专利名称：一种可用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置设计的制作方法
技术领域：
本发明属于技术及设备领域，具体涉及一种可用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置设计。
背景技术：
爬壁机器人因其在垂直陡壁或高空极限空间作业的特点，已被广泛地研究并应用于清洗、检测、侦察等多个行业。其按移动方式主要可分为车轮式、履带式、框架式、足脚式及轨道行进式等，吸附方式上也有真空式、磁吸附、静电式等。框架式及足式步行机器人由于其稳定性、冗余性及控制复杂性等结构复杂性能有待优化，磁吸附、静电式其适用范围较小，而履带真空吸盘式适用于一切光滑平整壁面，吸附能力强，行走平稳是壁面机器人的发展趋势。真空吸附吸盘是通过在真空发生装置，使吸盘内产生一定的负压，从而形成在内外气压差形成的吸附力作用下使机器人本体吸附在壁面上。市场上现有的硅胶吸盘的在吸附能力、真空度的保证等方面已经具有一定的成果，但是当利用于爬壁机器人的时候由于结构显得过于简单和密封性难以得到保证而无法满足履带式爬壁机器人在壁面上行进时所需要的条件。
发明内容
本发明为一种履带吸盘组合式特种行走装置。该装置采用行进履带(同步带)与特种吸盘(自行设计)相组合的一体化结构，通过同步带与同步带轮之间的哨合传动和特种吸盘的吸附与脱附作用，使其具备在玻璃幕墙、瓷砖外墙等光滑、平整、垂直表面可靠行走及灵活转向的功能。该行走装置采用的履带吸盘组合式结构，行走速度快、操控性能好、体积小巧、转向灵活，且可越过一定障碍。该设计采用了履带与吸盘组相结合的结构，主要由以下几个零部件组成同步带、同步带轮、压带弹簧、吸盘柱体、吸盘、压球弹簧、胶密封球、放气杠杆等。本发明为一种多吸盘履带式行走吸附装置，提供一种在光滑表面行走的解决方案。该设计采用了同步带与气阀式吸盘相配合的结构，通过同步带与同步轮之间的啮合，以达到使一般机器在光滑表面行走的功能。吸附实现装置上采用气阀式吸盘，吸附可为主动吸附或被动吸附。载荷不是太大时，可以采用被动吸附，可以用一个装置在吸盘刚接触到壁面时压住吸盘顶部，由于吸盘外置弹簧的存在，会有一个使吸盘向壁面压紧的过程，气体挤开橡胶球排出，吸盘内部真空度达到一定程度时，吸盘内外压差已经显著提高，橡胶球被大气压压紧于吸盘口，从而保证吸盘不会反向漏气；载荷比较大时，可以采用主动吸附，真空泵通过导管与吸盘相连，初始吸气过程中，由于橡胶球内外压差关系气门被开启，当吸气过程进行一段时间，吸盘内部真空度 相比于被动吸附显著提高，吸附效果及负载增加。当吸盘需要脱离壁面时，只要通过固定于车架的凸起装置触发吸盘的杠杆结构，气门打开吸盘即可瞬间排气，使吸盘脱离壁面。吸附系统可以保证机器人紧贴壁面而不会出现打滑和脱落的现象，同时行进机构让机器人可以平稳地在壁面上移动。爬壁机器人的履带式吸盘的设计融合了真空吸盘吸附方式和履带式行走方式的优点，在行进速度和工作效率方面具有显而易见的优势，而且履带吸盘式行进方法使机器人能适应更多的工作环境，在工作适应性、越障能力方面具有突出的优点。本发明的优点在于(I)内置橡胶球通过吸盘内外显著的压差，紧压于吸盘口，明显防止吸盘反向漏气。(2)吸盘外置的杠杆结构，使放气更加方便，提高了吸盘吸气和放气的效率，同时反映在履带的行进速度的提高。(3)开发的履带式吸盘结构设计简单，适用范围广，
附图I为爬壁机器人的履带式吸盘整体设计示意图；附图2为爬壁机器人的履带式吸盘整体设计主视图；附图3为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘示意图；附图4为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘主视图；附图5为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘装配图；附图6为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘原理剖视图；附图中I-同步带，2-同步带轮，3-压带弹簧，4-吸盘柱体，5-吸盘，6-抽气接触皮碗，7-压球弹簧，8-橡胶密封球，9-放气杠杆，10-固定螺栓，11-支撑垫片，12-固定销钉，13-放气门，14-放气弹簧，15-密封垫圈，16-密封螺钉，17-螺钉。
具体实施例方式如图1、2所示，为爬壁机器人的履带式吸盘整体设计示意图，包括同步带和吸盘，吸盘结构通过压带弹簧(3)实现吸盘与同步带(I)加工孔间的柔性配合以保证其功能的实现，整个装置可以由电机及减速机构驱动同步带轮(2)实现壁面上的吸附行进。如图3、4所示，为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘示意图。吸盘结构简单轻巧，可通过抽气接触皮碗(6)与其相应的配气机构接口实现方便快捷可靠的配置。如图5所示，为爬壁机器人的履带式吸盘设计吸盘装配图，把橡胶密封球(8)放入吸盘柱体(4)中，在橡胶密封球(8)上放入压球弹簧(7)，把压带弹簧(3)套在吸盘柱体(4)上，拧上抽气接触皮碗￠)，用固定螺栓(10)把支撑垫片(11)固定到吸盘柱体(4)上，用固定销钉(12)把放气杠杆(9)与放气门(13)和支撑垫片(11)连接到一起，密封螺钉(16)和密封垫圈(15)，螺钉(17)和放气弹簧(14) 一起放入吸盘柱体孔内，并旋紧密封螺钉(16)。如图6所示，装配好后吸盘的内部结构，气阀式吸盘功能的实现通过橡胶密封球
(8)与吸盘柱体(4)加工精度上保证气密性，通过压球弹簧(7)实现预紧，抽气接触皮碗
(6)可与扩展的配气机构相连接；放气 弹簧(14)提供放气门的预紧及密封垫圈(15)以保证与吸盘柱体⑷的气密性，支撑垫片(11)提供放气杠杆(9)的支点，实现放气门(13)的适时开闭。
吸气或下压 吸盘时，吸盘(5)内气体挤开橡胶密封球(8)，使吸盘内形成负压，便可吸附住。放气时，杠杆被触碰拉动放气门(13)便可放气，不触碰时，放气门(13)在弹簧作用下复位密封。
权利要求
1.一种可用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置设计，具备由同步带、同步带轮及真空吸盘组构成的履带多吸盘行驶系统。其中，吸盘(5)、橡胶密封球(8)、压球弹簧(7)构成气阀式吸盘组真空吸附结构设计；螺钉(17)和放气弹簧(14)、放气门(13)、放气杠杆(9)构成的放气机构设计。
2.—种爬壁机器人的履带式吸盘整体设计，其特征在于吸盘结构通过压带弹簧(3)实现吸盘与同步带(I)加工孔间的柔性配合以保证其功能的实现。气阀式吸盘结构有橡胶密封球(8)放入吸盘柱体(4)中，通过压球弹簧(7)实现预紧，抽气接触皮碗(6)可与扩展的配气机构相连接；放气弹簧(14)提供放气门的预紧及密封垫圈(15)以保证与吸盘柱体⑷的气密性，支撑垫片(11)提供放气杠杆(9)的支点，实现放气门(13)的适时开闭。整个装置可以由电机及减速机构驱动同步带轮(2)实现壁面上的吸附行进。
全文摘要
本发明为一种履带吸盘组合式特种行走装置。该装置采用行进履带(同步带)与特种吸盘(自行设计)相组合的一体化结构，通过同步带与同步带轮之间的啮合传动和特种吸盘的吸附与脱附作用，使其具备在玻璃幕墙、瓷砖外墙等光滑、平整、垂直表面可靠行走及灵活转向的功能。该行走装置采用的履带吸盘组合式结构，行走速度快、操控性能好、体积小巧、转向灵活，且可越过一定障碍。该行走装置的吸附子系统采用气阀式吸盘，可实现主动吸附或被动吸附，具有吸附效率高、安全系数高、结构简单、用途广泛的特点。
文档编号B62D55/265GK102616294SQ201210113108
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者刘成, 王帅, 罗庆生, 范皓, 韩宝玲 申请人:北京理工大学