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，韧性好或是柔软有弹性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力口，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。为了解决上述问题，扇叶部分可以采用图9所示的结构。该结构设置一个扇叶固定板44，该固定板与转动动力源输出轴相连接固定，并且，该固定板与每一片扇叶的上端部连接固定。本实施例通过增加扇叶的固定端面来消除扇叶在旋转方向上的变形，从而确保旋转扇叶的覆盖面积。固定板可以是圆板。为了尽量减小固定板的重量，我们也可以将没有扇叶固定的部分面积镂空。其余实施方式与实施例3相同。
[0065]但是，增加扇叶固定板之后，柔性扇叶和固定板在竖直方向上形成一个悬臂梁的结构，因此在高速旋转的时候，在扇叶两侧的压力差的作用下，柔性扇叶会出现如图10a所示的变形。扇叶出现这样的变形之后，变形部分的倾角会对空气施加一个向下的挤压力，这导致了扇叶下方与墙面之间的空气的压力上升，最终导致吸附力减弱。为了解决扇叶变形的问题，本实施例可以采用具有大弯矩的扇叶截面设计，比如图10b所示的直角梯形截面设计。
[0066]实施例6
[0067]一旦有异物(比如墙面上脱落的小石粒等)进入吸附机构的壳体，异物就容易停留在壳体里，会引起干扰扇叶旋转、发出噪音等问题。而且，随着异物越积越多，上述问题将变得更加严重，极有可能损坏吸附机构。为此，本实施例采用的解决方案是:在吸附机构的壳体的侧面开设异物排出口 45，且排出口和设置在壳体外面的异物收集网兜46相连接，如图11所示，其余实施方式与实施例3相同。
[0068]为了防止外面的空气通过网兜和排出口进入腔体并干扰腔体内的旋转气流，我们使用不透气的材料来制作网兜。当异物进入壳体之后，异物在扇叶的驱动下旋转，并在离心力的作用下异物被甩至腔体的内侧表面。只要异物经过排出口，异物就会在离心力的驱动下进入排出口并最终掉落在收集网兜里。异物收集网兜采用不透气的柔软材料制备。一旦进入网兜的异物就很难再次由排出口进入腔体。排出口和收集网兜可以根据实际需要在多处设置，排出口的大小也可以根据实际情况增大或减小。异物排出口和收集网兜的设置能够最大限度地降低异物对吸附机构的影响，使攀爬机器车能够稳定地爬行在有异物脱落的墙面上。
[0069]实施例7
[0070]车体上安装设置有车轮，用于在墙面上走行。通常，路面上的车体可以采用驱动轮和从动轮组合的方式，比如普通汽车的后轮是驱动轮，前轮是从动轮。在本发明中，将攀爬机器车的车轮全部设置为驱动轮能够带来更好的效果。我们以图12a和图12b的车体为例来说明其理由。以攀爬机器车为对象进行受力分析，在墙面的垂直方向上，机器车受到吸附机构所产生的吸附力和前、后轮所受到的墙面反力(分别记为墙面反力1和墙面反力2)，它们的关系是:吸附力=墙面反力1+墙面反力2。墙面反力使机器车与墙面之间产生摩擦力。对于攀爬机器车而言，我们需要最大限度地产生并利用摩擦力来克服机器车的重力以及为机器车的走行提供动力。鉴于攀爬机器车与普通车辆的工作环境不一样，我们认为，攀爬机器车不能使用普通车辆常用的驱动轮和从动轮组合的走行方式，而应该采用全驱动轮的走行方式。
[0071]先考虑图12a所示的驱动轮和从动轮组合的走行方式(比如:前轮从动，后轮驱动)，我们发现，当机器车静止攀附在墙面上或是向上走行的时候，驱动轮产生一个向上的摩擦力，克服车体重力以及驱动机器车运动。但是，从动轮却产生一个向下阻碍机器车运动的摩擦力。只有驱动轮的墙面反力2产生了有用的摩擦力，也就是说，只有一部分的吸附力发挥了作用，而另一部分吸附力(从动轮的墙面反力1)不但没有发挥作用，还产生了阻碍机器车攀附及走行的阻力。
[0072]接下来我们考虑图12b所示的全驱动轮的走行方式。当机器车静止攀附在墙面上或是向上走行的时候，前、后驱动轮都能够产生一个向上的摩擦力，克服车体重力以及驱动机器车运动。也就是说，吸附力的全部(墙面反力1+墙面反力2)都有效地产生了有用的摩擦力，100%地利用了吸附力。
[0073]基于以上分析，本实施例把用于走行的车轮都设置为驱动轮。
[0074]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【主权项】
1.攀爬机器车，包括车体，车体安装设置有车轮，车体面向墙面的一端与一吸附机构连接固定，其特征在于:所述的吸附机构包括一个壳体，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，设置在腔体内的扇叶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之间设置有松软的柔性密封结构。2.如权利要求1所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的柔性密封结构为绒毛条或柔软毛刷。3.如权利要求1或2所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的扇叶的外表面上包覆有柔性材料。4.如权利要求1或2所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的扇叶采用韧性好有弹性的材料制备。5.如权利要求4所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的壳体的内侧面开设有一凹陷空间，所述的扇叶的前端部伸入所述的凹陷空间内。6.如权利要求4所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的转动动力源的输出轴上固定安装有一扇叶固定板，所述的扇叶的上端部固定在所述的扇叶固定板上。7.如权利要求6所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的扇叶的横截面采用具有大弯矩的截面结构。8.如权利要求3?7之一所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的壳体的侧面开设有异物排出口，所述的异物排出口连接设置在壳体外面的异物收集网兜，所述的异物收集网兜采用不透气的柔软材料制备。9.如权利要求8所述的攀爬机器车，其特征在于:所述的车轮采用驱动轮。
【专利摘要】本发明公开了一种攀爬机器车，包括车体，车体安装设置有车轮，车体面向墙面的一端与一吸附机构连接固定，所述的吸附机构包括一个壳体，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，设置在腔体内的扇叶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之间设置有松软的柔性密封结构。本发明在吸附机构的外缘和墙面之间设置绒毛条，形成一个流阻，该流阻能够阻止外面的空气逆流进入吸附机构的腔体，从而消除了逆流对腔体内的旋转流动的影响。
【IPC分类】B62D57/024
【公开号】CN105460097
【申请号】CN201410464542
【发明人】黎鑫
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月12日