專(zhuān)利名稱(chēng)：基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，具體地說(shuō)是一種微小型爬壁機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，反恐偵察、高層建筑檢測(cè)、高空營(yíng)救等領(lǐng)域迫切需要能實(shí)現(xiàn)爬壁功能的機(jī)器人。這種爬壁機(jī)器人可攜帶多種傳感器完成探測(cè)任務(wù)。
當(dāng)前報(bào)道的爬壁機(jī)器人中大部分體積較大，利用磁吸附原理的較多，該種機(jī)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(wú)纜化。以色列有一種采用“龍卷風(fēng)”原理的小型爬壁機(jī)器人，體積很小，無(wú)纜，但是噪聲較大，在反恐偵查領(lǐng)域很難達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能耗低，噪音小，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)纜化的基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機(jī)器人。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括一個(gè)倒置的主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)和膠吸附機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的四個(gè)推進(jìn)輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個(gè)推進(jìn)輪安裝在支撐板上，推進(jìn)電機(jī)密封安裝在推進(jìn)輪內(nèi)。
3、膠吸附機(jī)構(gòu)通過(guò)支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲(chǔ)膠腔、加熱腔和出膠板，儲(chǔ)膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲(chǔ)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(guò)一個(gè)倒置的主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(guò)推進(jìn)輪和推進(jìn)輪電動(dòng)機(jī)組成的四輪驅(qū)動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在墻壁的自由爬行。達(dá)到目標(biāo)位置后，啟動(dòng)膠吸附機(jī)構(gòu)，可以將機(jī)器人粘貼在墻壁上，同時(shí)關(guān)閉主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)噪聲長(zhǎng)期潛伏。
本發(fā)明的負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)采用電機(jī)倒置的安裝方式，最大限度地降低了機(jī)器人的高度。主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)倒置安裝在機(jī)器人負(fù)壓艙內(nèi)，離心風(fēng)扇直接安裝在電動(dòng)機(jī)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(jī)器人需要的負(fù)壓。
本發(fā)明推進(jìn)機(jī)構(gòu)采用四輪推進(jìn)。四個(gè)推進(jìn)輪采用完全密封防水結(jié)構(gòu)，安裝在支撐板上，推進(jìn)電機(jī)密封在輪內(nèi)，根據(jù)不同的命令可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明采用的是一種無(wú)正壓力損失的被動(dòng)密封方式，采用軟性抗磨的密封材料，負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)，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(jī)器人負(fù)壓腔內(nèi)部，在該材料邊緣，縫隙的上面環(huán)繞機(jī)器人粘貼一個(gè)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(dòng)輪上，大大提高了機(jī)器人的帶負(fù)載能力。同時(shí)允許密封裙和驅(qū)動(dòng)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(jì)了膠吸附機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)儲(chǔ)膠腔注有一種粘性很大的熱熔壓敏膠，通過(guò)加熱腔加熱，膠溶化，再利用記憶合金推簧推動(dòng)擠膠板將膠擠出，反作用力彈簧和支架提供反推力使機(jī)器人粘在墻壁上。輔助導(dǎo)桿和主導(dǎo)桿保證在推膠過(guò)程中不發(fā)生卡阻現(xiàn)象。關(guān)閉主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)無(wú)噪聲，長(zhǎng)期吸附。再次加熱膠，開(kāi)啟主風(fēng)機(jī)，在彈簧的作用下，膠吸附機(jī)構(gòu)離開(kāi)墻面，縮回到機(jī)器人腔體，機(jī)器人就可自由移動(dòng)。
基于本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的一款小型爬壁機(jī)器人。外形尺寸320mm×280mm，自重3kg，噪聲70dB。工作時(shí)主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心風(fēng)扇以一定速度旋轉(zhuǎn)，結(jié)合密封裙使機(jī)器人負(fù)壓艙內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，從而為機(jī)器人提供對(duì)墻的正壓力。離心風(fēng)機(jī)為低速大流量風(fēng)機(jī)，具有噪聲低的特點(diǎn)。當(dāng)負(fù)壓產(chǎn)生后，機(jī)器人對(duì)墻的壓力大部分作用在推進(jìn)輪上，此時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)推進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。膠吸附機(jī)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(shí)現(xiàn)推膠動(dòng)作，從而將機(jī)器人粘貼在墻上，此時(shí)可以關(guān)閉主風(fēng)機(jī)已達(dá)到節(jié)能和長(zhǎng)期吸附的效果。當(dāng)機(jī)器人需要再次移動(dòng)時(shí)，將膠重新加熱溶化，同時(shí)啟動(dòng)主風(fēng)機(jī)，機(jī)器人即可自由移動(dòng)。
本發(fā)明立足于小體積，低噪聲，無(wú)纜化，在反恐偵察、高樓探測(cè)等方面有廣闊的應(yīng)用前景。離心風(fēng)機(jī)采用倒置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)采用四輪驅(qū)動(dòng)。采用無(wú)正壓力損失的被動(dòng)密封方式，依靠膠吸附機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(dòng)推進(jìn)機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的立體圖。
五、具體實(shí)時(shí)方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)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(jī)器人的組成包括一個(gè)倒置的主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)6，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的主軸上安裝離心風(fēng)扇1，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)5和膠吸附機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的四個(gè)推進(jìn)輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個(gè)推進(jìn)輪安裝在支撐板10上，推進(jìn)電機(jī)8密封安裝在推進(jìn)輪內(nèi)。結(jié)合圖6和圖7，膠吸附機(jī)構(gòu)通過(guò)支架1 8安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲(chǔ)膠腔15、加熱腔1 1和出膠板14，儲(chǔ)膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿13和輔助導(dǎo)桿12，儲(chǔ)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(jī)器人，其特征是它包括一個(gè)倒置的主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)和膠吸附機(jī)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(jī)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(jī)器人，其特征是四輪驅(qū)動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的四個(gè)推進(jìn)輪為完全密封防水結(jié)構(gòu)，每個(gè)推進(jìn)輪安裝在支撐板上，推進(jìn)電機(jī)密封安裝在推進(jìn)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(jī)器人，其特征是膠吸附機(jī)構(gòu)通過(guò)支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲(chǔ)膠腔、加熱腔和出膠板，儲(chǔ)膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲(chǔ)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(jī)器人，其特征是膠吸附機(jī)構(gòu)通過(guò)支架安裝在負(fù)壓艙中，它的組成包括儲(chǔ)膠腔、加熱腔和出膠板，儲(chǔ)膠腔與支架之間設(shè)置有主導(dǎo)桿和輔助導(dǎo)桿，儲(chǔ)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(jī)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(jī)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(jī)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。
全文摘要
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(jī)器人。它包括一個(gè)倒置的主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的軸上安裝離心風(fēng)扇，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)和膠吸附機(jī)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(wú)纜化，在反恐偵察、高樓探測(cè)等方面有廣闊的應(yīng)用前景。離心風(fēng)機(jī)采用倒置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)采用四輪驅(qū)動(dòng)。采用無(wú)正壓力損失的被動(dòng)密封方式，依靠膠吸附機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期吸附功能。
文檔編號(hào)A63H11/00GK1994805SQ20061015107
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者孫立寧, 李滿(mǎn)天, 李偉達(dá), 秦磊, 王鵬飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)