爬壁真空吸附履帶底盤的製作方法

2023-11-09 12:44:57 1

本發明涉及一種爬壁真空吸附履帶底盤，屬於爬壁機器人領域。

背景技術：

現有的爬壁機器人有兩種吸附形式，一是真空吸附，二是磁吸附，真空吸附現有的如科沃斯生產的擦窗機器人，缺點只能在光滑玻璃上移動，適應性差；磁吸附機器人只能在鋼板上移動，也是適應性差。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種爬壁真空吸附履帶底盤，以解決上述問題。

本發明採用了如下技術方案：

一種爬壁真空吸附履帶底盤，其特徵在於，包括：兩個複合履帶，驅動輪，設置在複合履帶內的一端，與設置在複合履帶內另一端的從動輪共同支撐複合履帶；中間支架，設置在兩個複合履帶之間；驅動電機，設置在中間支架上，與驅動輪的內側轉動連接；氣動旋轉接頭，轉動連接在驅動輪的外側；其中，複合履帶包括：內層；吸盤層，套在內層的外側，與內層固定連接；第一真空自閉閥，設置在驅動輪中，與氣動旋轉接頭相連通；多個第二真空自閉閥，設置在內層中，並通過內層通孔穿過內層；驅動輪內通孔，一端與內層通孔相連通，另一端與第一真空自閉閥相連通；海綿吸盤，形成在吸盤層中，與履帶通氣槽的相通；履帶通氣槽，設置在吸盤層中，一端開口於海綿吸盤內，另一端與第二真空自閉閥相通；真空泵，與氣動旋轉接頭相連通。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，多個第二真空自閉閥分成兩組，並排設置在內層中。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，兩組第二真空自閉閥之間設置有一條環繞整個內層的環形通氣槽，每個第二真空自閉閥均與環形通氣槽相連通。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，氣動旋轉接頭連接在驅動輪的轉動軸線上。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，設兩個內層通孔之間的距離為x，驅動輪內通孔的進行一次圓周運動的距離為y，則滿足y＝ax，其中a為自然數。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，a的取值的取值範圍為1～3。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，a的取值為1。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：其中，並排的兩個第二真空自閉閥對應一個海綿吸盤。

進一步，本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，還可以具有這樣的特徵：上護板，從中間支架向上延伸，覆蓋在複合履帶的上方。

發明的有益效果

本發明的爬壁真空吸附履帶底盤，由於具有內層和外層，在內層中設置有多個第二真空自閉閥，並且在外層設置有多個海綿吸盤，並且通過驅動輪內部的第一真空自閉閥和通孔與海綿吸盤相通。結構緊湊，並且由於海綿吸盤能夠隨吸附表面而發生形變，因此，能夠在各種粗糙度的垂直和傾斜的表面上行走。同樣道理，爬壁真空吸附履帶底盤也能夠在有弧度表面、有溝槽的表面行走，帶上不同工具可完成不同任務，如偵查、探測、清理、修補等功能。

附圖說明

圖1是本發明的爬壁真空吸附履帶底盤的側面視圖；

圖2是內層和外層的結構示意圖；

圖3是爬壁真空吸附履帶底盤的剖面圖；

圖4是內層的結構示意圖；

圖5是驅動輪處的剖面圖。

具體實施方式

以下結合附圖來說明本發明的具體實施方式。

如圖1所示，爬壁真空吸附履帶底盤包括：兩個複合履帶，驅動輪4，中間支架9，驅動電機11以及從動輪15。

如圖2到圖5所示，複合履帶包括：吸盤層1，內層2，第一真空自閉閥5，氣動旋轉接頭6，履帶通氣槽7，驅動輪內通孔8，以及環形通氣槽16。

驅動輪4和從動輪15設置在複合履帶內部的兩端，共同支撐起複合履帶，驅動輪4轉動，帶動複合履帶跟著轉動。中間支架9設置在兩個複合履帶之間，驅動電機11安裝在中間支架9上，與相應的驅動輪4的內側轉動連接。驅動電機11中包含減速器。

如圖2和圖3所示，吸盤層1採用海綿材料，在海綿材料的外表面具有多個凹陷，形成海綿吸盤14。

內層2採用橡膠材料，吸盤層1和內層2靠膠粘連在一起。內層2的內側具有多個齒槽，與驅動輪4上的齒輪相匹配。

如圖3、圖4和圖5所示，內層2的內部設置了多個第二真空自閉閥31，並由內層通孔13穿過內層2。為了顯示下面的結構，圖4中只在兩個位置畫了第二真空自閉閥31。如圖4所示，多個第二真空自閉閥31分成兩組，並排設置在內層2中。可以每兩個並排的第二真空自閉閥31對應一個海綿吸盤，也可以將兩個排第二真空自閉閥交錯設置，每個第二真空自閉閥31對應一個海綿吸盤。兩組第二真空自閉閥31之間設置有一條環繞整個內層2的環形通氣槽16，每個第二真空自閉閥31均與環形通氣槽16相連通。吸盤層1包裹在內層2的外面，將內層2內的通道及第二真空自閉閥密封，與外界隔離，形成密封的通道。從而使得真空泵產生的真空能夠通過環形通氣槽16到達各個第二真空自閉閥31。

如圖1和圖5所示，氣動旋轉接頭6與驅動輪4轉動連接。

第一真空自閉閥5，如圖5所示，設置在驅動輪4中，與氣動旋轉接頭6相連通。

驅動輪內通孔8，一端與內層通孔13相連通，另一端與第一真空自閉閥5相連通。設兩個內層通孔13之間的距離為x，驅動輪內通孔8進行一次圓周運動的距離為y，則滿足y＝ax，其中a為自然數。a的取值的取值範圍為1～3。最優選的a的取值為1。這樣使得驅動輪4在轉動的過程中，驅動輪內通孔8能夠與內層通孔13對應，從而向海綿吸盤提供吸力。為了向海綿吸盤持續的提供吸力，可以在驅動輪內設置多個驅動輪內通孔8，此時設兩個內層通孔13之間的距離為x，兩個驅動輪內通孔8之間的距離為z，則x＝z。在這種情況下，當最前面的驅動輪內通孔8與內層通孔13脫離的同時，後面的驅動輪內通孔8會與新的內層通孔13相通。

履帶通氣槽7，一端開口於海綿吸盤內，另一端與第二真空自閉閥31相通。

氣動旋轉接頭6通過迴轉接頭與驅動輪4相連接。氣動旋轉接頭6轉動連接在驅動輪4的轉動軸線上。真空泵(圖中未顯示)，與氣動旋轉接頭6相連通，向複合履帶內提供真空。

爬壁真空吸附履帶底盤由於採用了海綿材質的吸盤層1以及海綿吸盤，可隨接觸面形狀而變形，能適應不同粗糙度的牆面。

爬壁真空吸附履帶底盤的吸附過程如下：

如圖5中所示，圖中的虛線箭頭顯示了空氣運行的通道。空氣經過海綿吸盤後從履帶通氣槽7通過，然後通過兩個第二真空自閉閥31，與內層2上的內層通孔13相通，然後通過驅動輪內通孔8，再經過第一真空自閉閥5，再經過氣動旋轉接頭6，到達真空泵，形成抽氣過程。

通過驅動輪4轉動，驅動內外層和履帶吸盤移動，兩個驅動輪內通孔8之間的距離與兩個內層通孔13之間的距離一致，這樣，驅動輪4轉動的同時，給履帶吸盤提供真空氣源，由於履帶吸盤由真空自閉閥控制，當履帶吸盤轉到下面與牆面完全接觸後，產生吸力，同時，後面的吸盤脫離牆面，失去吸力，這樣，與牆面接觸的吸盤始終產生吸力，使複合履帶緊緊地吸附在牆面上。