的吸力大于支撑主体10的重量，使支撑主体10在上升时不会因支撑主体10的重量而倾倒，当支撑主体10与台阶平齐，支撑主体10在前行电机112的驱动下使支撑主体10前行移动至台阶上，完成台阶的爬升。其中两个硅胶密封圈34间隔设置在底盖32的周侧上，增加被抽真空的面积，以此提升清洁部30与底面的吸附力；在两个硅胶密封圈34之间还可用于设置清扫片(图中未示出)，以具备清扫的功能。

进一步的，在本实施例中，顶升装置33包括：顶升电机331、驱动轴332、顶升滚轮334，在驱动轴332的两端端部及中部上分别设有一个主动齿轮333，顶升电机331与中部的主动齿轮333传动连接，使顶升电机331运行时，带动主动齿轮333旋转，从而带动驱动轴332旋转，顶升滚轮334设有两个，分别设置于驱动轴332的两端上，且每个顶升滚轮334上皆通过连接支架335固定连接有从动齿轮336，该从动齿轮336与驱动轴332端部的主动齿轮333相啮合，顶升电机331运行时驱动驱动轴332旋转，带动与驱动轴332传动连接的从动齿轮336，从动齿轮336转动时带动顶升滚轮334上下运动。

进一步的，在本实施例中，为实现爬升装置的平移功能，在支撑主体10的底部上设有横向位移机构12，两个横向位移机构12为同步驱动的方式，使爬升装置在实现爬升，前进的同时还能横向平移运动。

需要说明的是，横向位移机构12可以采用履带的方式或是滚轮的方式，当清扫当当前位置时，可通过横向位移机构12驱动平移，更换清扫位置，实现整个台阶的清扫，其中顶升装置33在支撑主体10横向位移时下降，使顶升滚轮334与地面接触，从而便于在支撑主体10横向位移时，带动清洁部30同步位移。

进一步的，在本实施例中，在底盖32上与顶升滚轮334相对应的位置上分别设有矩形孔321，顶升滚轮334通过该矩形孔321与地面接触，在底盖32上与抽空机35对应的位置上还设有若干均匀分布的抽气孔322，抽空机35通过抽气孔322对硅胶密封圈34内的空间进行抽真空，同时抽空机35的顶部凸出外壳31，用于将抽取的空气送出至外界；其中因外壳31的内部通过底盖32上的矩形孔321与外界形成连通，为防止真空环境的泄漏，在底盖32设有顶升装置33的位置上通过挡板337设有密封的空间，防止抽真空环境因不是密闭空间，而使真空抽取失败。

进一步的，在本实施例中为便于控制爬升装置的爬升运动，在清洁部30前进方向的一端上，设有感应器(图中未示出)，用于感应台阶，以便于将数据传送到后台，并控制相关运行动作。

工作原理，本发明在爬升时，爬升电机202驱动，抬升爬升部20，进而带动清洁部30同步运动，爬升部20高于要上的台阶时，前行电机112运行，驱动爬升部20向前移动，使其位于要上的台阶的上方，随后爬升电机202反向运行，使清洁部30下降与台阶抵接，随后抽空机35运行，对硅胶密封圈34内的空间进行抽空处理，使清洁部30吸附于台阶上，随后，爬升电机202持续反向运行，清洁部30在台阶的抵触下，无法运动，使支撑主体10在爬升电机202的带动下上升，且由于清洁部30吸附于台阶上，且吸附力大于支撑主体10的重量，因此支撑主体10的在上升时并不会现倾倒的情况，当支撑主体10的底部高于台阶时，前行电机112运行，清洁部30因吸附于台阶上而无法前进，使支撑主体10在前行电机112的驱动下支撑主体10向前运动，实现台阶爬升并进行后续的台阶清洁，同时通过横向位移机构12，使爬升装置能够在台阶上横向位移，从而便于清洁整个台面。

本发明第二方面提供一种机器人，该机器人包括上述实施例中任一项所述的爬升装置。

综上所述，本发明通过在支撑主体的一侧上设置爬升齿条，实现爬升部和清洁部的上升和抬起的动作及在抽空机35、硅胶密封圈34配合下将支撑主体10抬起；同时通过在支撑主体内设置前行机构，实现爬升部前进动作，从而通过爬升齿条和前行机构之间的相互配合，实现对台阶的爬升，并通过清洁部对台阶的台面进行清洁，结构设计合理，简单，实施方便，生产成本低廉。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种具有吸盘的爬升装置，其特征在于，包括：支撑主体、爬升部、清洁部；所述爬升部滑动设于所述支撑主体的一侧，所述清洁部位于所述支撑主体的一侧上与所述爬升部的一端连接，所述支撑主体的一侧上设有爬升齿条，所述爬升部内设有爬升电机，所述爬升电机的输出端与所述爬升齿条传动连接，所述支撑主体内还设有前行机构，所述爬升齿条与所述前行机构固定连接，所述前行机构用于带动所述爬升齿条滑动。

2.根据权利要求1所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述前行机构包括：支撑架、所述支撑架设置于所述支撑主体内，所述支撑架的一端设有前行电机，另一端设有转轮，所述前行电机和所述转轮之间设有传动件；所述传动件上固定设有滑块，所述滑块与所述爬升齿条固定连接。

3.根据权利要求2所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述支撑架的两侧上分别设有固定杆，所述滑块的两端分别与所述固定杆滑动连接。

4.根据权利要求1所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述爬升齿条上设有滑槽，所述爬升部的底部设有卡块，所述卡块与所述滑槽配合，可在所述滑槽内滑动，所述爬升电机远离输出端的一端与卡块固定连接。

5.根据权利要求1所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述爬升齿条的两端上皆设有朝内的定位块。

6.根据权利要求1所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述清洁部包括:外壳及与所述外壳扣合的底盖，所述底盖的中部设有用于抽空的抽空机，所述抽空机的两侧上分别设有顶升装置，所述底盖上设有间隔设置的两个硅胶密封圈。

7.根据权利要求6所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述顶升装置包括:顶升电机、驱动轴、顶升滚轮；所述驱动轴的中间及两端上分别设有主动齿轮，所述顶升电机的输出端与所述驱动轴中间的主动齿轮传动连接，所述顶升滚轮设有两个分别位于所驱动轴的两端上，所述顶升滚轮上固定设有从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动轴端部的主动齿轮相啮合。

8.根据权利要求7所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述底盖上与所述顶升滚轮相对应的位置上分别设有矩形孔，所述底盖上与所述抽空机对应的位置上设有若干抽气孔，所述顶升装置所处的位置上设有密闭空间。

9.根据权利要求1所述具有吸盘的的爬升装置，其特征在于，所述支撑主体的底部上设有横向位移机构，所述清洁部的一端上设有感应器。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1-9任一项所述的具有吸盘的的爬升装置。

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