[实用新型]无源真空吸附履带式爬壁机器人小半径转弯装置

说明书

技术领域

本发明属于爬壁机器人领域，特别涉及一种无源真空吸附履带式爬壁机器人小半径装置。

背景技术

近年来，我国城市面貌发生了翻天覆地的变化,高层建筑拔地而起,但发展的同时也带来了如高空擦洗玻璃、高空消防急救、高空建筑施工等难题。爬壁机器人作为一种能在垂直外壁进行移动作业的机器人移动平台，可搭载多种工具执行多种任务，对其进行深入的研究具有重要的实用价值和应用前景！

履带式爬壁机器人因其吸附可靠，行走稳定且连续，应用较广泛，但爬壁机器人除了应具备壁面吸附和行走功能外，还必须具备转弯功能，爬壁机器人主要由吸附行走装置和小半径转弯装置组成，但转弯困难是所有履带式机构设备的弊病，尤其对于吸附式爬壁机器人，转弯更是一个难题，因机器人若安全可靠的在壁面上爬行，机器人履带均布的吸附组件必需提供大而可靠的吸附力，但履带式机器人一旦转弯，像坦克在地面转弯一样，必然造成履带和固连在履带上的吸盘组件在壁面上滑动，吸盘一旦滑动便会漏气，内部真空状态便会消失，吸附力也便立刻消除，吸附力一旦失去，机器人不但不能转弯，而且还会在自重作用下从高空落下，造成机器的损坏。

发明内容

本发明的目的在于针对吸附式爬壁机器人艰难转弯的问题，提供一种安全可靠、结构简单且操作方便的转弯装置，该装置不但可轻松的转弯，而且可方便的实现小半径转弯（转弯半径为机器人车身的一半），并保证转弯后转弯机构自动自锁,自锁后机器人不会因为自重或其它因素回转，进而可保证爬壁机器人运动的灵活、平稳和连续。

本发明的技术方案是：一种无源真空吸附履带式爬壁机器人小半径转弯装置，其本体包括转弯电机、转弯电机控制装置、球面槽轮机构、齿轮一、齿轮二、齿轮三、蜗杆涡轮机构、两侧两个对称布置的分度凸轮、拨压凸轮、转弯大吸盘组件、两侧两个对称布置的拨杆滑槽、两侧对称布置的四个拉簧、凸轮轴、过渡轴和机器人框架。

其特征在于:转弯电机通过联轴器和蜗杆涡轮机构的蜗杆连接，涡轮、分度凸轮、齿轮一和拨压凸轮都通过键联接和凸轮轴固连，两分度凸轮对称布置在凸轮轴的两端，在拉簧作用力下分度凸轮轮廓和拨杆滑槽接触，拉簧一端和机器人框架的悬臂相连，另一端和拨杆滑槽相连，拨杆滑槽端面呈U形，拨压凸轮安装在凸轮轴的中间，拨压凸轮两端凸轮轮廓线和转弯大吸盘组件压板的上表面接触，拨压凸轮中间C环轮廓线可拨动转弯大吸盘组件的拨杆，凸轮轴安装在机器人框架的两侧板的轴承孔中，齿轮一和齿轮二啮合，齿轮二和球面槽轮机构的主动件通过键固接在过渡轴上，过渡轴安装在机器人框架上，球面槽轮机构的从动槽轮和齿轮三分别通过键和槽轮轴固连，齿轮三和转弯大吸盘组件中的齿轮四啮合，齿轮三和齿轮四组成行星轮系。每个拨杆滑槽上表面固接两个导柱，拨杆滑槽的内表面和行走机构中的小吸盘拨杆接触，导柱可在导套内自由移动，导套固定在机器人框架的侧板上，转弯电机、转弯电机控制装置、球面槽轮机构的从动槽轮、转弯大吸盘组件中的非标转盘轴承的外圈分别安装在机器人框架的横梁上。

转弯大吸盘组件包括四个导柱、四个导套、四根弹簧、齿轮四、非标转盘轴承、压板和转弯大吸盘。齿轮四、机器人框架和齿轮三组成行星轮系，齿轮四是中心轮，齿轮三是行星轮，非标转盘轴承的外圈通过四个螺钉固定在机器人框架的横梁上，非标转盘轴承内圈和齿轮四分别均布四个通孔，通孔内安装四个导套，内圈和齿轮四固接，四个导柱分别和四个导套配合，导柱可在导套内自由滑动，导柱的上端和压板通过螺纹固结，另一端通过螺纹和转弯大吸盘的外壳固结，四根弹簧分别套在四个导柱上，弹簧一端和压板下表面接触，另一端和齿轮四的上表面接触。

转弯大吸盘包括：内置钢制嵌件的真空橡胶抽放阀芯、转弯大吸盘外壳、回位塔形弹簧、钢丝绳、凸轮拨杆。内置钢制嵌件的真空橡胶抽放阀芯的上表面和外壳的下圆环面形成面接触，真空橡胶抽放阀芯的钢制嵌件上套有一回位塔形弹簧，塔形弹簧的小端和外壳的内表面接触，塔形弹簧的大端和真空橡胶抽放阀芯的橡胶内表面接触，真空橡胶抽放阀芯通过钢丝绳和凸轮拨杆的端部凸轮连接，凸轮拨杆端部圆周遍布凸轮圆弧。当凸轮拨杆在拨压凸轮中间C环作用力下摆动时，凸轮拨杆端部凸轮向径便会增大，钢制嵌件在钢丝绳的作用下沿着外壳的顶部孔轴线方向滑动，从而真空橡胶抽放阀芯的端部橡胶发生变形，橡胶贴在光滑壁面上时，和光滑墙壁便形成真空的密闭空间，吸盘对壁面产生吸附力，当凸轮拨杆外力去除后，橡胶抽放阀芯的端部橡胶在回位塔形弹簧的作用下变形消失，真空的密闭空间也同时消失，吸附力自动消失。