CN218703581U - 一种自调控吸附式飞行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自调控吸附式飞行机器人，飞行吸附动力装置在控制装置的控制作用下，将进风口的风快速抽取至负压腔底部的出风口，出风口的风反向给予负压腔体推力，提供机器人上升飞行动力；进风口的风被快速抽取流动形成负压腔吸附面的负压，满足机器人负压吸附在所需作业物体的表面，实现机器人在所需作业表面近距离地接触执行相关任务。同时吸附式飞行机器人吸附之后，通过气压检测装置实时检测负压腔体的负压腔内气压并将气压数据传递给控制装置，当负压降低的时候，控制器控制提高飞行吸附动力装置的动力，又能加速风的快速流动提高负压腔吸附面负压，保持机器人原有的姿态不变，确保机器人照常稳定吸附在所需作业的平面。

Description

一种自调控吸附式飞行机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种自调控吸附式飞行机器人。

背景技术

近些年飞行机器人，特别是旋翼式无人机，在复杂场下里的视觉检测任务也有了一些应用。但是无人机在检测时必须要保持一定的安全距离，也容易受到自然风、建筑风的影响。往往只能进行视觉或者雷达这样可以远距离无接触的检测任务，对于需要近距离接触的检测任务就无法进行。

对于近距离接触的检测任务，大多利用吸附式机器人进行检测，吸附式机器人的原理是采用负压吸附，负压吸附对壁面材料没有特殊要求，但对壁面的平整度要求较高。现有的负压吸附机器人基本只能在连续的平面上爬行，越障能力非常弱，遇到不平整的障碍就会负压降低而失稳，尤其是出现墙壁有缝隙，导致负压腔的负压不稳或无法形成负压。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自调控吸附式飞行机器人，解决现有无人机执行任务作业时难以吸附停驻近距离接触目标物体，以及现有吸附机器人越障能力弱，尤其是出现墙壁有缝隙，导致负压腔的负压不稳或无法形成负压的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自调控吸附式飞行机器人，包括负压腔体、飞行吸附动力装置、行走装置、控制装置、供电装置以及气压检测装置；所述负压腔体为顶部敞口的空腔结构，负压腔体的敞口端面所在的平面为负压腔体的吸附面；所述飞行吸附动力装置设置于负压腔体的负压腔内，飞行吸附动力装置的进风口朝向负压腔体的吸附面，且飞行吸附动力装置的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力装置的出风口贯穿负压腔的底部；所述负压腔体上设有所述行走装置，以使机器人吸附作业时在作业面移动行走；所述负压腔体上设有所述控制装置，所述飞行吸附动力装置和所述行走装置分别与所述控制装置连接，所述控制装置控制所述飞行吸附动力装置和行走装置的运转；所述负压腔体上设有所述供电装置，所述供电装置与所述控制装置连接，用以所述控制装置、飞行吸附动力装置和行走装置的供电；所述负压腔体的负压腔内设有所述气压检测装置，且所述气压检测装置与所述控制装置连接，所述气压检测装置用以实时检测所述负压腔体的负压腔内气压，并传输给所述控制装置。

进一步地，所述飞行吸附动力装置为涵道风机。

进一步地，所述涵道风机进风口的端面低于负压腔的吸附面10～30mm。

进一步地，所述供电装置设置在所述负压腔体中心，所述控制装置和所述气压检测装置以所述供电装置为中心对称分布。

进一步地，行走装置包括固定座、行走电机和行走车轮，固定座设置于负压腔体内靠近腔壁的位置，固定座具有安装腔，行走电机的连接端设置于安装腔内，行走电机的输出端连接所述行走车轮。

进一步地，行走装置还包括缓冲结构，缓冲结构设置于安装腔；缓冲结构一端抵接安装腔底面，缓冲结构另一端抵接行走电机。

进一步地，所述缓冲结构包括上下相连接的第一弹性体缓冲件和第二弹性体缓冲件，第一弹性体缓冲件的上端抵接行走电机的连接端，第二弹性体缓冲件的下端抵接安装腔的底部。

进一步地，第一弹性体缓冲件为弹簧；第二弹性体缓冲件的材质为发泡材料，或第二弹性体缓冲件为橡胶、乳胶、EVA、ACF、ABR、EPS和XRD材料中一种制成的弹性体；或者是，第一弹性体缓冲件为发泡材料制成的弹性体，或第一弹性体缓冲件采用橡胶、乳胶、EVA、ACF、ABR、EPS和XRD材料中一种制成的弹性体；第二弹性体缓冲件为弹簧。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

飞行吸附动力装置在控制装置的控制作用下，飞行吸附动力装置将进风口的风快速抽取至负压腔底部的出风口，出风口的风反向给予负压腔体推力，提供机器人上升飞行动力；进风口的风(气流)被快速抽取流动形成负压腔吸附面的负压，满足机器人负压吸附在所需作业物体的表面，实现机器人在所需作业表面近距离地接触执行相关任务，完美地应用了机器人具备的飞行和负压吸附两项功能。

同时吸附式飞行机器人吸附之后，通过气压检测装置实时检测负压腔体的负压腔内气压并将气压数据传递给控制装置，当机器人受到干扰，负压降低的时候，控制器控制提高飞行吸附动力装置的动力，又能加速风的快速流动提高负压腔吸附面负压，保持机器人原有的姿态不变，确保机器人照常稳定吸附在所需作业的平面。

附图说明

图1是一种自调控吸附式飞行机器人的结构示意图；

图2是图1的行走装置的结构示意图；

图中：1、负压腔体；2、飞行吸附动力装置；3、行走装置；4、控制装置；5、供电装置；6、气压检测装置；3.1、固定座；3.2、第二弹性体缓冲件；3.3、第一弹性体缓冲件；3.4、行走电机；3.5、行走车轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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，也可以是可拆卸连接，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实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种自调控吸附式飞行机器人，包括负压腔体1、飞行吸附动力装置2、行走装置3、控制装置4、供电装置5以及气压检测装置6；所述负压腔体1为顶部敞口的空腔结构，负压腔体1的敞口端面所在的平面为负压腔体1的吸附面；所述飞行吸附动力装置2设置于负压腔体1的负压腔内，飞行吸附动力装置2的进风口朝向负压腔体1的吸附面，且飞行吸附动力装置2的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置2的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力装置2的出风口贯穿负压腔的底部；所述负压腔体1上设有所述行走装置3，以使机器人吸附作业时在作业面移动行走；所述负压腔体1上设有所述控制装置4，所述飞行吸附动力装置2和所述行走装置3分别与所述控制装置4连接，所述控制装置4控制所述飞行吸附动力装置2和行走装置3的运转；所述负压腔体1上设有所述供电装置5，所述供电装置5与所述控制装置4连接，用以所述控制装置4、飞行吸附动力装置2和行走装置3的供电。

飞行吸附动力装置2在控制装置4的控制作用下，飞行吸附动力装置2将进风口的风快速抽取至负压腔底部的出风口，出风口的风反向给予负压腔体1推力，提供机器人上升飞行动力；进风口的风(气流)被快速抽取流动形成负压腔吸附面的负压，满足机器人负压吸附在所需作业物体的表面，实现机器人在所需作业表面近距离地接触执行相关任务，完美地应用了机器人具备的飞行和负压吸附两项功能。行走装置3在控制装置4的控制下，能够精准地调整机器人的作业方向以及控制机器人在作业平面移动至待作业位置，进行作业任务。

所述负压腔体1的负压腔内设有所述气压检测装置6，且所述气压检测装置6与所述控制装置4连接，所述气压检测装置6用以实时检测所述负压腔体1的负压腔内气压，并传输给所述控制装置4。所述气压检测装置6可采用MS5803-14BA压力传感器，其特点为体积小质量轻，且具有较高的灵敏度，测量结果准确。

吸附式飞行机器人吸附之后，通过气压检测装置6实时检测负压腔体1的负压腔内气压并将气压数据传递给控制装置4，当机器人受到干扰，负压降低的时候，控制器控制提高飞行吸附动力装置2的动力，又能加速风的快速流动提高负压腔吸附面负压，保持机器人原有的姿态不变，确保机器人照常稳定吸附在所需作业的平面。

在一些实施例中，所述飞行吸附动力装置2为涵道风机，多个所述涵道风机成中心对称的方式布设在所述负压腔体1内，保证飞行机器人能够平稳飞行以及具有稳定的负压吸附。

在一些实施例中，所述涵道风机进风口的端面低于负压腔的吸附面10～30mm，优选20mm。进风口的端面略低于负压腔的吸附面，既不影响涵道风机进风，将负压腔体1敞口端面的气流经涵道风机的进风口吸取至负压腔底部的涵道风机的出风口抽出，出风口的风反向给予负压腔体1推力，提供吸附式飞行机器人上升飞行动力，进风口的风由于快速流动，形成负压腔吸附面的负压，满足吸附式飞行机器人负压吸附在所需作业物体的表面，使得本申请的吸附式机器人在涵道风机的运转下完美完成飞行和负压吸附两项功能。

在一些实施例中，所述供电装置5设置在所述负压腔体1中心，由于供电装置5为质量较大的组件，设置在中心能够避免重心偏移，导致飞行状态不稳定。同时所述控制装置4和所述气压检测装置6以所述供电装置5为中心对称分布，所述气压检测装置6和所述控制装置4分别对立设置，能够较好的平衡两侧重量，避免失衡。

在一些实施例中，行走装置3包括固定座3.1、行走电机3.4和行走车轮3.5，固定座设置于负压腔体1内靠近腔壁的位置，固定座具有安装腔，行走电机的连接端设置于安装腔内，行走电机的输出端连接所述行走车轮。行走电机驱动行走车轮转动，以使机器人吸附作业时在作业面移动行走；正常状态下，行走装置3的行走车轮的外边缘最高点高于负压腔的吸附面1～5mm，优选3mm；该高度间隙略高于负压腔的吸附面，极大地做到了不影响负压腔吸附面的吸附能力(间隙过大会造成吸附面漏风且增加维持吸附面负压状态的难度)；同时满足机器人在所需作业的表面移动行走，精准地调整机器人的作业方向以及控制机器人移动至待作业位置，进行作业任务；此外还能够移动作业(边移动边作业)。

在一些实施例中，行走装置3还包括缓冲结构，缓冲结构设置于安装腔；缓冲结构一端抵接安装腔底面，缓冲结构另一端抵接行走电机；用以行走电机及行走车轮贴靠作业面时的缓冲。

在一些实施例中，所述缓冲结构包括上下相连接的第一弹性体缓冲件3.3和第二弹性体缓冲件3.2；第一弹性体缓冲件的上端抵接行走电机的连接端，第二弹性体缓冲件的下端抵接安装腔的底部。

优选的，第一弹性体缓冲件为弹簧；第二弹性体缓冲件的材质为发泡材料。所述发泡材料为发泡丁晴、发泡硅胶或泡三元乙丙材料中的任意一种或多种。

当吸附式飞行机器需吸附停驻于作业平面时，对作业平面产生的冲击力会直接先作用于行走装置3上。该冲击力首先通过行走车轮传递于弹簧，弹簧缓冲机器人的高频冲击力，但无法吸收机器人的冲击动能；但当弹簧被压缩到一定程度，第二弹性体缓冲件～发泡材料弹性体会继续缓冲机器人的低频冲击力，此弹性体是由发泡材料制成，在被压缩的同时吸收机器人冲击动能，从而减少机器人受到冲击力后产生的震荡，增加吸附稳定性，使机器人能够稳定可靠的吸附在作业平面上。

进一步地，第一弹性缓冲件还能选择橡胶弹簧等，第二弹性体缓冲件还可采用：包括但不限于橡胶、乳胶、EVA、ACF(人工软骨材料)、ABR(塑胶材料)、EPS和XRD材料中一种或多种制成的弹性体。

另一种实施方式，第一弹性体缓冲件为发泡材料制成的弹性体，或者第一弹性体缓冲件采用橡胶、乳胶、EVA、ACF、ABR、EPS和XRD材料中一种或多种制成的弹性体；第二弹性体缓冲件为弹簧。此实施方式下较第一弹性体缓冲件为弹簧时的缓冲性能差些，但也优于普通常规的只应用弹簧缓冲。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：包括负压腔体、飞行吸附动力装置、行走装置、控制装置、供电装置以及气压检测装置；

所述负压腔体为顶部敞口的空腔结构，负压腔体的敞口端面所在的平面为负压腔体的吸附面；

所述飞行吸附动力装置设置于负压腔体的负压腔内，飞行吸附动力装置的进风口朝向负压腔体的吸附面，且飞行吸附动力装置的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力装置的出风口贯穿负压腔的底部；

所述负压腔体上设有所述行走装置，以使机器人吸附作业时在作业面移动行走；

所述负压腔体上设有所述控制装置，所述飞行吸附动力装置和所述行走装置分别与所述控制装置连接，所述控制装置控制所述飞行吸附动力装置和行走装置的运转；

所述负压腔体上设有所述供电装置，所述供电装置与所述控制装置连接，用以所述控制装置、飞行吸附动力装置和行走装置的供电；

所述负压腔体的负压腔内设有所述气压检测装置，且所述气压检测装置与所述控制装置连接，所述气压检测装置用以实时检测所述负压腔体的负压腔内气压，并传输给所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述飞行吸附动力装置为涵道风机。

3.根据权利要求2所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述涵道风机进风口的端面低于负压腔的吸附面10～30mm。

4.根据权利要求1所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述供电装置设置在所述负压腔体中心，所述控制装置和所述气压检测装置以所述供电装置为中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：行走装置包括固定座、行走电机和行走车轮，固定座设置于负压腔体内靠近腔壁的位置，固定座具有安装腔，行走电机的连接端设置于安装腔内，行走电机的输出端连接所述行走车轮。

6.根据权利要求5所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于，行走装置还包括缓冲结构，缓冲结构设置于安装腔；缓冲结构一端抵接安装腔底面，缓冲结构另一端抵接行走电机。

7.根据权利要求6所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于，所述缓冲结构包括上下相连接的第一弹性体缓冲件和第二弹性体缓冲件，第一弹性体缓冲件的上端抵接行走电机的连接端，第二弹性体缓冲件的下端抵接安装腔的底部。

8.根据权利要求7所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于，第一弹性体缓冲件为弹簧；第二弹性体缓冲件的材质为发泡材料，或第二弹性体缓冲件为橡胶、乳胶、EVA、ACF、ABR、EPS和XRD材料中一种制成的弹性体；或者是，第一弹性体缓冲件为发泡材料制成的弹性体，或第一弹性体缓冲件采用橡胶、乳胶、EVA、ACF、ABR、EPS和XRD材料中一种制成的弹性体；第二弹性体缓冲件为弹簧。

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