本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)和自動化控制領(lǐng)域，特別是一種使用在爬壁機(jī)器人上的，能夠自適應(yīng)吸附力的裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，在多種領(lǐng)域，如反恐偵查、高層建筑檢測，壁面清洗等都需要能實(shí)現(xiàn)爬壁功能的機(jī)器人。這種機(jī)器人可以自由在各種角度的墻壁上行進(jìn)，同時攜帶多種傳感器完成任務(wù)。

目前從已有的負(fù)壓爬壁機(jī)器人實(shí)物、見刊的資料以及相關(guān)專利資料查明，負(fù)壓式爬壁機(jī)器人只是簡單的通過一個離心空氣泵，在機(jī)器人運(yùn)動過程中，以恒定的轉(zhuǎn)速工作；在爬壁機(jī)器人負(fù)壓腔密閉效果恒定的情況下，提供恒定的吸附力，而運(yùn)動系統(tǒng)驅(qū)動力只要克服該恒定壓力作用下的摩擦力和機(jī)器人重力等影響，就可以實(shí)現(xiàn)在垂直墻面上的自由運(yùn)動。

但是，在實(shí)際的攀爬過程中，由于墻面粗糙度、裂紋、顆粒障礙等因素的影響，爬壁機(jī)器人的負(fù)壓腔不可能做到密閉效果恒定，所以，在爬壁機(jī)器人運(yùn)動的過程中，機(jī)器人承受的壓力是變化的，為了達(dá)到始終能將機(jī)器人牢牢壓在墻面上，所以，設(shè)計(jì)人員往往使用功率大的離心泵，高速運(yùn)行，以提供能應(yīng)付最壞情況的壓力。由此導(dǎo)致的時候，在普通情況下，爬壁機(jī)器人也承受著過大的吸附壓力，這種過大的吸附壓力直接導(dǎo)致的是需要與之對應(yīng)的過大的運(yùn)動驅(qū)動力，這種野蠻的設(shè)計(jì)將導(dǎo)致系統(tǒng)能耗非常大，爬壁機(jī)器人攜帶的電池電量有限，工作時間較短。如果增大機(jī)器人的電池電量，勢必會增加電池的重量，導(dǎo)致整個機(jī)器人的重量上升，則又必須繼續(xù)增大離心泵的功率，成為一個設(shè)計(jì)的死循環(huán)。

申請?zhí)枮?00610151073.6的中國專利公開了一種基于負(fù)壓吸附原理的小型爬壁機(jī)器人;該機(jī)器人采用密封裙密封方式，難于實(shí)現(xiàn)自助姿態(tài)轉(zhuǎn)換功能。申請?zhí)枮?1138618. 5的中國專利公布了一種履帶式多吸盤爬壁機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)方法，該機(jī)器人體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;CN97121896公開了一種“爬壁機(jī)器人”，所述的機(jī)器人利用螺旋槳或涵道風(fēng)扇在動力驅(qū)動下產(chǎn)生指向壁面的推力，使機(jī)器人貼于壁面;這種爬壁方式的效率較低，因而應(yīng)用大受限制。

總之，現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人耗能高、爬壁效率低，穩(wěn)定性差，可用性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種負(fù)壓型爬壁機(jī)器人的負(fù)壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，為負(fù)壓式爬壁機(jī)器人在不同的吸附環(huán)境下，對應(yīng)不同密閉條件下，為機(jī)器人提供較為穩(wěn)定的、夠用的、合適的吸附力，通過這種自適應(yīng)調(diào)節(jié)措施，節(jié)省機(jī)器人的能耗。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括機(jī)器人外壁1、密封墊2、驅(qū)動裝置3、離心風(fēng)機(jī)4，機(jī)器人外壁上設(shè)有開口，使機(jī)器人外壁與機(jī)器人工作平面形成負(fù)壓腔5，機(jī)器人上設(shè)有驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置上安裝壓力傳感器31，離心風(fēng)機(jī)安裝在機(jī)器人外壁上，通過離心風(fēng)機(jī)工作，調(diào)節(jié)出氣道的氣體抽出量與墻面接觸面縫隙進(jìn)氣道的氣體攝入量的比例，減少機(jī)器人內(nèi)壓力。

本實(shí)用新型也可包括機(jī)器人外壁1、密封墊2、驅(qū)動裝置3、離心風(fēng)機(jī)4，機(jī)器人外壁上設(shè)有開口，使機(jī)器人外壁與機(jī)器人工作平面形成負(fù)壓腔5，機(jī)器人上設(shè)有氣壓自動調(diào)節(jié)閥11，氣壓自動調(diào)節(jié)閥安裝在機(jī)器人外壁上，機(jī)器人內(nèi)部壓力過大時，氣壓調(diào)節(jié)閥門在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內(nèi)，即通過閥門增加腔體的氣體進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的氣壓，從而調(diào)節(jié)腔體所受到的大氣壓力。

本實(shí)用新型的機(jī)器人外壁1包括側(cè)壁、底壁，機(jī)器人的側(cè)壁端面上安裝有密封墊，減少機(jī)器人工作接觸平面縫隙，使機(jī)器人內(nèi)形成一個密閉環(huán)境。

本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置上安裝壓力傳感器，壓力傳感器一端與驅(qū)動裝置連接，另一端與離心風(fēng)機(jī)連接，讀取壓力傳感器的測量值，調(diào)節(jié)離心泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

本實(shí)用新型的氣壓自動調(diào)節(jié)閥包括自動閥殼體、密封球、彈簧，所述自動閥殼體一端設(shè)有與自動閥殼體口相匹配的密封球，自動閥殼體內(nèi)固定連接彈簧，彈簧另一端連接密封球，爬壁機(jī)器人壓力過大，密封球在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內(nèi)，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的氣壓，從而調(diào)節(jié)腔體所受到的大氣壓力，爬壁機(jī)器人壓力減小后，密封球在彈簧的作用下閉合，使機(jī)器人內(nèi)形成一個密閉空間。

電控閉環(huán)控制方法：

在機(jī)器人的輪系上安裝壓力傳感器，通過離心風(fēng)機(jī)驅(qū)動器上的處理器實(shí)時讀取壓力傳感器的測量值，通過軟件計(jì)算壓力，實(shí)時地、緩慢地調(diào)節(jié)離心泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即調(diào)節(jié)出氣道的氣體抽出量與墻面接觸面縫隙進(jìn)氣道的氣體攝入量的比例，從而達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)壓腔負(fù)壓的大小的目的。

機(jī)械壓力自動調(diào)節(jié)閥

在爬壁機(jī)器人的負(fù)壓腔處安裝一種機(jī)械氣壓自動調(diào)節(jié)閥門，在負(fù)壓腔壓力超過限定值時，即爬壁機(jī)器人壓力過大，氣壓調(diào)節(jié)閥門在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內(nèi)，即通過閥門增加腔體的氣體進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的氣壓，從而調(diào)節(jié)腔體所受到的大氣壓力。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過閉環(huán)反饋控制方式使得爬壁機(jī)器人在墻面光滑的情況下，減小離心泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小爬壁機(jī)器人的接觸壓力，進(jìn)而減小運(yùn)動控制的驅(qū)動動力，從而達(dá)到減少能耗的作用；在情況惡劣的粗糙墻面上，可根據(jù)實(shí)時的壓力數(shù)值，迅速的補(bǔ)充由于墻面間隙不均勻?qū)е戮植繀^(qū)域進(jìn)氣量增加的現(xiàn)象，及時提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，加大出氣量，保持壓力平衡，從而防止爬壁機(jī)器人因?yàn)樗查g壓力不足從墻壁上掉下來的現(xiàn)象發(fā)生；通過氣壓自動調(diào)節(jié)閥保持腔內(nèi)氣壓的相對穩(wěn)定，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，自動攝入一定的空氣，減少爬壁機(jī)器人壓力，從而減少運(yùn)動驅(qū)動力，可以節(jié)約運(yùn)動驅(qū)動能耗。它主要是應(yīng)用于爬壁機(jī)器人。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型氣壓自動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型氣壓自動調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)圖。

圖中：1-機(jī)器人外壁、2-密封墊、3-驅(qū)動裝置、4-離心風(fēng)機(jī)、5-負(fù)壓腔、31-壓力傳感器、11-氣壓自動調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1，參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型包括機(jī)器人外壁1、密封墊2、驅(qū)動裝置3、離心風(fēng)機(jī)4，機(jī)器人外壁上設(shè)有開口，使機(jī)器人外壁與機(jī)器人工作平面形成負(fù)壓腔5，機(jī)器人上設(shè)有驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置上安裝壓力傳感器31，離心風(fēng)機(jī)安裝在機(jī)器人外壁上，通過離心風(fēng)機(jī)工作，調(diào)節(jié)出氣道的氣體抽出量與墻面接觸面縫隙進(jìn)氣道的氣體攝入量的比例，減少機(jī)器人內(nèi)壓力。

實(shí)施例2，參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型也可包括機(jī)器人外壁1、密封墊2、驅(qū)動裝置3、離心風(fēng)機(jī)4，機(jī)器人外壁上設(shè)有開口，使機(jī)器人外壁與機(jī)器人工作平面形成負(fù)壓腔5，機(jī)器人上設(shè)有氣壓自動調(diào)節(jié)閥11，氣壓自動調(diào)節(jié)閥安裝在機(jī)器人外壁上，機(jī)器人內(nèi)部壓力過大時，氣壓調(diào)節(jié)閥門在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內(nèi)，即通過閥門增加腔體的氣體進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的氣壓，從而調(diào)節(jié)腔體所受到的大氣壓力。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。

實(shí)施例3，參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型的機(jī)器人外壁1包括側(cè)壁、底壁，機(jī)器人的側(cè)壁端面上安裝有密封墊，減少機(jī)器人工作接觸平面縫隙，使機(jī)器人內(nèi)形成一個密閉環(huán)境。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。

實(shí)施例4，參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置上安裝壓力傳感器，壓力傳感器一端與驅(qū)動裝置連接，另一端與離心風(fēng)機(jī)連接，讀取壓力傳感器的測量值，調(diào)節(jié)離心泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。

實(shí)施例5，參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型的氣壓自動調(diào)節(jié)閥包括自動閥殼體、密封球、彈簧，所述自動閥殼體一端設(shè)有與自動閥殼體口相匹配的密封球，自動閥殼體內(nèi)固定連接彈簧，彈簧另一端連接密封球，爬壁機(jī)器人壓力過大，密封球在壓力的作用下打開，讓外界氣流緩緩流入腔內(nèi)，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的氣壓，從而調(diào)節(jié)腔體所受到的大氣壓力，爬壁機(jī)器人壓力減小后，密封球在彈簧的作用下閉合，使機(jī)器人內(nèi)形成一個密閉空間。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。

實(shí)施例6，參閱圖1至圖4，本發(fā)明方案將壓力傳感器安裝在驅(qū)動輪的受理軸上，通過測量驅(qū)動輪軸的壓力獲得負(fù)壓腔對墻面的壓力，離心機(jī)驅(qū)動器實(shí)時采集到壓力傳感器的數(shù)值，通過預(yù)先標(biāo)定的數(shù)值和理論計(jì)算，得到當(dāng)前時刻合適的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，然后實(shí)時給出離心風(fēng)機(jī)對應(yīng)的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。

實(shí)施例7，參閱圖1至圖4，本發(fā)明方案在機(jī)器人負(fù)壓腔上設(shè)置一個調(diào)節(jié)閥，包括安裝密封圈和自動閥。自動閥由殼體、拉力彈簧、彈簧固定架、以及密封球組成，當(dāng)負(fù)壓腔負(fù)壓力大于固定閾值時，密封球被拉力彈簧牢牢拉緊，堵塞進(jìn)氣道，空氣不能從外側(cè)進(jìn)入負(fù)壓腔。當(dāng)負(fù)壓腔內(nèi)負(fù)壓逐漸增大，直至大于拉力彈簧的拉力時，密封球被大氣壓力下壓，彈簧被拉伸，密封球不能完全密封，自動閥打開，外側(cè)大氣進(jìn)入負(fù)壓腔，當(dāng)負(fù)壓腔負(fù)壓力由于外側(cè)空氣進(jìn)入，負(fù)壓力減少，低于負(fù)壓閾值時，密封球被拉力彈簧再次拉入自動閥殼體，自動閥關(guān)閉。其余同本實(shí)用新型的其它任一實(shí)施例或2個以上實(shí)施例的組合。