一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械控制领域，具体涉及一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统及方法。
【背景技术】
[0002]壁面移动机器人能够实现在壁面上自由移动必须具备吸附和移动功能。吸附方式按吸附功能来分主要有真空吸附、磁吸附和推力吸附三类。
[0003]磁吸附方式虽然能产生较大的吸附力，而且不受壁面凹凸或裂缝的限制，但只适用于导磁性材料构成的壁面，适用范围受限。推力吸附是用螺旋桨等装置给机器人提供一个推力将机器人贴附在壁面上，这种吸附方式具有适用面广，不受壁面的材料、表面光滑程度的限制，但产生推力的装置体积大、噪声大、效率低。传统的真空单吸附方式对壁面有一定的光滑度的要求，越障能力差，对于复杂壁面环境或者遇到较大的沟槽、凹凸时，吸附盘负压难于维持。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统及方法。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统，包括多个真空吸盘通路，所述多个真空吸盘通路分别与控制器连接。
[0007]所述真空吸盘通路包括依次通过真空管路连接的真空发生器、真空单向阀、过滤器、电磁阀、安全阀及真空吸盘，所述真空发生器、电磁阀分别与控制器连接。
[0008]还包括负压传感器，所述负压传感器安装在安全阀与真空吸盘的真空管路中间，所述负压传感器与控制器连接。
[0009]一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附方法，每个吸盘固定在机器人的一条腿上，并且有固定标号，吸盘相对于机体的位置已知；
[0010]吸附过程中，控制器根据负压传感器反馈的实时负压值，保证任意时刻至少有三个不在同一条直线上的吸盘同时吸附壁面，控制器控制相应标号的吸盘吸气或者放气，保证机器人能安全吸附；
[0011]吸盘不能正常吸附时，控制器控制安全阀断开真空吸盘与真空管路的连接，同时，负压传感器把真空吸盘的负压值反馈给控制器，控制器采取其他步态或进行意外处理，保证壁面移动机器人的安全。
[0012]本发明的有益效果:
[0013]桥梁表面材料通常不是导磁材料，表面也不光滑，通过本发明的真空负压吸附系统，能够提高壁面移动机器人在吸附和移动过程中的安全性和适用性；采用多吸盘闭环控制结构使得壁面移动机器人可以具有更大的负载和越障能力，同时具有噪声低、效率高的特点，解决了传统吸附系统适用性、安全性与越障能力、负载能力之间的矛盾。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0016]实施例
[0017]如图1所示，一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统，主要用于桥梁攀爬的壁面移动机器人，包括多个真空吸盘通路，一般为六个吸盘通路，所述多个真空吸盘通路分别与控制器I连接，每个真空吸盘通路包括依次通过真空管路连接的真空发生器2、真空单向阀3、过滤器4、电磁阀5、安全阀6、负压传感器7及真空吸盘8，所述真空发生器2、负压传感器7、电磁阀5分别与控制器I连接。
[0018]控制器I控制真空发生器2的连通和切断，真空发生器2通过真空管道连接到真空单向阀3，真空单向阀3保证了气体只能单向导通，真空单向阀3通过真空管道连接到过滤器4，降低气体施压时的噪声，电磁阀5通过真空管道连接到安全阀6，安全阀6通过真空管道连接到机器人真空吸盘，负压传感器7安装在安全阀6与真空吸盘8连接的真空管道上，六个吸盘分别安装在爬壁移动机器人的六条腿的足关节上。
[0019]所述负压传感器7分别安装在多个所述真空吸盘的支管道中，用于检测每个所述真空吸盘的负压值，当某个所述真空吸盘吸附突然失效时，通过所述安全阀切断该真空吸盘8与所述其余真空吸盘的负压管路之间的通路，保证所述真空负压吸附系统的安全。所述负压传感器7把所有吸盘的负压值信息反馈给控制器，构成闭环控制，所述控制器I配合所述壁面移动机器人步态的控制吸盘的吸气和放气，实现机器人壁面吸附和移动功能。
[0020]一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附方法，当第一条腿要吸附时，控制器I发出控制信号，真空发生器2连通，电磁阀5关闭，真空吸盘8负压值上升，此过程中，真空发生器2 —直工作，直到真空吸盘的负压值稳定在一个固定值，负压传感器7把真空吸盘稳定后的负压值反馈给控制器，控制器I确认吸盘正常吸附，则吸附过程结束。
[0021]当一条腿要放气(移动)时，控制器I发出控制信号，真空发生器2切断停止工作，电磁阀5打开，吸盘与外界大气连通，负压值迅速下降到零，负压传感器把吸盘负压值反馈给控制器，控制器确认真空吸盘正常放气，放气过程结束。
[0022]当吸附过程由于意外不能使真空吸盘正常吸附时，如负压值太低，安全阀断开真空吸盘与其他真空管路的连接，同时负压传感器7把此时真空吸盘的负压值反馈给控制器，控制器采取其他步态或进行意外处理，保证壁面移动机器人的安全。
[0023]所述真空负压吸附系统，所述的负压传感器7把测得的所述每个吸盘的实时的负压值反馈给所述控制器，所述控制器I以所述每个吸盘的实时负压值为参考，在规划步态时保证任意时刻至少有三个不在同一条直线上吸盘正常工作，保证壁面移动机器人在步态行走过程中的安全。
[0024]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统，其特征在于，包括多个真空吸盘通路，所述多个真空吸盘通路分别与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的吸附系统，其特征在于，所述真空吸盘通路包括依次通过真空管路连接的真空发生器、真空单向阀、过滤器、电磁阀、安全阀及真空吸盘，所述真空发生器、电磁阀分别与控制器连接。
3.根据权利要求2所述的吸附系统，其特征在于，还包括负压传感器，所述负压传感器安装在安全阀与真空吸盘的真空管路中间，所述负压传感器与控制器连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的吸附系统的方法，其特征在于， 每个吸盘固定在机器人的一条腿上，并且有固定标号，吸盘相对于机体的位置已知； 吸附过程中，控制器根据负压传感器反馈的实时负压值，保证任意时刻至少有三个不在同一条直线上的吸盘同时吸附壁面，控制器控制相应标号的吸盘吸气或者放气，保证机器人能安全吸附。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，吸盘不能正常吸附时，控制器控制安全阀断开真空吸盘与真空管路的连接，同时，负压传感器把真空吸盘的负压值反馈给控制器，控制器采取其他步态或进行意外处理，保证壁面移动机器人的安全。
【专利摘要】本发明公开了一种多足壁面移动机器人的真空负压吸附系统及方法，包括真空吸盘通路，所述真空吸盘通路分别与控制器连接，真空吸盘通路包括依次通过真空管路连接的真空发生器、真空单向阀、过滤器、电磁阀、安全阀及真空吸盘，所述真空发生器、电磁阀分别与控制器连接，本发明采用多吸盘闭环控制结构使得壁面移动机器人可以具有更大的负载和越障能力，同时具有噪声低、效率高的特点。
【IPC分类】B62D57-024
【公开号】CN104590416
【申请号】CN201410763739
【发明人】魏武, 叶春台, 袁银龙, 余俊侠
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月12日