[发明专利]基于真空吸附原理的小型微声爬壁机器人

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种机器人，具体地说是一种爬壁机器人。

二、背景技术

随着科技的发展，反恐侦察、高层建筑检测、高空营救等领域迫切需要能实现爬壁功能的机器人。该机器人可携带多种传感器完成探测任务。

关于爬壁机器人的报道很多，例如专利申请号为01274744.0，名称为“履带式多吸盘爬壁机器人”；专利申请号为200510086383.X，名称为“一种非接触磁吸附轮式爬壁机器人”等专利文件中公开的技术方案等。但已报道的爬壁机器人中大部分体积较大，并且利用磁吸附原理的较多，该种机器人只能在导磁面爬行，比较笨重，消耗能源比较多，一般很难做到无缆化。以色列有一种采用“龙卷风”原理的小型爬壁机器人，体积很小，无缆，但是噪声较大，在反恐侦查领域很难达到实际应用要求。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、噪声低、无缆化，在反恐侦察、高楼探测等方面有广阔的应用前景的基于真空吸附原理的小型微声爬壁机器人。

本发明的目的是这样实现的：它包括移动机构，安装在移动机构上的真空产生机构和安装在移动机构上的吸盘；所述的真空产生机构包括带有驱动电机的单向柱塞泵、与单向柱塞泵相连通的膜片泵和二位三通阀；所述的移动机构为六足步行结构，每一个足的驱动关节是由电机、安装在电机两端的谐波减速器、与谐波减速器相连的行星减速器和与行星减速器相连的伞齿轮组成一个模块，模块的两端通过关节分别与机体被动杆相连，吸盘通过被动关节安装在机体被动杆上，吸盘通过管路与二位三通阀相连。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的驱动关节上的电机是无刷盘式电机。

2、所述的吸盘由硬铝骨架、设置在骨架周边的橡胶外裙、设置于吸盘内部的支撑垫和接触传感器组成。

3、所述的带有驱动电机的单向柱塞泵的驱动电机为直流电机，直流电机通过丝杠螺母驱动柱塞作直线运动，在丝杠上配有双向行程开关。

4、在驱动关节模块上设置有关节转动极限控制行程开关。

5、所述的被动关节由万向节、万向节外的保持弹簧和两端的弹簧挡板组成。

本发明利用真空吸附原理，电机通过齿轮传动带动丝杠螺母机构使单向柱塞泵实现直线运动，同时配合小型膜片泵进行压力保持，使真空吸盘内产生稳定的负压，从而为机器人提供对墙的正压力。移动机构采用六足步行结构，驱动关节采用模块化设计，动力由无刷盘式电机经谐波减速器、行星减速器、伞齿轮送至关节。被动关节采用万向节，且具有自复位功能。整个机器人可实现前进、后退、转弯、地壁切换、越障等动作。

本发明的真空吸盘由硬铝骨架、橡胶外裙、支撑垫、接触传感器组成。硬铝骨架保证了吸盘的支撑刚度，橡胶外裙使得吸盘具有一定的壁面适应能力，其刚度经过了优化，保证了释放的快速性。支撑垫和接触传感器用来在吸附时提供必须的支持力并检测吸盘与壁面的接触情况。

本发明的微声真空生成机构采用单向柱塞结构。单向柱塞泵使用直流电机为驱动元件，通过丝杠螺母机构实现柱塞的直线运动。在丝杠上配有双向行程开关，用以检测丝杠位置，防止系统失效。

本发明的模块化关节采用无刷盘式电机驱动，依次带动谐波减速器，行星减速器和伞齿轮实现关节的转动。关节的转动极限受行程开关控制。

本发明立足于小体积，低噪声，无缆化，在反恐侦察、高楼探测等方面有广阔的应用前景。微声真空生成装置采用单向柱塞结构配合小型膜片泵进行压力保持，移动机构采用六足步行机构。驱动关节采用模块化设计，被动关节采用方向节结构且具有自复位功能。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是真空产生机构的结构示意图；

图3是驱动关节的结构示意图；

图4是吸盘的结构示意图；

图5是单向柱塞泵的结构示意图；

图6是被动关节的结构示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作更详细的描述：

结合图1，基于真空吸附原理的小型微声爬壁机器人的组成包括移动机构3，安装在移动机构上的真空产生机构1和通过被动关节4安装在移动机构上的吸盘2。同时结合图2，真空产生机构包括带有驱动电机的单向柱塞泵8、与单向柱塞泵相连通的膜片泵7和二位三通阀5。同时结合图3，移动机构为六足步行结构，每-个足的驱动关节是由电机10、安装在电机两端的谐波减速器11、与谐波减速器相连的行星减速器12和与行星减速器相连的伞齿轮13组成一个模块，模块的两端通过关节分别与移动机构的机体被动杆相连14，吸盘通过被动关节安装在被动杆上，吸盘通过管路与二位三通阀相连。所述的驱动关节上的电机是无刷盘式电机，在驱动关节模块上设置有关节转动极限控制行程开关23。同时结合图4，吸盘由硬铝骨架15、设置在骨架周边的橡胶外裙16、设置于吸盘内部的支撑垫17和接触传感器18组成。同时结合图5，带有驱动电机的单向柱塞泵的驱动电机为直流电机19，直流电机通过丝杠20、螺母21驱动柱塞作直线运动，在丝杠上配有双向行程开关22。同时结合图6，被动关节由万向节23、万向节外的保持弹簧24和两端的弹簧挡板25组成。