專利名稱:基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機器人，具體地說是一種微小型爬壁機器人。
二背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，反恐偵察、高層建筑檢測、高空營救等領(lǐng)域迫切需要能實現(xiàn)爬壁功能的機器人。這種爬壁機器人可攜帶多種傳感器完成探測任務(wù)。
當(dāng)前報道的爬壁機器人中大部分體積較大，利用磁吸附原理的較多，該種機器人只能在導(dǎo)磁面爬行，比較笨重，消耗能源比較多，一般很難做到無纜化。以色列有一種采用“龍卷風(fēng)”原理的小型爬壁機器人，體積很小，無纜，但是噪聲較大，在反恐偵查領(lǐng)域很難達(dá)到實際應(yīng)用要求。
三
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能耗低，噪音小，可以實現(xiàn)無纜化的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的它包括一個倒置的主風(fēng)機電動機，主風(fēng)機電動機的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機電動機安裝在由幅裙和密封裙構(gòu)成的負(fù)壓艙中，在負(fù)壓艙中安裝有四輪驅(qū)動推進機構(gòu)和膠吸附機構(gòu)，在負(fù)壓艙外設(shè)置有供電電池。
本發(fā)明還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、在離心風(fēng)扇的下面設(shè)置有導(dǎo)流罩。
2、四輪驅(qū)動推進機構(gòu)的四個推進輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個推進輪安裝在支撐板上，推進電機密封安裝在推進輪內(nèi)。
3、膠吸附機構(gòu)通過支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲膠腔與支架之間的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有記憶合金推簧，支架兩一側(cè)的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有反作用力彈簧。
4、在負(fù)壓艙的邊沿處設(shè)置有軟性抗磨的密封材料。
本發(fā)明利用負(fù)壓吸附原理，通過一個倒置的主風(fēng)機電動機帶動離心風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，配合幅裙和密封裙產(chǎn)生足夠的負(fù)壓，通過推進輪和推進輪電動機組成的四輪驅(qū)動推進機構(gòu)實現(xiàn)機器人在墻壁的自由爬行。達(dá)到目標(biāo)位置后，啟動膠吸附機構(gòu)，可以將機器人粘貼在墻壁上，同時關(guān)閉主風(fēng)機電動機，從而實現(xiàn)無噪聲長期潛伏。
本發(fā)明的負(fù)壓產(chǎn)生機構(gòu)采用電機倒置的安裝方式，最大限度地降低了機器人的高度。主風(fēng)機電動機倒置安裝在機器人負(fù)壓艙內(nèi)，離心風(fēng)扇直接安裝在電動機主軸上，離心風(fēng)扇下面有導(dǎo)流罩，離心風(fēng)扇高速選轉(zhuǎn)，在幅裙和密封裙所構(gòu)成的負(fù)壓艙內(nèi)形成機器人需要的負(fù)壓。
本發(fā)明推進機構(gòu)采用四輪推進。四個推進輪采用完全密封防水結(jié)構(gòu)，安裝在支撐板上，推進電機密封在輪內(nèi)，根據(jù)不同的命令可以實現(xiàn)機器人前進、后退和旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明采用的是一種無正壓力損失的被動密封方式，采用軟性抗磨的密封材料，負(fù)壓產(chǎn)生時，該種材料直接接觸墻壁，很小的負(fù)壓就可以將它壓在墻面，負(fù)壓越大連接的越緊密。為防止軟性材料被直接吸入機器人負(fù)壓腔內(nèi)部，在該材料邊緣，縫隙的上面環(huán)繞機器人粘貼一個方形固定框。這樣的密封方式，可以最大限度的將離心風(fēng)扇產(chǎn)生的正壓力絕大部分都作用在驅(qū)動輪上，大大提高了機器人的帶負(fù)載能力。同時允許密封裙和驅(qū)動輪在高度差控制上有一定的誤差，大大降低的加工難度。
本發(fā)明還設(shè)計了膠吸附機構(gòu)，該機構(gòu)儲膠腔注有一種粘性很大的熱熔壓敏膠，通過加熱腔加熱，膠溶化，再利用記憶合金推簧推動擠膠板將膠擠出，反作用力彈簧和支架提供反推力使機器人粘在墻壁上。輔助導(dǎo)桿和主導(dǎo)桿保證在推膠過程中不發(fā)生卡阻現(xiàn)象。關(guān)閉主風(fēng)機電動機，機器人可以實現(xiàn)無噪聲，長期吸附。再次加熱膠，開啟主風(fēng)機，在彈簧的作用下，膠吸附機構(gòu)離開墻面，縮回到機器人腔體，機器人就可自由移動。
基于本發(fā)明原理設(shè)計的一款小型爬壁機器人。外形尺寸320mm×280mm，自重3kg，噪聲70dB。工作時主風(fēng)機電動機帶動離心風(fēng)扇以一定速度旋轉(zhuǎn)，結(jié)合密封裙使機器人負(fù)壓艙內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，從而為機器人提供對墻的正壓力。離心風(fēng)機為低速大流量風(fēng)機，具有噪聲低的特點。當(dāng)負(fù)壓產(chǎn)生后，機器人對墻的壓力大部分作用在推進輪上，此時驅(qū)動4個推進電機可以實現(xiàn)機器人前進、后退和旋轉(zhuǎn)等動作。膠吸附機構(gòu)使用陶瓷加熱片將膠加熱溶化，采用記憶合金和彈簧相互配合實現(xiàn)推膠動作，從而將機器人粘貼在墻上，此時可以關(guān)閉主風(fēng)機已達(dá)到節(jié)能和長期吸附的效果。當(dāng)機器人需要再次移動時，將膠重新加熱溶化，同時啟動主風(fēng)機，機器人即可自由移動。
本發(fā)明立足于小體積，低噪聲，無纜化，在反恐偵察、高樓探測等方面有廣闊的應(yīng)用前景。離心風(fēng)機采用倒置的電機驅(qū)動，推進機構(gòu)采用四輪驅(qū)動。采用無正壓力損失的被動密封方式，依靠膠吸附機構(gòu)實現(xiàn)長期吸附功能。
四圖1和圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是四輪驅(qū)動推進機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的負(fù)壓產(chǎn)生機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的立體圖；圖6是膠吸附機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的立體圖。
五、具體實時方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述結(jié)合圖1和圖2，基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人的組成包括一個倒置的主風(fēng)機電動機6，主風(fēng)機電動機的主軸上安裝離心風(fēng)扇1，主風(fēng)機電動機安裝在由幅裙2和密封裙4構(gòu)成的負(fù)壓艙中，在負(fù)壓艙中安裝有四輪驅(qū)動推進機構(gòu)5和膠吸附機構(gòu)7，在負(fù)壓艙外設(shè)置有供電電池3。結(jié)合圖4和圖5，在離心風(fēng)扇的下面設(shè)置有導(dǎo)流罩9。結(jié)合圖3，四輪驅(qū)動推進機構(gòu)的四個推進輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個推進輪安裝在支撐板10上，推進電機8密封安裝在推進輪內(nèi)。結(jié)合圖6和圖7，膠吸附機構(gòu)通過支架1 8安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲膠腔15、加熱腔1 1和出膠板14，儲膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿13和輔助導(dǎo)桿12，儲膠腔與支架之間的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有記憶合金推簧16，支架兩一側(cè)的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有反作用力彈簧17。在負(fù)壓艙的邊沿處設(shè)置有軟性抗磨的密封材料。
權(quán)利要求
1.一種基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是它包括一個倒置的主風(fēng)機電動機，主風(fēng)機電動機的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機電動機安裝在由幅裙和密封裙構(gòu)成的負(fù)壓艙中，在負(fù)壓艙中安裝有四輪驅(qū)動推進機構(gòu)和膠吸附機構(gòu)，在負(fù)壓艙外設(shè)置有供電電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是在離心風(fēng)扇的下面設(shè)置有導(dǎo)流罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是四輪驅(qū)動推進機構(gòu)的四個推進輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個推進輪安裝在支撐板上，推進電機密封安裝在推進輪內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是膠吸附機構(gòu)通過支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲膠腔與支架之間的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有記憶合金推簧，支架兩一側(cè)的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有反作用力彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是膠吸附機構(gòu)通過支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲膠腔、加熱腔和出膠板，儲膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲膠腔與支架之間的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有記憶合金推簧，支架兩一側(cè)的輔助導(dǎo)桿上設(shè)置有反作用力彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或5所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是在負(fù)壓艙的邊沿處設(shè)置有軟性抗磨的密封材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是在負(fù)壓艙的邊沿處設(shè)置有軟性抗磨的密封材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人，其特征是在負(fù)壓艙的邊沿處設(shè)置有軟性抗磨的密封材料。
專利摘要
本發(fā)明提供的是一種基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機器人。它包括一個倒置的主風(fēng)機電動機，主風(fēng)機電動機的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機電動機安裝在由幅裙和密封裙構(gòu)成的負(fù)壓艙中，在負(fù)壓艙中安裝有四輪驅(qū)動推進機構(gòu)和膠吸附機構(gòu)，在負(fù)壓艙外設(shè)置有供電電池。本發(fā)明立足于小體積，低噪聲，無纜化，在反恐偵察、高樓探測等方面有廣闊的應(yīng)用前景。離心風(fēng)機采用倒置的電機驅(qū)動，推進機構(gòu)采用四輪驅(qū)動。采用無正壓力損失的被動密封方式，依靠膠吸附機構(gòu)實現(xiàn)長期吸附功能。
文檔編號A63H11/00GK1994805SQ200610151073
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月27日
發(fā)明者孫立寧, 李滿天, 李偉達(dá), 秦磊, 王鵬飛 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan