】
[0047]实施例1
[0048]参照图la-lb以及图5，攀爬机器车，包括车体1，车体1前后端安装设置有车轮2，车体1面向墙面3的一端与一吸附机构4连接固定，所述的吸附机构4包括一个壳体，壳体内有横截面为圆形的腔体，腔体具有一个封闭端面和一个开口端面，所述的开口端面形成吸附墙面的端面，所述的封闭端面固设在车体面向墙面的一端，车体背向墙面的一端上安装有转动动力源41，设置在腔体内的扇叶42连接转动动力源的输出轴，所述的封闭端面呈气密状态，所述的扇叶42沿所述的腔体的轴线呈直线分布，所述的开口端面的外缘与墙面3之间设置有柔性密封结构4。
[0049]优选的，所述的柔性密封结构4为绒毛条或柔软毛刷。
[0050]吸附机构4的开口端面和墙面之间的间距是评价攀爬机器车的一个重要指标。很明显，当墙面上存在的障碍物的高度大于吸附机构的开口端面和墙面之间的设计间距时，攀爬机器车是无法通过该障碍物的，如图lc所示。因此，吸附机构的底面和墙面之间的设计间距越大，攀爬机器车所能越过的障碍物就越高，也就是说，攀爬机器车的越障能力越强。我们可以通过增大吸附机构的底面和墙面之间的间距来提高机器人的越障能力，但是所带来的问题是:间距的增加会导致吸附力的降低，如图2的A曲线所示。
[0051]我们通过实验研究发现，间距的增加会导致吸附机构与墙面之间的压力分布发生改变，如图3b所示。当间距为零，即吸附机构紧贴吸附面的情况，旋转的扇叶驱使腔体内的空气做旋转流动，在离心力的作用下，腔体内会形成一个凹陷的压力分布，中心压力低于外周压力，且外周压力是等于大气压力的。当吸附机构和墙面之间存在间距时，凹陷的压力分布形状会发生向外周延伸的变化。我们通过实验研究又发现，当压力分布产生图3b的变化之后，外面的空气会紧贴着墙面逆流进入腔体，然后再被扇叶加速旋转后甩出腔体。图3a是吸附机构和吸附面之间的空气流动示意图。这一逆流现象的形成正是因为凹陷的压力分布向外延伸所导致的。延伸出腔体外的负压与外界的大气压力之间的压力差将空气吸入腔体。空气逆流进入腔体后干扰腔体内的旋转流动，导致旋转流动的周向流速分量减小，进而导致腔体内的凹陷的压力分布向大气压方向紧缩，降低了吸附力。总而言之，吸附机构和墙面之间存在间距会导致负压向外周延伸，从而外面的空气在负压的吸引作用下逆流进入腔体并干扰破坏腔体内的旋转流动及其负压分布，因此，最终导致吸附机构的吸附力减小，如图2中的A曲线所示。另外，扇叶在加速和甩出逆流进入腔体内的空气的过程中，扇叶需要耗费额外的能量，这导致了攀爬机器车的耗能增加。还有，如果墙面是凹凸不平整的话，吸附机构和墙面之间间距在圆周方向上变得不对称，即有些地方间距大，有些地方间距小(如图4所示)。间距较大的地方逆流进入吸附机构的空气较多，间距较小的地方逆流进入吸附机构的空气流量则少一些。圆周上的不均匀逆流会加剧干扰腔体内的旋转流动，而且会导致吸附力严重偏离吸附机构的中心。这些都不利于攀爬机器车在墙面上的稳定走行。
[0052]基于以上研究分析，我们得知，阻止逆流的发生是增大吸附力、提高攀爬机器车的稳定性的关键所在。如果在吸附机构和墙面之间采用传统的橡胶环或是橡胶套等密封方式的话，橡胶环或是橡胶套虽然能够阻断逆流，但是障碍物却很难通过这样的密封结构。另夕卜，橡胶环或是橡胶套是具有弹性的材质，它们势必会受到来自于墙面并垂直于墙面的接触反力，该接触反力平衡了一部分的吸附力。并且，该接触反力进一步产生阻碍车体走行的摩擦力。也就是说，橡胶环或是橡胶套不仅降低消耗了一部分的吸附力，还产生了阻碍车体运动的负面作用。我们注意到，产生逆流的负压(即延伸至腔体外的压力部分)非常小，只需要在吸附机构的外缘与墙面之间形成一定程度的流阻，就能够很好地达到阻断逆流的效果，完全没有必要采用橡胶环或是橡胶套的结构来实施密封。基于以上分析，本实施例所采用的技术方案是在吸附机构的外缘安装松软的柔性密封结构4。柔性密封结构可以选用类似于绒毛、柔软毛刷等材料。举例来说，柔性密封结构可以是绒毛条，绒毛条一端粘在吸附机构的外缘底面，另一端与墙面相接触。即便是凹凸不平整的墙面，绒毛条也可以始终紧贴墙面，使墙面和绒毛条之间没有缝隙。因此，绒毛条密封能够很好地减小间距增加所导致的吸附力下降的幅度，如图2中的B曲线所示。一方面，因为绒毛条松软，它与墙面之间产生的接触力微乎其微，因此，绒毛条不会消耗吸附力，也不会对车体在墙面上的运动带来影响。并且，障碍物也能够很容易地通过绒毛条。
[0053]实施例2
[0054]当攀爬机器车在墙面上爬行时，转动动力源41带动扇叶42做高速旋转。此时如果有异物(比如墙面上脱落的小石粒等)进入腔体，异物会与扇叶发生激烈碰撞，导致扇叶破损。扇叶破损极有可能导致吸附机构失效。为了解决该技术难题，本实施例采用柔性材料5包裹扇叶的办法，如图6所示，其余实施方式与实施例1相同。
[0055]当异物与扇叶发生碰撞时，柔性材料能够吸收碰撞时的冲击力，从而保护了扇叶，保证了即便是有异物进入吸附机构，吸附机构仍然能够保持正常工作状态，提高了攀爬机器车的安全性能。
[0056]实施例3
[0057]当攀爬机器车在墙面上爬行时，转动动力源带动扇叶做高速旋转。此时如果有异物(比如墙面上脱落的小石粒等)进入腔体，异物会与扇叶发生激烈碰撞，导致扇叶破损。扇叶破损极有可能导致吸附机构失效。为了解决该技术难题，本实施例采用的技术方案是:使用韧性好有弹性的材料来制作扇叶，其余实施方式与实施例1相同。
[0058]参考图7a?图7b，牛筋橡胶、娃胶、弹性钢片等都是比较典型的材料。这些材料能够承受冲击、碰撞而不破损，从而保证了即便是有异物进入吸附机构，吸附机构仍然能够保持正常工作状态，提高了攀爬机器车的安全性能。
[0059]实施例4
[0060]参考图7a和图7b，韧性好有弹性的材料来制作扇叶又会带来另一个技术问题。扇叶做高速旋转时扇叶的两侧会形成压力差，即面向旋转方向的扇叶面的压力会高于背向旋转方向的扇叶面。在这一压力差的作用下，韧性好有弹性的材质的扇叶会产生弯曲，从扇叶的根部到扇叶端部的直线距离会缩短。弯曲后的扇叶与壳体内侧面之间的距离增加，形成一个没有扇叶覆盖的空间。在没有扇叶覆盖的空间里，空气的周向旋转速度分量非常微弱，从而导致了这一空间里没有明显的压力分布，并且，该空间里的压力接近大气压，使得腔体内的压力分布整体向大气压方向紧缩，如图7c所示。
[0061]参考图8，基于压力分布的研究分析，我们可以得知，韧性好有弹性的材料来制作扇叶会导致腔体内的负压分布减弱，作用面积减小，从而导致吸附力减弱。为了解决这个问题，关键在于尽可能地增加扇叶的长度，使旋转弯曲后的扇叶能够覆盖更多的面积。本实施例在壳体的内侧加工一个凹陷空间43，扇叶的前端伸展进入凹陷的空间里，由此得以最大限度地增加扇叶的长度。当扇叶旋转起来之后，凹陷空间里的扇叶长度能够很好地弥补扇叶弯曲所导致的扇叶覆盖面积变小，使壳体的开口端面能够最大限度地被旋转的扇叶所覆盖，从而最大限度地形成负压分布和产生吸附力。其余实施方式与实施例3相同。
[0062]本实施例的扇叶在旋转弯曲后所覆盖的面积要大于实施例3，从而能够最大限度地在腔体内建立起空气的旋转流动，提高吸附力。
[0063]实施例5
[0064]参考图7a和图7b，韧性好有弹性的材料来制作扇叶又会带来另一个技术问题。