基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人的製作方法
2023-05-17 15:48:41
專利名稱：基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種機器人，具體地說是一種微小型爬壁機器人。
背景技術：
隨著科技的發展，反恐偵察、高層建築檢測、高空營救等領域迫切需要能實現爬壁功能的機器人。這種爬壁機器人可攜帶多種傳感器完成探測任務。
當前報導的爬壁機器人中大部分體積較大，利用磁吸附原理的較多，該種機器人只能在導磁面爬行，比較笨重，消耗能源比較多，一般很難做到無纜化。以色列有一種採用「龍捲風」原理的小型爬壁機器人，體積很小，無纜，但是噪聲較大，在反恐偵查領域很難達到實際應用要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、緊湊，能耗低，噪音小，可以實現無纜化的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人。
本發明目的是這樣實現的它包括一個倒置的主風機電動機，主風機電動機的軸上安裝離心風扇，主風機電動機安裝在由幅裙和密封裙構成的負壓艙中，在負壓艙中安裝有四輪驅動推進機構和膠吸附機構，在負壓艙外設置有供電電池。
本發明還可以包括這樣一些結構特徵1、在離心風扇的下面設置有導流罩。
2、四輪驅動推進機構的四個推進輪為完全密封防水結構，每個推進輪安裝在支撐板上，推進電機密封安裝在推進輪內。
3、膠吸附機構通過支架安裝在負壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設置有主導杆和輔助導杆，儲膠腔與支架之間的輔助導杆上設置有記憶合金推簧，支架兩一側的輔助導杆上設置有反作用力彈簧。
4、在負壓艙的邊沿處設置有軟性抗磨的密封材料。
本發明利用負壓吸附原理，通過一個倒置的主風機電動機帶動離心風扇高速旋轉，配合幅裙和密封裙產生足夠的負壓，通過推進輪和推進輪電動機組成的四輪驅動推進機構實現機器人在牆壁的自由爬行。達到目標位置後，啟動膠吸附機構，可以將機器人粘貼在牆壁上，同時關閉主風機電動機，從而實現無噪聲長期潛伏。
本發明的負壓產生機構採用電機倒置的安裝方式，最大限度地降低了機器人的高度。主風機電動機倒置安裝在機器人負壓艙內，離心風扇直接安裝在電動機主軸上，離心風扇下面有導流罩，離心風扇高速選轉，在幅裙和密封裙所構成的負壓艙內形成機器人需要的負壓。
本發明推進機構採用四輪推進。四個推進輪採用完全密封防水結構，安裝在支撐板上，推進電機密封在輪內，根據不同的命令可以實現機器人前進、後退和旋轉。
本發明採用的是一種無正壓力損失的被動密封方式，採用軟性抗磨的密封材料，負壓產生時，該種材料直接接觸牆壁，很小的負壓就可以將它壓在牆面，負壓越大連接的越緊密。為防止軟性材料被直接吸入機器人負壓腔內部，在該材料邊緣，縫隙的上面環繞機器人粘貼一個方形固定框。這樣的密封方式，可以最大限度的將離心風扇產生的正壓力絕大部分都作用在驅動輪上，大大提高了機器人的帶負載能力。同時允許密封裙和驅動輪在高度差控制上有一定的誤差，大大降低的加工難度。
本發明還設計了膠吸附機構，該機構儲膠腔注有一種粘性很大的熱熔壓敏膠，通過加熱腔加熱，膠溶化，再利用記憶合金推簧推動擠膠板將膠擠出，反作用力彈簧和支架提供反推力使機器人粘在牆壁上。輔助導杆和主導杆保證在推膠過程中不發生卡阻現象。關閉主風機電動機，機器人可以實現無噪聲，長期吸附。再次加熱膠，開啟主風機，在彈簧的作用下，膠吸附機構離開牆面，縮回到機器人腔體，機器人就可自由移動。
基於本發明原理設計的一款小型爬壁機器人。外形尺寸320mm×280mm，自重3kg，噪聲70dB。工作時主風機電動機帶動離心風扇以一定速度旋轉，結合密封裙使機器人負壓艙內產生一定的負壓，從而為機器人提供對牆的正壓力。離心風機為低速大流量風機，具有噪聲低的特點。當負壓產生後，機器人對牆的壓力大部分作用在推進輪上，此時驅動4個推進電機可以實現機器人前進、後退和旋轉等動作。膠吸附機構使用陶瓷加熱片將膠加熱溶化，採用記憶合金和彈簧相互配合實現推膠動作，從而將機器人粘貼在牆上，此時可以關閉主風機已達到節能和長期吸附的效果。當機器人需要再次移動時，將膠重新加熱溶化，同時啟動主風機，機器人即可自由移動。
本發明立足於小體積，低噪聲，無纜化，在反恐偵察、高樓探測等方面有廣闊的應用前景。離心風機採用倒置的電機驅動，推進機構採用四輪驅動。採用無正壓力損失的被動密封方式，依靠膠吸附機構實現長期吸附功能。
四
圖1和圖2是本發明的結構示意圖；圖3是四輪驅動推進機構的結構示意圖；圖4是本發明的負壓產生機構的結構示意圖；圖5是圖4的立體圖；圖6是膠吸附機構的結構示意圖；圖7是圖6的立體圖。
五、具體實時方式下面結合附圖舉例對本發明作更詳細的描述結合圖1和圖2，基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人的組成包括一個倒置的主風機電動機6，主風機電動機的主軸上安裝離心風扇1，主風機電動機安裝在由幅裙2和密封裙4構成的負壓艙中，在負壓艙中安裝有四輪驅動推進機構5和膠吸附機構7，在負壓艙外設置有供電電池3。結合圖4和圖5，在離心風扇的下面設置有導流罩9。結合圖3，四輪驅動推進機構的四個推進輪為完全密封防水結構，每個推進輪安裝在支撐板10上，推進電機8密封安裝在推進輪內。結合圖6和圖7，膠吸附機構通過支架1 8安裝在負壓艙中，它的組成包括儲膠腔15、加熱腔1 1和出膠板14，儲膠腔與支架之間設置有主導杆13和輔助導杆12，儲膠腔與支架之間的輔助導杆上設置有記憶合金推簧16，支架兩一側的輔助導杆上設置有反作用力彈簧17。在負壓艙的邊沿處設置有軟性抗磨的密封材料。
權利要求
1.一種基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是它包括一個倒置的主風機電動機，主風機電動機的軸上安裝離心風扇，主風機電動機安裝在由幅裙和密封裙構成的負壓艙中，在負壓艙中安裝有四輪驅動推進機構和膠吸附機構，在負壓艙外設置有供電電池。
2.根據權利要求1所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是在離心風扇的下面設置有導流罩。
3.根據權利要求1或2所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是四輪驅動推進機構的四個推進輪為完全密封防水結構，每個推進輪安裝在支撐板上，推進電機密封安裝在推進輪內。
4.根據權利要求1或2所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是膠吸附機構通過支架安裝在負壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設置有主導杆和輔助導杆，儲膠腔與支架之間的輔助導杆上設置有記憶合金推簧，支架兩一側的輔助導杆上設置有反作用力彈簧。
5.根據權利要求3所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是膠吸附機構通過支架安裝在負壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設置有主導杆和輔助導杆，儲膠腔與支架之間的輔助導杆上設置有記憶合金推簧，支架兩一側的輔助導杆上設置有反作用力彈簧。
6.根據權利要求1、2或5所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是在負壓艙的邊沿處設置有軟性抗磨的密封材料。
7.根據權利要求3所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是在負壓艙的邊沿處設置有軟性抗磨的密封材料。
8.根據權利要求4所述的基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特徵是在負壓艙的邊沿處設置有軟性抗磨的密封材料。
全文摘要
本發明提供的是一種基於負壓吸附原理的小型爬壁機器人。它包括一個倒置的主風機電動機，主風機電動機的軸上安裝離心風扇，主風機電動機安裝在由幅裙和密封裙構成的負壓艙中，在負壓艙中安裝有四輪驅動推進機構和膠吸附機構，在負壓艙外設置有供電電池。本發明立足於小體積，低噪聲，無纜化，在反恐偵察、高樓探測等方面有廣闊的應用前景。離心風機採用倒置的電機驅動，推進機構採用四輪驅動。採用無正壓力損失的被動密封方式，依靠膠吸附機構實現長期吸附功能。
文檔編號A63H11/00GK1994805SQ20061015107
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月27日 優先權日2006年11月27日
發明者孫立寧, 李滿天, 李偉達, 秦磊, 王鵬飛 申請人:哈爾濱工業大學