一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构

技术领域

本发明涉及爬行机器人吸盘技术领域，具体为一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构。

背景技术

爬壁机器人是移动机器人的一个重要分支，又称壁面移动机器人，是指能够在垂直墙壁上攀爬并完成工作的机器人。爬壁机器人具有自动化程度高、能够代替人完成特殊场合下作业的特点，因此近些年成为国内外学者的研究热点。典型应用场景为代替人的高空作业，如高楼的清洁作业、大型油罐的喷漆及检测探伤、大型船舶除锈和桥梁检测等，爬壁机器人有望将人类从这些重复、危险的劳动作业中解放出来；

如CN217102073U一种电动产生负压的吸盘，包括吸盘，吸盘底部包覆有膜片，所述膜片具有柔性，膜片内侧连接有拉杆，所述拉杆经过吸盘内腔贯穿到吸盘上方，所述拉杆上端连接到拉升机构，当吸盘压紧膜片紧贴平面物体时，拉升机构拉动拉杆向上运动使膜片向内腔延伸从而使膜片与平面物体之间形成负压。本发明的目的在于提供一种电动产生负压的吸盘，其使用过程中不需要配套真空泵或风机作为真空、负压源，且无需通过管道、电子阀实现控制吸盘吸取和放下物料，提高了吸盘的真空度和吸附力，能够满足在表面光洁度好的墙壁、玻璃幕墙等的吸附需求，方便机器人爬壁设计；

现有的爬壁机器人的吸盘大多只能满足爬壁机器人在平面上进行运动，但在正反曲面上进行运动时由于弧度的产生吸盘边缘不能完全对爬行面产生贴合，从而导致真空源在进行抽取时不能保证内外压强形成较强的差值，从而无法提供吸附力。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构，具备在曲面上进行吸附行进等优点，解决了上述技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构，包括吸盘顶盖，所述吸盘顶盖顶面中端等距连接有多个真空源，所述吸盘顶盖外端等距连接有多个支架，所述吸盘顶盖底面边缘连接有吸盘体，所述吸盘体末端外圈边缘均与支架连接，所述吸盘体外端面末尾连接有密封边缘，所述密封边缘底面对应支架开设多个凹槽，且凹槽内设置有对曲面吸附行走过程中进行密封的密封结构，所述密封边缘底面的每一个相邻凹槽之间开设有圆槽，且圆槽内连接有对运动状态进行判断的触发结构，所述支架顶端连接有用于对密封结构进行辅助密封和供能的驱动部件，所述密封边缘顶面邸驱动部件设置有支撑块。

作为本发明的优选技术方案，所述吸盘体底面与密封边缘底面平齐，所述吸盘体材质为耐撕裂的高柔性材质进行制作，所述密封边缘为底面光滑的耐磨损的弹性材料制成的环状结构。

作为本发明的优选技术方案，所述触发结构包括触发块、弹簧和触发顶针，所述触发块底面为半球形，且外端面为柱形，并滑动连接于密封边缘圆槽内部，所述弹簧固定安装于触发块末端，且另一端连接于密封边缘圆槽内壁顶端，所述触发顶针固定安装于密封边缘内壁顶面中端。

作为本发明的优选技术方案，所述触发块顶面中端对应触发顶针开设有让触发块和触发顶针产生电连接的插入点，所述触发块与触发顶针之间产生触发时，触发块底面的球形的最低点与密封边缘底面平齐。

通过上述技术方案，触发结构在平面上进行爬行时触发块的半球形底面与平面接触，且被顶在密封边缘内部，此时触发顶针完全插入触发块顶面的插入点，从而保证了其不被触发，在曲面上进行行驶时，由于弧度的产生，部分触发块底面不会与平面接触，此时弹簧向外弹出，进而破坏了触发顶针和触发块之间的电连接状态，进而将电信号传导至驱动部件，从而通过驱动部件启动密封结构，让密封结构向外膨胀直到将触发块顶入到密封边缘内部，从而完成了对吸盘体边缘未接触部分的密封。

作为本发明的优选技术方案，所述密封结构包括气囊和接触层，所述密封边缘底面开设的槽壁两侧向均朝向触发结构存在相同长度的延伸，所述气囊顶面固定安装于密封边缘底面槽内，所述气囊底面连接有接触层，所述接触层为弹性材料制成的薄片层。

作为本发明的优选技术方案，所述驱动部件包括第一气泵、电源、连接气管、第二气泵、伸缩杆和移动支架。

作为本发明的优选技术方案，所述第一气泵和第二气泵均固定安装于支架顶端，所述第一气泵和第二气泵均通过连接气管与气囊内部产生连通，所述第一气泵和第二气泵的工作方向相反。

作为本发明的优选技术方案，所述第一气泵和第二气泵顶端均连接有电源，所述电源为UPS供电电源，所述电源还与伸缩杆之间存在电连接。

作为本发明的优选技术方案，所述伸缩杆固定安装于支架顶端，且处于第一气泵和第二气泵的下方区域，所述伸缩杆末端固定安装有移动支架，所述移动支架两侧末端均存在凸起。

作为本发明的优选技术方案，所述支撑块设置有多个，且每两个支撑块为一组，并与移动支架两端的凸起对应，所述支撑块顶面倾斜，且与移动支架的运动方向垂直，所述支撑块固定安装于密封边缘顶端。

与现有技术相比，本发明提供了一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构，具备以下有益效果：

1、本发明通过在曲面上进行行驶时，由于弧度的产生，部分触发块底面不会与平面接触，此时弹簧向外弹出，进而破坏了触发顶针和触发块之间的电连接状态，进而将电信号传导至驱动部件，从而通过驱动部件启动密封结构，让密封结构向外膨胀直到将触发块顶入到密封边缘内部，从而完成了对吸盘体边缘未接触部分的密封。

2、本发明通过触发结构断开连接后，启动其相邻位置的两个的驱动部件，此时第一气泵向着气囊内部充气，从而让气囊向外膨胀，同时在气囊充满后，由于第一气泵与UPS电源连接，从而保证了第一气泵的功能独立，且始终处于工作状态，从而保证了气囊始终充满气，保证了真空源吸附的时候气囊不会变瘪，从而避免了爬壁机器人发生掉落的情况发生。

附图说明

图1为本发明结构立体示意图；

图2为本发明结构立体示意图；

图3为本发明结构驱动部件示意图；

图4为本发明结构密封结构示意图；

图5为本发明结构触发结构示意图；

图6为本发明结构A处局部放大示意图。

其中：1、吸盘顶盖；2、真空源；3、支架；4、吸盘体；5、密封边缘；6、支撑块；7、驱动部件；701、第一气泵；702、电源；703、连接气管；704、第二气泵；705、伸缩杆；706、移动支架；8、密封结构；801、气囊；802、接触层；9、触发结构；901、触发块；902、弹簧；903、触发顶针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-6，一种负压吸附爬行机器人曲面自适应的密封结构，包括吸盘顶盖1，吸盘顶盖1顶面中端等距连接有多个真空源2，吸盘顶盖1外端等距连接有多个支架3，吸盘顶盖1底面边缘连接有吸盘体4，吸盘体4末端外圈边缘均与支架3连接，吸盘体4外端面末尾连接有密封边缘5，密封边缘5底面对应支架3开设多个凹槽，且凹槽内设置有对曲面吸附行走过程中进行密封的密封结构8，密封边缘5底面的每一个相邻凹槽之间开设有圆槽，且圆槽内连接有对运动状态进行判断的触发结构9，支架3顶端连接有用于对密封结构8进行辅助密封和供能的驱动部件7，密封边缘5顶面邸驱动部件7设置有支撑块6。

进一步的，吸盘体4底面与密封边缘5底面平齐，吸盘体4材质为耐撕裂的高柔性材质进行制作，密封边缘5为底面光滑的耐磨损的弹性材料制成的环状结构，吸盘体4在平面上进行吸附时通过真空源2产生的吸力，将吸盘体4底面边缘部分与平面之间的气体向外抽出，形成负压区，从而产生吸附力，从而保证爬壁机器人的吸盘部分与平面连接紧密，在进行移动时密封边缘5底面光滑且耐磨损，从而保证了密封边缘5不会对其吸附力产生影响。

进一步的，触发结构9包括触发块901、弹簧902和触发顶针903，触发块901底面为半球形，且外端面为柱形，并滑动连接于密封边缘5圆槽内部，弹簧902固定安装于触发块901末端，且另一端连接于密封边缘5圆槽内壁顶端，触发顶针903固定安装于密封边缘5内壁顶面中端，触发块901顶面中端对应触发顶针903开设有让触发块901和触发顶针903产生电连接的插入点，触发块901与触发顶针903之间产生触发时，触发块901底面的球形的最低点与密封边缘5底面平齐，触发结构9在平面上进行爬行时触发块901的半球形底面与平面接触，且被顶在密封边缘5内部，此时触发顶针903完全插入触发块901顶面的插入点，从而保证了其不被触发，在曲面上进行行驶时，由于弧度的产生，部分触发块901底面不会与平面接触，此时弹簧902向外弹出，进而破坏了触发顶针903和触发块901之间的电连接状态，进而将电信号传导至驱动部件7，从而通过驱动部件7启动密封结构8，让密封结构8向外膨胀直到将触发块901顶入到密封边缘5内部，从而完成了对吸盘体4边缘未接触部分的密封。

进一步的，密封结构8包括气囊801和接触层802，密封边缘5底面开设的槽壁两侧向均朝向触发结构9存在相同长度的延伸，气囊801顶面固定安装于密封边缘5底面槽内，气囊801底面连接有接触层802，接触层802为弹性材料制成的薄片层，在驱动部件7启动后，气囊801发生膨胀，从而让延伸以及槽壁内的气囊向外顶出，同时气囊801底部的弹性材质的接触层802与曲面接触，之后相邻的密封结构8之间的气囊801在延伸部分的凸起相贴合，从而形成密封，在使用结束后，通过驱动部件7对气囊801内部进行抽气从而完成回收。

进一步的，驱动部件7包括第一气泵701、电源702、连接气管703、第二气泵704、伸缩杆705和移动支架706，第一气泵701和第二气泵704均固定安装于支架3顶端，第一气泵701和第二气泵704均通过连接气管703与气囊801内部产生连通，第一气泵701和第二气泵704的工作方向相反，第一气泵701和第二气泵704顶端均连接有电源702，电源702为UPS供电电源，电源702还与伸缩杆705之间存在电连接，伸缩杆705固定安装于支架3顶端，且处于第一气泵701和第二气泵704的下方区域，伸缩杆705末端固定安装有移动支架706，移动支架706两侧末端均存在凸起，在触发结构9断开连接后，启动其相邻位置的两个的驱动部件7，此时第一气泵701向着气囊801内部充气，从而让气囊801向外膨胀，同时在气囊801充满后，由于第一气泵701与UPS电源连接，从而保证了第一气泵701的功能独立，且始终处于工作状态，从而保证了气囊801始终充满气，保证了真空源2吸附的时候气囊801不会变瘪，从而避免了爬壁机器人发生掉落的情况发生，在工作结束后，取下爬壁机器人后启动第二气泵704，对气囊801内部气体进行抽气排出，从而完成密封结构8的回收。

进一步的，支撑块6设置有多个，且每两个支撑块6为一组，并与移动支架706两端的凸起对应，支撑块6顶面倾斜，且与移动支架706的运动方向垂直，支撑块6固定安装于密封边缘5顶端，在充气的同时启动伸缩杆705，推动移动支架706向下运动，直到其推动移动支架706末端与支撑块6的倾斜表面，且移动支架706的最大运动长度不会让其末端凸起从支撑块6上脱落，在推动支撑块6后，密封边缘5向外发生形变，进而保证了气囊801与曲面充分接触，从而完成了在曲面上的吸附。

在使用时，触发结构9在平面上进行爬行时触发块901的半球形底面与平面接触，且被顶在密封边缘5内部，此时触发顶针903完全插入触发块901顶面的插入点，从而保证了其不被触发，在曲面上进行行驶时，由于弧度的产生，部分触发块901底面不会与平面接触，此时弹簧902向外弹出，进而破坏了触发顶针903和触发块901之间的电连接状态，进而将电信号传导至驱动部件7，在触发结构9断开连接后，启动其相邻位置的两个的驱动部件7，此时第一气泵701向着气囊801内部充气，从而让气囊801向外膨胀，同时在气囊801充满后，由于第一气泵701与UPS电源连接，从而保证了第一气泵701的功能独立，且始终处于工作状态，从而保证了气囊801始终充满气，气囊801发生膨胀，从而让延伸以及槽壁内的气囊向外顶出，同时气囊801底部的弹性材质的接触层802与曲面接触，之后相邻的密封结构8之间的气囊801在延伸部分的凸起相贴合，从而形成密封，在充气的同时启动伸缩杆705，推动移动支架706向下运动，直到其推动移动支架706末端与支撑块6的倾斜表面，且移动支架706的最大运动长度不会让其末端凸起从支撑块6上脱落，在推动支撑块6后，密封边缘5向外发生形变，进而保证了气囊801与曲面充分接触，从而完成了在曲面上的吸附。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。