一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械控制領(lǐng)域，具體涉及一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壁面移動機器人能夠?qū)崿F(xiàn)在壁面上自由移動必須具備吸附和移動功能。吸附方式按吸附功能來分主要有真空吸附、磁吸附和推力吸附三類。
[0003]磁吸附方式雖然能產(chǎn)生較大的吸附力，而且不受壁面凹凸或裂縫的限制，但只適用于導(dǎo)磁性材料構(gòu)成的壁面，適用范圍受限。推力吸附是用螺旋槳等裝置給機器人提供一個推力將機器人貼附在壁面上，這種吸附方式具有適用面廣，不受壁面的材料、表面光滑程度的限制，但產(chǎn)生推力的裝置體積大、噪聲大、效率低。傳統(tǒng)的真空單吸附方式對壁面有一定的光滑度的要求，越障能力差，對于復(fù)雜壁面環(huán)境或者遇到較大的溝槽、凹凸時，吸附盤負壓難于維持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)，包括多個真空吸盤通路，所述多個真空吸盤通路分別與控制器連接。
[0007]所述真空吸盤通路包括依次通過真空管路連接的真空發(fā)生器、真空單向閥、過濾器、電磁閥、安全閥及真空吸盤，所述真空發(fā)生器、電磁閥分別與控制器連接。
[0008]還包括負壓傳感器，所述負壓傳感器安裝在安全閥與真空吸盤的真空管路中間，所述負壓傳感器與控制器連接。
[0009]一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附方法，每個吸盤固定在機器人的一條腿上，并且有固定標號，吸盤相對于機體的位置已知；
[0010]吸附過程中，控制器根據(jù)負壓傳感器反饋的實時負壓值，保證任意時刻至少有三個不在同一條直線上的吸盤同時吸附壁面，控制器控制相應(yīng)標號的吸盤吸氣或者放氣，保證機器人能安全吸附；
[0011]吸盤不能正常吸附時，控制器控制安全閥斷開真空吸盤與真空管路的連接，同時，負壓傳感器把真空吸盤的負壓值反饋給控制器，控制器采取其他步態(tài)或進行意外處理，保證壁面移動機器人的安全。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]橋梁表面材料通常不是導(dǎo)磁材料，表面也不光滑，通過本發(fā)明的真空負壓吸附系統(tǒng)，能夠提高壁面移動機器人在吸附和移動過程中的安全性和適用性；采用多吸盤閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)使得壁面移動機器人可以具有更大的負載和越障能力，同時具有噪聲低、效率高的特點，解決了傳統(tǒng)吸附系統(tǒng)適用性、安全性與越障能力、負載能力之間的矛盾。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0016]實施例
[0017]如圖1所示，一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)，主要用于橋梁攀爬的壁面移動機器人，包括多個真空吸盤通路，一般為六個吸盤通路，所述多個真空吸盤通路分別與控制器I連接，每個真空吸盤通路包括依次通過真空管路連接的真空發(fā)生器2、真空單向閥3、過濾器4、電磁閥5、安全閥6、負壓傳感器7及真空吸盤8，所述真空發(fā)生器2、負壓傳感器7、電磁閥5分別與控制器I連接。
[0018]控制器I控制真空發(fā)生器2的連通和切斷，真空發(fā)生器2通過真空管道連接到真空單向閥3，真空單向閥3保證了氣體只能單向?qū)ǎ婵諉蜗蜷y3通過真空管道連接到過濾器4，降低氣體施壓時的噪聲，電磁閥5通過真空管道連接到安全閥6，安全閥6通過真空管道連接到機器人真空吸盤，負壓傳感器7安裝在安全閥6與真空吸盤8連接的真空管道上，六個吸盤分別安裝在爬壁移動機器人的六條腿的足關(guān)節(jié)上。
[0019]所述負壓傳感器7分別安裝在多個所述真空吸盤的支管道中，用于檢測每個所述真空吸盤的負壓值，當(dāng)某個所述真空吸盤吸附突然失效時，通過所述安全閥切斷該真空吸盤8與所述其余真空吸盤的負壓管路之間的通路，保證所述真空負壓吸附系統(tǒng)的安全。所述負壓傳感器7把所有吸盤的負壓值信息反饋給控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制，所述控制器I配合所述壁面移動機器人步態(tài)的控制吸盤的吸氣和放氣，實現(xiàn)機器人壁面吸附和移動功能。
[0020]一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附方法，當(dāng)?shù)谝粭l腿要吸附時，控制器I發(fā)出控制信號，真空發(fā)生器2連通，電磁閥5關(guān)閉，真空吸盤8負壓值上升，此過程中，真空發(fā)生器2 —直工作，直到真空吸盤的負壓值穩(wěn)定在一個固定值，負壓傳感器7把真空吸盤穩(wěn)定后的負壓值反饋給控制器，控制器I確認吸盤正常吸附，則吸附過程結(jié)束。
[0021]當(dāng)一條腿要放氣(移動)時，控制器I發(fā)出控制信號，真空發(fā)生器2切斷停止工作，電磁閥5打開，吸盤與外界大氣連通，負壓值迅速下降到零，負壓傳感器把吸盤負壓值反饋給控制器，控制器確認真空吸盤正常放氣，放氣過程結(jié)束。
[0022]當(dāng)吸附過程由于意外不能使真空吸盤正常吸附時，如負壓值太低，安全閥斷開真空吸盤與其他真空管路的連接，同時負壓傳感器7把此時真空吸盤的負壓值反饋給控制器，控制器采取其他步態(tài)或進行意外處理，保證壁面移動機器人的安全。
[0023]所述真空負壓吸附系統(tǒng)，所述的負壓傳感器7把測得的所述每個吸盤的實時的負壓值反饋給所述控制器，所述控制器I以所述每個吸盤的實時負壓值為參考，在規(guī)劃步態(tài)時保證任意時刻至少有三個不在同一條直線上吸盤正常工作，保證壁面移動機器人在步態(tài)行走過程中的安全。
[0024]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)，其特征在于，包括多個真空吸盤通路，所述多個真空吸盤通路分別與控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附系統(tǒng)，其特征在于，所述真空吸盤通路包括依次通過真空管路連接的真空發(fā)生器、真空單向閥、過濾器、電磁閥、安全閥及真空吸盤，所述真空發(fā)生器、電磁閥分別與控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附系統(tǒng)，其特征在于，還包括負壓傳感器，所述負壓傳感器安裝在安全閥與真空吸盤的真空管路中間，所述負壓傳感器與控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的吸附系統(tǒng)的方法，其特征在于， 每個吸盤固定在機器人的一條腿上，并且有固定標號，吸盤相對于機體的位置已知； 吸附過程中，控制器根據(jù)負壓傳感器反饋的實時負壓值，保證任意時刻至少有三個不在同一條直線上的吸盤同時吸附壁面，控制器控制相應(yīng)標號的吸盤吸氣或者放氣，保證機器人能安全吸附。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，吸盤不能正常吸附時，控制器控制安全閥斷開真空吸盤與真空管路的連接，同時，負壓傳感器把真空吸盤的負壓值反饋給控制器，控制器采取其他步態(tài)或進行意外處理，保證壁面移動機器人的安全。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多足壁面移動機器人的真空負壓吸附系統(tǒng)及方法，包括真空吸盤通路，所述真空吸盤通路分別與控制器連接，真空吸盤通路包括依次通過真空管路連接的真空發(fā)生器、真空單向閥、過濾器、電磁閥、安全閥及真空吸盤，所述真空發(fā)生器、電磁閥分別與控制器連接，本發(fā)明采用多吸盤閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)使得壁面移動機器人可以具有更大的負載和越障能力，同時具有噪聲低、效率高的特點。
【IPC分類】B62D57-024
【公開號】CN104590416
【申請?zhí)枴緾N201410763739
【發(fā)明人】魏武, 葉春臺, 袁銀龍, 余俊俠
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月12日