用于沿傾斜表面行駛的機(jī)器人裝置的制造方法
【專利說明】用于沿傾斜表面行駛的機(jī)器人裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請的權(quán)利要求享有申請?zhí)枮镹0.61/778，047的美國專利申請(于2013年3月13日提交)的優(yōu)先權(quán)，所述申請的全部公開內(nèi)容通過參引并入本文。
[0003]聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明
[0004]本發(fā)明是在國家科學(xué)基金會(NSF)授予的、合同號為N0.1IP-1332027的政府支持下做出的。政府享有該發(fā)明的權(quán)利。
【背景技術(shù)】
[0005]說明書中公開的主題涉及能夠在傾斜表面上移動以克服溝槽和凸起的機(jī)器人裝置。該裝置可以用于建筑物檢查、非破壞性評估、監(jiān)測、清潔等諸如此類。傳統(tǒng)的爬壁機(jī)器人通常不能在存在溝槽的粗糙表面上工作。本發(fā)明期望提供一種能夠沿傾斜表面行駛的改進(jìn)的機(jī)器人裝置。
[0006]以上內(nèi)容僅為提供主要【背景技術(shù)】并且并非意在用于幫助確定權(quán)利要求保護(hù)主題的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明公開了一種用于沿著傾斜表面驅(qū)動機(jī)器人的驅(qū)動裝置。環(huán)形履帶與一對輪連接，使環(huán)形履帶的底面形成平的底表面。當(dāng)環(huán)形履帶中的吸附孔與真空開口對準(zhǔn)時(shí)，真空馬達(dá)通過環(huán)形履帶中的吸附孔吸入空氣。與現(xiàn)有技術(shù)中公開的機(jī)器人相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的機(jī)器人可以更容易地在具有縫隙的傾斜表面上行駛。
[0008]在第一實(shí)施方式中，公開了一種用于驅(qū)動機(jī)器人的驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置包括一對輪，所述一對輪相對于本體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。環(huán)形履帶與所述一對輪連接，使環(huán)形履帶的底面形成平的底表面，環(huán)形履帶具有多個(gè)吸附孔，其中，至少三個(gè)吸附孔在環(huán)形履帶的平的底表面上。真空馬達(dá)與真空開口連接，當(dāng)至少一個(gè)吸附孔與真空開口對準(zhǔn)時(shí)，真空馬達(dá)通過該對準(zhǔn)的吸附孔吸入空氣，在環(huán)形履帶的平的底表面上設(shè)置的至少三個(gè)吸附孔中，必有一個(gè)吸附孔與真空開口對準(zhǔn)。
[0009]在第二實(shí)施方式中，公開了一種用于沿傾斜表面行駛的機(jī)器人。該機(jī)器人包括本體，本體設(shè)置于第一驅(qū)動裝置與第二驅(qū)動裝置之間。第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置各自包括相對于本體以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置的一對輪。環(huán)形履帶與所述一對輪連接，使環(huán)形履帶的底面形成平的底表面，環(huán)形履帶上具有多個(gè)吸附孔，其中，至少三個(gè)吸附孔設(shè)置在環(huán)形履帶的平的底表面上。真空馬達(dá)與真空開口連接，使得所述真空馬達(dá)在所述吸附孔與所述真空開口對準(zhǔn)時(shí)通過至少一個(gè)對準(zhǔn)的吸附孔吸入空氣，所述至少一個(gè)對準(zhǔn)的吸附孔是所述至少三個(gè)吸附孔中的一個(gè)。機(jī)器人裝置設(shè)有渦輪，渦輪向環(huán)形履帶的平的底表面的相反方向排出空氣，從而使環(huán)形履帶上的平的底表面向傾斜表面推壓。
[0010]在第三實(shí)施方式中，公開了一種用于沿傾斜表面行駛的機(jī)器人。該機(jī)器人包括本體，本體設(shè)置于第一驅(qū)動裝置與第二驅(qū)動裝置之間。本體具有至少一個(gè)輸送管型風(fēng)機(jī)，所述至少一個(gè)輸送管型風(fēng)機(jī)在本體的底部一側(cè)上設(shè)置有進(jìn)氣口，以及在本體的頂部一側(cè)上設(shè)置有排氣口。第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置各自包括環(huán)形履帶，環(huán)形履帶與一對可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪連接，使環(huán)形履帶形成底表面和頂表面，環(huán)形履帶設(shè)置有多個(gè)吸附孔。真空馬達(dá)與真空開口連接，真空開口與環(huán)形履帶上的底表面相對設(shè)置，這樣的設(shè)置是當(dāng)環(huán)形履帶上設(shè)置的多個(gè)吸附孔與真空開口對準(zhǔn)時(shí)，真空馬達(dá)通過該環(huán)形履帶上設(shè)置的多個(gè)吸附孔吸入空氣，并且將所述空氣供給至本體中的至少一個(gè)輸送管型風(fēng)機(jī)，從而使得輸送管型風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并且施加朝向底表面推壓機(jī)器人的力。
[0011]根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的簡要說明僅意在提供主題的簡要概述，并非用作解釋權(quán)利要求或限定或限制本發(fā)明的范圍的指導(dǎo)，本發(fā)明的范圍僅通過所附權(quán)利要求限定。本簡要說明設(shè)置用于以在下面詳細(xì)說明中進(jìn)一步描述的簡化形式介紹發(fā)明的示例選擇方案。本簡要說明并不意在確定所要求主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也并不意在用作幫助確定所要求主題的范圍。所要求主題并不局限于在【背景技術(shù)】中指出的解決任意或全部缺點(diǎn)的實(shí)施方案。
【附圖說明】
[0012]為了能夠理解本發(fā)明的特征的方式，本發(fā)明的詳細(xì)說明可以參照一些實(shí)施方式進(jìn)行，這些實(shí)施方式中的一部分圖示在附圖中。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，附圖圖示了本發(fā)明的僅是一些實(shí)施方式并且因此不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍涵括其他等同效果的實(shí)施方式。附圖不必按比例繪制，而是主要重點(diǎn)著重于圖示本發(fā)明的一些實(shí)施方式的特征。在附圖中，貫穿各個(gè)視圖，相同的附圖標(biāo)記用于指示相同的部件。因此，為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，以下詳細(xì)說明將參考結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，在附圖中:
[0013]圖1A是第一不例機(jī)器人的立體圖而圖1B是第二不例機(jī)器人的立體圖；
[0014]圖2是圖1A的第一不例機(jī)器人的分解圖；
[0015]圖3A是圖1A的第一示例機(jī)器人的在去除環(huán)形履帶的情況下的俯視圖而圖3B是圖1A的第一示例機(jī)器人的在示出環(huán)形履帶的情況下的俯視圖；
[0016]圖4A是圖1A的第一示例機(jī)器人的截面圖而圖4B是圖1A的示例機(jī)器人的底視立體圖；
[0017]圖5是第三示例機(jī)器人的立體圖；
[0018]圖6A是圖5的第三示例機(jī)器人的驅(qū)動裝置的底視立體圖而圖6B是圖6A的驅(qū)動裝置的截面圖；以及
[0019]圖7是圖5的第三示例機(jī)器人的分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1A是用于沿傾斜表面行駛的示例機(jī)器人100的立體圖。機(jī)器人100包括通過本體104連接的第一驅(qū)動裝置102a和第二驅(qū)動裝置102b。第一驅(qū)動裝置102a和第二驅(qū)動裝置102b各自具有相應(yīng)的環(huán)形履帶，所述環(huán)形履帶與一對輪連接，形成頂表面106和平的底表面108。環(huán)形履帶包括排布成至少一行的多個(gè)吸附孔110。第一驅(qū)動裝置102a和第二驅(qū)動裝置102b各自具有真空馬達(dá)，該真空馬達(dá)與真空室連接，真空室與平的底表面對準(zhǔn)，真空馬達(dá)通過在平的底表面上的吸附孔吸入空氣。平的底表面具有一定的長度，該長度足以確保至少三個(gè)吸附孔接觸傾斜表面。圖1B是用于沿傾斜表面行駛的示例機(jī)器人150的立體圖。除了機(jī)器人150的本體152包括至少一個(gè)渦輪154之外，機(jī)器人150與圖1A的機(jī)器人100基本類似，渦輪154用于沿與平的底表面158相反的第一方向156排出空氣，這樣，平的底表面158可沿懸掛的系繩電纜的第二方向160移動。更詳細(xì)的部件說明如下。
[0021]圖2是機(jī)器人100的示意圖，其中，第一驅(qū)動裝置102以分解形式示出。環(huán)形履帶106與一對輪連接，在機(jī)器人100的實(shí)施例中，所述一對輪包括驅(qū)動輪200和從動輪202。驅(qū)動輪200由驅(qū)動馬達(dá)204驅(qū)動，驅(qū)動馬達(dá)204固定地設(shè)置在馬達(dá)安裝架206上。驅(qū)動馬達(dá)204通過套筒208與驅(qū)動輪200連接，套筒208與驅(qū)動輪200通過摩擦連接，驅(qū)動馬達(dá)帶動驅(qū)動輪200旋轉(zhuǎn)，并且由此驅(qū)動環(huán)形履帶106。驅(qū)動輪200可以通過摩擦連接或通過穿過多個(gè)吸附孔110的多個(gè)齒與環(huán)形履帶106連接。真空馬達(dá)210對真空轂部212提供真空，真空轂部212通過開口 216與真空歧管214連接。真空歧管214進(jìn)而對真空室218a、218b提供真空。真空室218a、218b的底面一側(cè)設(shè)置有真空開口，真空開口與環(huán)形履帶106的平的底表面108相對。當(dāng)環(huán)形履帶平的底面上設(shè)置的多個(gè)吸附孔118與真空開口對準(zhǔn)時(shí)，空氣通過對準(zhǔn)的吸附孔吸入，由此在平的底表面108與傾斜表面之間產(chǎn)生了吸附?？蚣?20對機(jī)器人100提供支持。為了對環(huán)形履帶106提供可調(diào)節(jié)的張緊狀態(tài)，馬達(dá)安裝架206設(shè)置有帶螺紋的固定座224，所述固定座224固定地連接至框架220，固定座224與一個(gè)或更多個(gè)螺桿222相配合。操作螺桿222使馬達(dá)安裝架206朝向從動輪202移動或朝離開從動輪202的方向移動，并且由此張緊或放松環(huán)形履帶106。
[0022]圖3A是機(jī)器人100的在移除環(huán)形履帶106的俯視圖。圖3B是設(shè)置有環(huán)形履帶106機(jī)器人100的俯視圖。設(shè)置在環(huán)形履帶106中的多個(gè)吸附孔110排布成第一行302和第二行304，其中，環(huán)形履帶的實(shí)部306設(shè)置在第一行302與第二行304之間。第一行302或第二行304中相鄰的吸附孔同時(shí)與真空室提供的真空開口進(jìn)行對接。
[0023]圖4A是機(jī)器人100的截面圖，示出了第一真空室218a、第二真空室218b和多個(gè)吸附孔110的相對位置關(guān)系。圖4B是機(jī)器人100的底部的立體圖。如圖4B所示，第一真空室218a、第二真空室218b均設(shè)置有朝向平的底表面的真空開口。第一真空室218a、第二真空室218b設(shè)置有至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)防止環(huán)形履帶106在真空條件下向內(nèi)塌縮。在圖4A的實(shí)施方式中，每個(gè)真空室分成子室。例如，真空室218分成第一子室400a、第二子室400b以及第三子室400c。第一子室400a和第二子室400b通過支承肋402分開，支承肋402對環(huán)形履帶106起到支承作用。支承桿402具有至少一個(gè)連通孔404，第一子室400a通過連通孔404通向第二字室400b。第三子室400c的結(jié)構(gòu)與與第一子室400a的結(jié)構(gòu)類似。第二真空室218b的第二子室400b設(shè)置有閥410，所述閥410設(shè)置在通向真空歧管214的吸附孔上。閥410促使第二真空室21%打開和閉合。在第二真空室218b達(dá)到預(yù)定閾值壓力以上時(shí)，閥410閉合，不會影響第二真空室218b中的壓力，由此真空室中的至少一個(gè)真空室保持真空。實(shí)施方式之一，閥410通過至少一個(gè)彈簧致動，所述至少一個(gè)彈簧為閥410提供預(yù)定阻力。實(shí)施方式之二，閥410通過傳感器和致動器致動，例如致動器可以通過由系繩電纜發(fā)送的控制信號進(jìn)行控制。第一真空室218a在其子室中與閥408相對應(yīng)。
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