能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤的製作方法

2023-10-09 08:04:34 2

專利名稱：能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種爬壁機器人吸附裝置，特別是能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，屬於吸附裝置設計技術領域。
背景技術：
爬壁機器人常用來在惡劣、危險、極限的非常規壁面進行特定的作業，如檢測、焊接、除塵等。爬壁機器人吸附裝置是保證機器人穩定攀爬和高效作業的重要裝置，越來越受到人們的重視。目前爬壁機器人吸附技術主要有磁吸附、負壓吸附、真空吸附、黏性吸附、仿生材料吸附等。
在實際應用中，有些壁面形貌複雜，粗糙度變化大，局部會有凸起、裂縫和一定的曲率變化，且受到風、雨、灰塵影響，如大中型風力發電機葉片表面。對於在這類表面攀爬作業的爬壁機器人，其吸附用吸盤和壁面之間的氣隙會發生變化，導致吸附力的變化，進而影響爬壁機器人的穩定吸附和負載能力。如壁面的裂縫可能會使吸盤無法抽真空，導致吸附失效，使爬壁機器人下滑甚至傾覆。因此，對於在表面環境複雜的非常規壁面上進行吸附的吸盤，在要求其具有穩定負載能力、良好的運動靈活性的同時，還要具有對一定曲率變化、粗糙度變化和有灰塵情況的自適應能力。經檢索發現，現有的爬壁機器人吸附裝置多採用被動式吸附原理，即使用真空泵來使吸盤內腔產生負壓。但是該原理只適用於較為平滑壁面，粗糙度較大的壁面往往需要提高真空泵的功耗來滿足吸附要求。申請日為2010年10月29日、申請號為201020588544. I的專利文獻涉及的「機器人用負壓吸附裝置」，其特點是由高速電機帶動風扇，抽取密封腔內氣體，使密封腔產生連續負壓從而吸附在壁面。但是該吸附裝置有效吸附面積小，功耗高，噪音大，同時若爬壁機器人所運行的壁面有裂縫和凸起，密封腔往往無法形成穩定可靠負壓，爬壁機器人無法穩定攀爬和作業。黏性材料吸附裝置是利用吸附材料與壁面之間的分子間作用力和範德華力來提供吸附力的。用黏性軟膠做成的爬壁機器人吸附裝置的特點是壁面適應能力強，無噪音無汙染零功耗，且在一定的範圍內，隨著預加載力的增大，其吸附力也會相應增加。且由於該材料是彈性體軟膠，能夠適應壁面的凸起和凹陷。但隨著黏性材料表面灰塵的累積，其吸附效果會相應降低。綜上所述，現有的爬壁機器人吸附裝置至少存在以下幾個方面的缺陷中的一個
(I)負壓吸附對表面形貌複雜、粗糙度變化大的複雜壁面適應性差，典型的如離心機負壓吸附裝置，其功耗高，噪音大，壁面適應能力差；(2)黏性材料吸附裝置適應不同粗糙度的平面，如聚氨酯、玻璃、室內牆壁，但負載能力低，對灰塵敏感，只用於微型爬壁機器人，且仍處於實驗室研究階段。

發明內容
本發明的目的是為克服現有吸附技術在負載能力、吸附密封性、複雜壁面自適應這三個方面綜合性能的不足之處，結合真空吸附與黏性材料吸附原理，設計能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，使其在具有傳統真空吸盤的負載能力、低功耗的同時，對粗糙和有灰塵壁面具有較好的適應性，從而解決了現有技術中存在的問題。本發明提供了能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，包括真空吸盤，吸盤金具，圓錐形金屬應變片，黏性軟膠密封裙，除塵軟毛刷，氣體吹吸系統，所述的真空吸盤為單層矽膠真空吸盤，上端通氣孔連接有吸盤金具，吸盤金具底側通氣孔連接有氣體吹吸系統，所述的圓錐形金屬應變片上埠沿吸盤金具底部金屬柱外圍無縫焊接，下埠嵌套除塵軟毛刷，所述的黏性軟膠密封裙內側無縫粘貼在圓錐形金屬應變片下端內側，外側呈波紋型，且略微低於真空吸盤下埠。
本發明所述的複合吸盤和現有技術相比，具有實質性特點和顯著進步(I)採用新型黏性軟膠和傳統真空吸盤相結合的複合吸盤，發揮負壓吸附作用的同時，由於黏性軟膠密封裙受到負壓壓力的作用，黏性軟膠的吸附作用得到增強，並且這種黏性軟膠材料作為爬壁機器人吸附材料零功耗、無噪音、無汙染。(2)由於灰塵對黏性軟膠密封裙的吸附性能影響較大，因而設計氣體吹吸系統，當需要吸附時，複合吸盤靠近壁面，氣體吹吸系統吹氣，高壓氣體噴射，初步清除即將接觸壁面上的灰塵，除塵軟毛刷先與壁面接觸，金屬應變片受力向外側擴張，進一步清除壁面灰塵，黏性軟膠密封裙與壁面緊貼後，氣體吹吸系統吸氣，抽出複合吸盤腔內的氣體，密封裙進一步吸附於壁面，矽膠吸盤接觸壁面後，在壓力的作用下亦吸附於壁面，離開壁面時，高壓氣體噴射，負壓失效，黏性軟膠密封裙在複合吸盤內腔飽和氣壓的持續作用下剝離壁面。此方案有效解決了黏性吸附材料因灰塵積累影響吸附效果和脫離壁面難的問題。(3)壁面的粗糙度對真空吸附的影響較大，粗糙度大的表面，真空吸盤和壁面之間間隙較大，容易漏氣，本發明在真空吸盤外圍設計有黏性軟膠密封裙，軟膠可填入粗糙表面的凹處，相當於給真空吸盤提供了外層密封圈，從而提高了真空吸附對壁面粗糙度的適應能力。


圖I是本複合吸盤結構示意圖；圖2是圖I中A處的截面示意圖；圖3是圖2中B處的局部放大示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。本發明包括吸盤金具I、氣體吹吸系統2、真空吸盤3、金屬應變片4、除塵軟毛刷5、黏性軟膠密封裙6。真空吸盤3為單層矽膠真空吸盤，上端安裝有真空吸盤金具I，吸盤金具I底側通氣孔通過軟氣管連接氣體吹吸系統2，氣體吹吸系統2可由具有吹吸雙重功能的高壓氣泵構成，圓錐形金屬應變片4上埠沿吸盤金具I底部金屬柱外圍無縫焊接，下埠嵌套除塵軟毛刷5，黏性軟膠密封裙6內側無縫粘貼在圓錐形金屬應變片4內側，外側呈波紋型，且略微低於真空吸盤3下埠。
吸附壁面時，複合吸盤靠近壁面，氣體吹吸系統2吹氣，高壓氣體噴射，清除即將接觸壁面上的灰塵，除塵軟毛刷5先與壁面接觸，金屬應變片4受力向外側擴張，除塵軟毛刷5進一步除去壁面灰塵，黏性軟膠密封裙6與壁面緊貼，氣體吹吸系統2吸氣，抽出複合吸盤內腔氣體，真空吸盤3接觸壁面，繼續吸氣，複合吸盤吸附於壁面。脫離壁面時，高壓氣體噴射，複合吸盤內腔真空失效，氣壓變大，真空吸盤3先脫離壁面，黏性軟膠密封裙6在內腔氣壓的持續作用下剝離壁面，複合吸盤脫離壁面。
以上所述，只是本發明較好的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同交換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，其特徵在於所述能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤包括吸盤金具I、氣體吹吸系統2、真空吸盤3、金屬應變片4、除塵軟毛刷5粘性軟膠密封裙6。
2.根據權利要求I所述的能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，其特徵在於所述的真空吸盤3為單層矽膠真空吸盤，上端通氣孔連接有吸盤金具I，吸盤金具I底側通氣孔連接有氣體吹吸系統2，所述的圓錐形金屬應變片4上埠沿吸盤金具I底部金屬柱外圍無縫焊接，下埠嵌套除塵軟毛刷5，所述的粘性軟膠密封裙6內側無縫粘貼在圓錐形金屬應變片內側，外側呈波紋型，且略微低於真空吸盤3下埠。
全文摘要
本發明公開了一種能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤。所述的能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤包括真空吸盤、吸盤金具、氣體吹吸系統、圓錐形金屬應變片、粘性軟膠密封裙、除塵軟毛刷；真空吸盤上端安裝有真空吸盤金具，圓錐形金屬應變片上埠沿吸盤金具底部金屬柱外圍無縫焊接，下埠嵌套除塵軟毛刷。粘性軟膠密封裙內側無縫粘貼在金屬應變片內側，外側呈波紋型，且略微低於真空吸盤下埠。本發明設計的一種能夠適應粗糙和有灰塵壁面的複合吸盤，吸附原理為利用除塵軟毛刷除塵，圓錐形金屬應變片支撐粘性軟膠密封裙吸附和適應粗糙壁面，並起密封作用，抽出複合吸盤內腔氣體使其吸附於壁面。
文檔編號B62D57/024GK102765432SQ20121023376
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者吳善強, 王斌銳, 金英連, 駱浩華 申請人:中國計量學院