本發(fā)明涉及爬壁機器人領(lǐng)域，具體地說是一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負(fù)壓吸附足。

技術(shù)背景

隨著機器人技術(shù)的迅速發(fā)展，屬于特種機器人領(lǐng)域的爬壁機器人在各個場合都取得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。爬壁機器人根據(jù)應(yīng)用場合壁面情況采用不同的方式實現(xiàn)位置穩(wěn)定功能。例如在粗糙表面通過真空泵產(chǎn)生的氣壓差穩(wěn)定的貼附在壁面，在鐵磁性表面通過電磁鐵或永磁鐵的磁力穩(wěn)定的貼附在壁面，在崎嶇的巖壁上通過爪式機構(gòu)夾持凸起巖石的夾持力穩(wěn)定的貼附在壁面。中國專利201510747519.0中公開的吸盤借助自身變形產(chǎn)生的負(fù)壓差可以穩(wěn)定的吸附在光滑壁面上，相比通過負(fù)壓泵實現(xiàn)吸附的吸盤，該類吸盤具有持續(xù)穩(wěn)定吸附、沒有噪聲等優(yōu)點。但是由于不能較好的實現(xiàn)吸盤與壁面的脫離，因此該類吸盤在爬壁機器人領(lǐng)域并未得到廣泛應(yīng)用。由于該類吸盤工作時不需要外接負(fù)壓裝置提供負(fù)壓，因此在本發(fā)明中將此類吸盤稱為無源吸盤。目前應(yīng)用于光滑壁面的爬壁機器人通常采用吸盤加外接負(fù)壓裝置實現(xiàn)吸附功能。中國專利201510246530.9中公開了一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的負(fù)壓吸附足，該吸附足中的吸盤通過吸盤控制電磁閥的狀態(tài)切換，借助外接負(fù)壓源實現(xiàn)吸附、脫離功能。但是該發(fā)明結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、外接負(fù)壓吸附裝置存在著噪聲、震動等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了充分利用無源吸盤在光滑壁面上的穩(wěn)定吸附優(yōu)勢，克服現(xiàn)有技術(shù)中通過外接負(fù)壓裝置實現(xiàn)光滑壁面吸附功能所帶來的持續(xù)噪聲、持續(xù)震動、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、無需外接負(fù)壓裝置、可實現(xiàn)穩(wěn)定吸附及原地脫離的無源負(fù)壓吸附足。該吸附足能夠充分利用普通吸盤在光滑表面吸附力強的優(yōu)勢，同時解決了無源吸盤難脫離的缺點，省去了外接負(fù)壓裝置，簡化了整體結(jié)構(gòu)，降低了成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負(fù)壓吸附足，包括無源吸盤、壓力環(huán)、撥轉(zhuǎn)片、連接軸、自鎖拉簧、脫離拉簧一、脫離拉簧二、連接架和輔助支架，所述無源吸盤的中間為帶有連接孔的中間柱體，無源吸盤一側(cè)的邊緣上有一個帶有通孔的凸臺；所述連接軸穿過無源吸盤中間柱體的連接孔與無源吸盤連接，連接軸的中面與無源吸盤中面重合，連接軸的兩端裝有撥轉(zhuǎn)片；所述撥轉(zhuǎn)片與無源吸盤之間安裝了用于壓緊無源吸盤邊緣的壓力環(huán)，撥轉(zhuǎn)片與壓力環(huán)通過自鎖拉簧連接，確保撥轉(zhuǎn)片能夠與壓力環(huán)能夠始終接觸，撥轉(zhuǎn)片與壓力環(huán)接觸部分為凸輪結(jié)構(gòu)；所述壓力環(huán)上安裝有輔助支架，連接軸位于輔助支架組成的軌道內(nèi)，輔助支架既確保了壓力環(huán)位置的穩(wěn)定又限制了連接軸只能在輔助支架組成的軌道內(nèi)移動；所述連接軸上還裝有用于與機器人主體連接的連接架，連接架的兩側(cè)分別連接脫離拉簧一和脫離拉簧二；所述脫離拉簧一的另一端與同側(cè)的壓力環(huán)邊緣連接，脫離拉簧二的另一端與同側(cè)的無源吸盤邊緣的凸臺連接；所述脫離拉簧一、脫離拉簧二分布在無源吸盤的兩側(cè)，并且脫離拉簧一、脫離拉簧二在一個平面上，同時該平面與連接軸相互垂直。在無源吸盤通過按壓力初始貼合在光滑壁面后，通過撥轉(zhuǎn)片正向撥轉(zhuǎn)可實現(xiàn)無源吸盤在光滑壁面上的穩(wěn)定吸附，同時通過撥轉(zhuǎn)片反向撥轉(zhuǎn)可實現(xiàn)無源吸盤在光滑壁面上的原地脫離功能。

進(jìn)一步地，所述無源吸盤是指無需外接負(fù)壓裝置便可以穩(wěn)定吸附在光滑壁面上的吸盤。

進(jìn)一步地，所述壓力環(huán)在脫離拉簧一、脫離拉簧二的共同作用下，在無源吸盤初始貼合上光滑壁面時，無源負(fù)壓吸附足的壓力環(huán)與壁面之間存在一定的夾角。同時，撥轉(zhuǎn)片正向撥轉(zhuǎn)是指撥轉(zhuǎn)片轉(zhuǎn)向壓力環(huán)與壁面所形成夾角的頂點所在的一側(cè)，撥轉(zhuǎn)片反向撥轉(zhuǎn)是指轉(zhuǎn)向相反的一側(cè)。

有益效果

本發(fā)明提出的一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負(fù)壓吸附足，該無源負(fù)壓吸附足在吸盤初始貼合上壁面后，通過撥轉(zhuǎn)片正向旋轉(zhuǎn)帶動吸盤中間圓柱體向上抬升，吸盤內(nèi)部形成負(fù)壓空腔，同時吸盤變形產(chǎn)生的反向作用力通過中間圓柱體傳遞給連接軸，再由連接軸兩端的撥轉(zhuǎn)片傳遞給壓力環(huán)，最終增強壓力環(huán)對吸盤邊緣的作用力。在撥轉(zhuǎn)片正向撥轉(zhuǎn)過程中壓力環(huán)與壁面的夾角逐漸變小，在正向撥轉(zhuǎn)完成時，夾角變?yōu)榱?，壓力環(huán)將吸盤邊緣完全按壓在壁面上，增強了吸盤邊緣的密封性，同時撥轉(zhuǎn)片上的自鎖拉簧確保了撥轉(zhuǎn)片撥轉(zhuǎn)后的位置穩(wěn)定，提高了該無源負(fù)壓吸附足的吸附穩(wěn)定性。撥轉(zhuǎn)片反向撥轉(zhuǎn)時，吸盤中間圓柱體下降，吸盤內(nèi)部的空腔負(fù)壓值逐漸降低，吸盤變形逐漸消失，壓力環(huán)與吸盤邊緣作用力逐漸消失，撥轉(zhuǎn)片繼續(xù)反向撥轉(zhuǎn)，通過脫離拉簧一、脫離拉簧二的共同作用，將與脫離拉簧二連接的吸盤邊緣從壁面剝離，并且剝離位置逐漸由邊緣向吸盤中心移動，直至吸盤脫離。

附圖說明

圖1為本發(fā)明吸盤的示意圖

圖2為本發(fā)明壓力環(huán)的示意圖

圖3為本發(fā)明吸盤初始貼合壁面狀態(tài)的主視圖

圖4為本發(fā)明吸盤初始貼合壁面狀態(tài)的立體圖

圖5為本發(fā)明撥轉(zhuǎn)片正向撥轉(zhuǎn)后整個吸附模塊穩(wěn)定吸附狀態(tài)的示意圖

圖6為本發(fā)明撥轉(zhuǎn)片反向撥轉(zhuǎn)后整個吸附模塊實現(xiàn)原地脫離狀態(tài)的示意圖

圖中：

1.吸盤 2.壓力環(huán) 3.撥轉(zhuǎn)片 4.滾動軸承 5.自鎖拉簧 6.連接軸 7.軸套 8.連接架

9.脫離拉簧一 10.脫離拉簧二 11.輔助支架

具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

如圖1-圖4所示，所述吸盤1中間部位設(shè)有帶孔圓柱體，連接軸6通過該孔連接吸盤1和連接架8，并且連接軸6可以相對于吸盤1轉(zhuǎn)動；所述連接軸6的兩端分別通過緊配合裝有一個撥轉(zhuǎn)片3，從而確保撥轉(zhuǎn)時，兩側(cè)撥轉(zhuǎn)片3能夠同步撥轉(zhuǎn)，同時撥轉(zhuǎn)片3與連接架8之間通過軸套7保證相對位置；所述撥轉(zhuǎn)片3上裝有兩個滾動軸承4，分別作為撥轉(zhuǎn)片3正、反向撥轉(zhuǎn)時的受力部件；所述壓力環(huán)2位于吸盤1與撥轉(zhuǎn)片3之間，壓力環(huán)2與吸盤1之間同心，確保壓力環(huán)2能夠?qū)ξP1的邊緣均勻施力，壓力環(huán)2兩邊通過自鎖拉簧5與撥轉(zhuǎn)片3連接，同時在自鎖拉簧5的作用下，壓力環(huán)2始終與撥轉(zhuǎn)片3的凸輪廓線部分接觸；所述脫離拉簧一9的一端鉤在壓力環(huán)2邊緣的孔上，另一端鉤在連接架8一側(cè)預(yù)留的孔上；所述脫離拉簧二10的一端鉤在吸盤邊緣凸臺的孔上，另一端鉤在連接架8另一側(cè)預(yù)留的孔上；上述所有的拉簧在安裝后都已經(jīng)存在一定的預(yù)緊力。

如圖3、圖5所示，當(dāng)吸盤1貼合上壁面后，在自鎖拉簧5、脫離拉簧一9、脫離拉簧10的共同作用下，壓力環(huán)2始終與撥轉(zhuǎn)片3的凸輪廓線接觸，撥轉(zhuǎn)片3順時針撥轉(zhuǎn)過程中，壓力環(huán)2逐漸貼合上吸盤，同時撥轉(zhuǎn)片3通過連接軸6抬升吸盤1中間部位的圓柱，從而使吸盤內(nèi)部形成負(fù)壓空腔，吸盤1穩(wěn)定吸附在壁面上；當(dāng)撥轉(zhuǎn)片3完全撥轉(zhuǎn)后，壓力環(huán)2完全壓住吸盤1的邊緣，吸盤1到達(dá)最大吸附力狀態(tài)，同時在自鎖拉簧5的作用下，撥轉(zhuǎn)片3能夠穩(wěn)定的保持在該位置。

如圖6所示，當(dāng)撥轉(zhuǎn)片3逆時針撥轉(zhuǎn)時，吸盤1的圓柱部分抬升高度逐漸降低，吸盤內(nèi)部負(fù)壓空腔逐漸減小，壓力環(huán)2對吸盤1邊緣的壓力逐漸減?。划?dāng)吸盤1的圓柱部分抬升高度完全消失時，整個吸附模塊恢復(fù)到吸盤1初始貼合壁面時的狀態(tài)；當(dāng)撥轉(zhuǎn)片3繼續(xù)逆時針撥轉(zhuǎn)時，在自鎖拉簧5、脫離拉簧一9、脫離拉簧10的共同作用下，脫離拉簧二10通過吸盤1邊緣的凸臺部分將吸盤1對應(yīng)邊緣從壁面上揭離；隨著撥轉(zhuǎn)片3進(jìn)一步逆時針撥轉(zhuǎn)，吸盤1與壁面的脫離部位逐漸從邊緣向中心移動；當(dāng)撥轉(zhuǎn)片3完成逆時針撥轉(zhuǎn)后，吸盤1的脫離部位到達(dá)吸盤1的中心，吸盤1失去吸附能力，實現(xiàn)了原地脫離。