本實用新型涉及爬壁機器人領域，具體地說是一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負壓吸附足。

背景技術：

隨著機器人技術的迅速發(fā)展，屬于特種機器人領域的爬壁機器人在各個場合都取得了廣泛的應用和發(fā)展。爬壁機器人根據(jù)應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)生的負壓差可以穩(wěn)定的吸附在光滑壁面上，相比通過負壓泵實現(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域并未得到廣泛應用。由于該類吸盤工作時不需要外接負壓裝置提供負壓，因此在本實用新型中將此類吸盤稱為無源吸盤。目前應用于光滑壁面的爬壁機器人通常采用吸盤加外接負壓裝置實現(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，借助外接負壓源實現(xiàn)吸附、脫離功能。但是該發(fā)明結(jié)構較為復雜、外接負壓吸附裝置存在著噪聲、震動等缺點。

技術實現(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)有技術中通過外接負壓裝置實現(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)構復雜的不足，本實用新型提供了一種結(jié)構簡單、無需外接負壓裝置、可實現(xiàn)穩(wěn)定吸附及原地脫離的無源負壓吸附足。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，省去了外接負壓裝置，簡化了整體結(jié)構，降低了成本。

本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負壓吸附足，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；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。

進一步地，所述無源吸盤是指無需外接負壓裝置便可以穩(wěn)定吸附在光滑壁面上的吸盤。

進一步地，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

本實用新型提出的一種適用于光滑壁面的爬壁機器人的無源負壓吸附足，該無源負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為本實用新型吸盤的示意圖

圖2為本實用新型壓力環(huán)的示意圖

圖3為本實用新型吸盤初始貼合壁面狀態(tài)的主視圖

圖4為本實用新型吸盤初始貼合壁面狀態(tài)的立體圖

圖5為本實用新型撥轉(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為本實用新型撥轉(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實用新型做進一步描述。

如圖1-圖4所示，所述吸盤1中間部位設有帶孔圓柱體，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)存在一定的預緊力。

如圖3、圖5所示，當吸盤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)部形成負壓空腔，吸盤1穩(wěn)定吸附在壁面上；當撥轉(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)部負壓空腔逐漸減小，壓力環(huán)2對吸盤1邊緣的壓力逐漸減??；當吸盤1的圓柱部分抬升高度完全消失時，整個吸附模塊恢復到吸盤1初始貼合壁面時的狀態(tài)；當撥轉(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對應邊緣從壁面上揭離；隨著撥轉(zhuǎn)片3進一步逆時針撥轉(zhuǎn)，吸盤1與壁面的脫離部位逐漸從邊緣向中心移動；當撥轉(zhuǎn)片3完成逆時針撥轉(zhuǎn)后，吸盤1的脫離部位到達吸盤1的中心，吸盤1失去吸附能力，實現(xiàn)了原地脫離。