技术领域

本发明涉及爬壁机器人，尤其是一种爬壁机器人的负压吸附足。

背景技术

爬壁机器人的关键技术之一是壁面吸附与行走机构的设计。目前 存在的吸附方式包括负压吸附、电磁吸附等，负压吸附适用于平整光 滑壁面，电磁吸附只能应用于导磁壁面。现有的负压吸附方式一般采 用阀控吸盘的形式，结构较为复杂、元件多、体积大。采用此类结构 吸附足的爬壁机器人外形尺寸较为庞大，并且每个吸附足都需要对应 的控制阀，控制逻辑和时序较为复杂，成本高。

发明内容

为了克服已有爬壁机器人的负压吸附方式的结构复杂、元件多、 体积大、成本较高的不足，本发明提供一种简化结构、元件少、体积 小、成本较低的适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足，包括吸盘 和吸盘杆，所述吸盘安装在吸盘杆的下端，所述负压吸附足还包括壳 体、活塞和顶压弹簧，所述吸盘杆的上端与所述活塞连接，所述活塞 的上部与所述顶压弹簧的下端连接，所述壳体内设有供所述吸盘杆、 活塞和顶压弹簧装配的滑腔，所述顶压弹簧的上端顶触在所述滑腔的 顶壁；所述吸盘杆和活塞可上下滑动地密封装配在滑腔内，所述吸盘 杆的内腔呈中空，所述吸盘杆的壁面开有吸盘杆负压口和吸盘杆大气 口，所述壳体的壁面上还有壳体负压口和壳体大气口，所述吸盘杆负 压口和吸盘杆大气口之间的距离与壳体负压口和壳体大气口之间的距 离之间的差值为所述活塞的位移行程，所述壳体负压口与负压产生装 置连接，所述活塞外的壳体内安装用以通过电磁原理带动活塞向上运 动压缩弹簧的电磁装置。

本发明中，负压吸附足处于吸附状态时，吸盘杆负压口与壳体负 压口对齐，吸盘杆大气口与壳体大气口错开位置；负压吸附足处于离 壁状态时，吸盘杆负压口与壳体负压口错开位置，吸盘杆大气口与壳 体大气口对齐。

进一步，所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的上方，所述壳体 负压口位于壳体大气口的上方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之 间的距离大于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。

或者是：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的下方，所述壳体 负压口位于壳体大气口的下方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之 间的距离小于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。

再进一步，所述电磁装置为电磁线圈。

本发明的技术构思为：使用时，将壳体负压口与负压产生装置相 连，以提供负压。在吸附状态下，电磁线圈失电，弹簧将活塞、吸盘 杆和吸盘的联接体推至下极限位置。此时吸盘杆负压口与壳体负压口 对齐，吸盘杆大气口与壳体大气口错开位置。则在吸盘杆和吸盘内腔 形成负压，吸盘直接吸附于壁面。在离壁状态下，电磁线圈得电并驱 动活塞、吸盘杆和吸盘的联接体移动到上极限位置。此时吸盘杆负压 口与壳体负压口错开，吸盘杆大气口与壳体大气口对齐。则吸盘杆和 吸盘内腔与外部负压隔开，而与大气联通，吸盘失去吸附力，离开壁 面。

本发明的有益效果主要表现在：1、简化结构、元件少、体积小、 成本较低；2、不仅适用于水平平整壁面，也适用于非水平平整壁面。

附图说明

图1是适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足的吸附状 态示意图。

图2是适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸附足的离壁状 态示意图。

图3是吸附足形成的行走机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种适用于非水平平整壁面爬壁机器人的负压吸 附足，包括吸盘5和吸盘杆4，所述吸盘5安装在吸盘杆4的下端， 所述负压吸附足还包括壳体6、活塞3和顶压弹簧1，所述吸盘杆4 的上端与所述活塞3连接，所述活塞3的上部与所述顶压弹簧1的下 端连接，所述壳体6内设有供所述吸盘杆4、活塞3和顶压弹簧1装 配的滑腔，所述顶压弹簧1的上端顶触在所述滑腔的顶壁；所述吸盘 杆4和活塞3可上下滑动地密封装配在滑腔内，所述吸盘杆4的内腔 呈中空，所述吸盘杆4的壁面开有吸盘杆负压口7和吸盘杆大气口9， 所述壳体6的壁面上还有壳体负压口8和壳体大气口10，所述吸盘杆 负压口7和吸盘杆大气口9之间的距离与壳体负压口8和壳体大气口 10之间的距离之间的差值为所述活塞3的位移行程，所述壳体负压口 8与负压产生装置连接，所述活塞3外的壳体内安装用以通过电磁原 理带动活塞3向上运动压缩弹簧的电磁装置2。

进一步，如图1和图2所示，所述吸盘杆负压口7位于吸盘杆大 气口9的上方，所述壳体负压口8位于壳体大气口10的上方，所述吸 盘杆负压口7和吸盘杆大气口9之间的距离大于壳体负压口8和壳体 大气口10之间的距离。

或者是：所述吸盘杆负压口位于吸盘杆大气口的下方，所述壳体 负压口位于壳体大气口的下方，所述吸盘杆负压口和吸盘杆大气口之 间的距离小于壳体负压口和壳体大气口之间的距离。该方式是可以选 择的另一种实现方式(没有用附图显示)。

再进一步，所述电磁装置2为电磁线圈。

使用时，将壳体负压口8与负压产生装置相连，以提供负压。在 吸附状态下，电磁装置2失电，顶压弹簧1将活塞3、吸盘杆4和吸 盘5的联接体推至下极限位置。此时吸盘杆负压口7与壳体负压口8 对齐，吸盘杆大气口9与壳体大气口10错开位置。则在吸盘杆4和吸 盘5内腔形成负压，吸盘直接吸附于壁面。在离壁状态下，电磁装置 2得电并驱动活塞3、吸盘杆4和吸盘5的联接体移动到上极限位置。 此时吸盘杆负压口7与壳体负压口8错开，吸盘杆大气口9与壳体大 气口10对齐。则吸盘杆4和吸盘5内腔与外部负压隔开，而与大气联 通，吸盘5失去吸附力，离开壁面。

将本发明的负压吸附足应用到如附图3所示的爬壁机器人行走机 构。该行走机构由驱动轮11、从动轮12、链条13和一组负压吸附足 组成。一组吸附足均布安装在链条13上。当其中一个吸附足运动至驱 动轮11正下方即图示15的位置时，吸附足进入吸附状态，使得爬壁 机器人在驱动轮11和链条13的作用下前进。当吸附足处于从动轮12 正下方即图示14的位置时，即吸附足即将离开壁面时，由于从动轮 12安装位置相对于驱动轮11偏下，爬壁机器人的重力和吸附足的电 磁线圈2共同作用，使得吸附足进入离壁状态，并离开壁面。如此循 环，爬壁机器人可在任意倾斜角度的平整壁面吸附并行走。