专利名称：基于负压吸附原理的小型爬壁机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机器人，具体地说是一种微小型爬壁机器人。
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。这种爬壁机器人可携带多种传感器完成探测任务。
当前报道的爬壁机器人中大部分体积较大，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，能耗低，噪音小，可以实现无缆化的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人。
本发明目的是这样实现的它包括一个倒置的主风机电动机，主风机电动机的轴上安装离心风扇，主风机电动机安装在由幅裙和密封裙构成的负压舱中，在负压舱中安装有四轮驱动推进机构和胶吸附机构，在负压舱外设置有供电电池。
本发明还可以包括这样一些结构特征1、在离心风扇的下面设置有导流罩。
2、四轮驱动推进机构的四个推进轮为完全密封防水结构，每个推进轮安装在支撑板上，推进电机密封安装在推进轮内。
3、胶吸附机构通过支架安装在负压舱中，它的组成包括储胶腔、加热腔和出胶板，储胶腔与支架之间设置有主导杆和辅助导杆，储胶腔与支架之间的辅助导杆上设置有记忆合金推簧，支架两一侧的辅助导杆上设置有反作用力弹簧。
4、在负压舱的边沿处设置有软性抗磨的密封材料。
本发明利用负压吸附原理，通过一个倒置的主风机电动机带动离心风扇高速旋转，配合幅裙和密封裙产生足够的负压，通过推进轮和推进轮电动机组成的四轮驱动推进机构实现机器人在墙壁的自由爬行。达到目标位置后，启动胶吸附机构，可以将机器人粘贴在墙壁上，同时关闭主风机电动机，从而实现无噪声长期潜伏。
本发明的负压产生机构采用电机倒置的安装方式，最大限度地降低了机器人的高度。主风机电动机倒置安装在机器人负压舱内，离心风扇直接安装在电动机主轴上，离心风扇下面有导流罩，离心风扇高速选转，在幅裙和密封裙所构成的负压舱内形成机器人需要的负压。
本发明推进机构采用四轮推进。四个推进轮采用完全密封防水结构，安装在支撑板上，推进电机密封在轮内，根据不同的命令可以实现机器人前进、后退和旋转。
本发明采用的是一种无正压力损失的被动密封方式，采用软性抗磨的密封材料，负压产生时，该种材料直接接触墙壁，很小的负压就可以将它压在墙面，负压越大连接的越紧密。为防止软性材料被直接吸入机器人负压腔内部，在该材料边缘，缝隙的上面环绕机器人粘贴一个方形固定框。这样的密封方式，可以最大限度的将离心风扇产生的正压力绝大部分都作用在驱动轮上，大大提高了机器人的带负载能力。同时允许密封裙和驱动轮在高度差控制上有一定的误差，大大降低的加工难度。
本发明还设计了胶吸附机构，该机构储胶腔注有一种粘性很大的热熔压敏胶，通过加热腔加热，胶溶化，再利用记忆合金推簧推动挤胶板将胶挤出，反作用力弹簧和支架提供反推力使机器人粘在墙壁上。辅助导杆和主导杆保证在推胶过程中不发生卡阻现象。关闭主风机电动机，机器人可以实现无噪声，长期吸附。再次加热胶，开启主风机，在弹簧的作用下，胶吸附机构离开墙面，缩回到机器人腔体，机器人就可自由移动。
基于本发明原理设计的一款小型爬壁机器人。外形尺寸320mm×280mm，自重3kg，噪声70dB。工作时主风机电动机带动离心风扇以一定速度旋转，结合密封裙使机器人负压舱内产生一定的负压，从而为机器人提供对墙的正压力。离心风机为低速大流量风机，具有噪声低的特点。当负压产生后，机器人对墙的压力大部分作用在推进轮上，此时驱动4个推进电机可以实现机器人前进、后退和旋转等动作。胶吸附机构使用陶瓷加热片将胶加热溶化，采用记忆合金和弹簧相互配合实现推胶动作，从而将机器人粘贴在墙上，此时可以关闭主风机已达到节能和长期吸附的效果。当机器人需要再次移动时，将胶重新加热溶化，同时启动主风机，机器人即可自由移动。
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。离心风机采用倒置的电机驱动，推进机构采用四轮驱动。采用无正压力损失的被动密封方式，依靠胶吸附机构实现长期吸附功能。
四
图1和图2是本发明的结构示意图；图3是四轮驱动推进机构的结构示意图；图4是本发明的负压产生机构的结构示意图；图5是图4的立体图；图6是胶吸附机构的结构示意图；图7是图6的立体图。
五、具体实时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和图2，基于负压吸附原理的小型爬壁机器人的组成包括一个倒置的主风机电动机6，主风机电动机的主轴上安装离心风扇1，主风机电动机安装在由幅裙2和密封裙4构成的负压舱中，在负压舱中安装有四轮驱动推进机构5和胶吸附机构7，在负压舱外设置有供电电池3。结合图4和图5，在离心风扇的下面设置有导流罩9。结合图3，四轮驱动推进机构的四个推进轮为完全密封防水结构，每个推进轮安装在支撑板10上，推进电机8密封安装在推进轮内。结合图6和图7，胶吸附机构通过支架1 8安装在负压舱中，它的组成包括储胶腔15、加热腔1 1和出胶板14，储胶腔与支架之间设置有主导杆13和辅助导杆12，储胶腔与支架之间的辅助导杆上设置有记忆合金推簧16，支架两一侧的辅助导杆上设置有反作用力弹簧17。在负压舱的边沿处设置有软性抗磨的密封材料。
权利要求
1.一种基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是它包括一个倒置的主风机电动机，主风机电动机的轴上安装离心风扇，主风机电动机安装在由幅裙和密封裙构成的负压舱中，在负压舱中安装有四轮驱动推进机构和胶吸附机构，在负压舱外设置有供电电池。
2.根据权利要求1所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是在离心风扇的下面设置有导流罩。
3.根据权利要求1或2所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是四轮驱动推进机构的四个推进轮为完全密封防水结构，每个推进轮安装在支撑板上，推进电机密封安装在推进轮内。
4.根据权利要求1或2所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是胶吸附机构通过支架安装在负压舱中，它的组成包括储胶腔、加热腔和出胶板，储胶腔与支架之间设置有主导杆和辅助导杆，储胶腔与支架之间的辅助导杆上设置有记忆合金推簧，支架两一侧的辅助导杆上设置有反作用力弹簧。
5.根据权利要求3所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是胶吸附机构通过支架安装在负压舱中，它的组成包括储胶腔、加热腔和出胶板，储胶腔与支架之间设置有主导杆和辅助导杆，储胶腔与支架之间的辅助导杆上设置有记忆合金推簧，支架两一侧的辅助导杆上设置有反作用力弹簧。
6.根据权利要求1、2或5所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是在负压舱的边沿处设置有软性抗磨的密封材料。
7.根据权利要求3所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是在负压舱的边沿处设置有软性抗磨的密封材料。
8.根据权利要求4所述的基于负压吸附原理的小型爬壁机器人，其特征是在负压舱的边沿处设置有软性抗磨的密封材料。
全文摘要
本发明提供的是一种基于负压吸附原理的小型爬壁机器人。它包括一个倒置的主风机电动机，主风机电动机的轴上安装离心风扇，主风机电动机安装在由幅裙和密封裙构成的负压舱中，在负压舱中安装有四轮驱动推进机构和胶吸附机构，在负压舱外设置有供电电池。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。离心风机采用倒置的电机驱动，推进机构采用四轮驱动。采用无正压力损失的被动密封方式，依靠胶吸附机构实现长期吸附功能。
文档编号A63H11/00GK1994805SQ20061015107
公开日2007年7月11日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者孙立宁, 李满天, 李伟达, 秦磊, 王鹏飞 申请人:哈尔滨工业大学