本申請涉及機器人，具體涉及一種離壁式轉向的負壓吸附爬壁機器人。

背景技術：

1、在現(xiàn)代化建設和維護中，橋梁的安全性和結構完整性至關重要。然而，橋梁的檢查和維修通常涉及高空作業(yè)和復雜的環(huán)境，給工人帶來了巨大的安全風險和操作難度。為了提高效率并減少人工操作，爬壁機器人應運而生。這些機器人能夠自主或半自主地在垂直或傾斜的橋梁表面上移動，完成各種檢查和維修任務。

2、在現(xiàn)有技術中，爬壁機器人的吸附裝置主要有靜電吸附、磁吸附、負壓吸附和仿生吸附。靜電吸附裝置通過產(chǎn)生靜電力來實現(xiàn)機器人的吸附，其可以吸附多種材質的表面，并能適應一定程度的表面粗糙度，但也對環(huán)境條件非常敏感，特別是灰塵和濕度，會顯著降低其吸附效果。磁吸附裝置利用磁力與鐵磁性材料的表面進行吸附，該技術可以提供穩(wěn)定且快速響應的吸附力，但因只能在鐵磁性材料表面上使用，其應用受到限制。仿生吸附裝置通過模仿自然界中生物(如壁虎或章魚)的吸附方式，采用特殊材料和結構設計，顯著增加了吸附接觸面積，提供了強大的吸附力，但仿生吸附裝置通常較難適應光滑表面，且制造工藝復雜，成本較高。相比于其他吸附方案應用的局限性，負壓吸附裝置通過在密封空間內產(chǎn)生負壓，從而將機器人吸附在表面上的吸附方式，更適合作為對有橋梁檢測、維修等作業(yè)需求的，需要在灰塵大、噪音高、環(huán)境振動強、自然條件差等環(huán)節(jié)下作業(yè)的爬壁機器人的吸附裝置

3、現(xiàn)有的爬壁機器人存在的缺陷是它只能相對有效吸附于平滑表面，且對表面平整度要求較高，對于具有圓柱曲面的橋墩，現(xiàn)有的爬壁機器人無法提供足夠的吸附力。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請?zhí)峁┮环N離壁式轉向的負壓吸附爬壁機器人，能夠改善現(xiàn)有的負壓吸附爬壁機器人在圓柱曲面吸附力不足的問題。

2、本申請?zhí)峁┝艘环N離壁式轉向的負壓吸附爬壁機器人，用于在圓柱體的表面爬行，負壓吸附爬壁機器人包括連接座、吸附機構、旋轉驅動機構和行走輪組件，吸附機構包括貼壁板和吸氣部件，吸氣部件繞第一轉動軸線與連接座轉動連接，旋轉驅動機構與吸氣部件傳動連接，旋轉驅動機構用于驅動吸氣部件相對連接座繞轉動，連接座沿第一方向的一側設有貼壁板，貼壁板和吸氣部件連接，貼壁板和吸氣部件共同限定出負壓吸附通道，貼壁板背離連接座的表面具有部分圓柱貼靠面，部分圓柱貼靠面用于與圓柱體的表面貼合，貼壁板為可發(fā)生彎曲形變的板，吸氣部件用于將負壓吸附通道內的至少部分空氣吸除，以使貼壁板吸附于圓柱體的表面，連接座沿第二方向的兩側分別設置有行走輪組件，行走輪組件與連接座轉動連接，行走輪組件設置為被驅動，以使部分行走輪組件與圓柱件貼合或分離，第一轉動軸線的延伸方向和第一方向相同，第一方向和第二方向垂直，圓柱貼靠面的軸線分別與第一方向和第二方向垂直。

3、貼壁板具有圓柱貼靠面，能夠適用于圓柱體的表面，以在爬壁的過程中減小貼壁板與圓柱體的表面間隙，同時，貼壁板為可發(fā)生彎曲形變的板，在吸附的過程中，可以使貼壁板產(chǎn)生移動的彎曲形變，以使貼壁板更緊密地貼靠在圓柱體的表面，尤其是圓柱體的表面凹凸不平時(粗糙的橋墩表面)，貼壁板在負壓下發(fā)生彎曲形變更能適應圓柱體的表面變化，可以減小貼壁板與圓柱體之間進入空氣的量,以產(chǎn)生較強的吸附力，使貼壁板能夠較為穩(wěn)定地吸附在圓柱體的表面，從而提高負壓吸附爬壁機器人在粗糙的圓柱體的表面爬行的可靠性。

4、在本申請的一些實施方式中，吸氣部件包括轉盤，貼壁板和轉盤連接，轉盤的外周表面設有多個間隔設置的嚙合齒，旋轉驅動機構包括齒輪和方向調整電機，方向調整電機設置于連接座，方向調整電機的電機軸與齒輪傳動連接，齒輪和嚙合齒嚙合。

5、在本申請的一些實施方式中，行走輪組件包括行走輪、安裝座和電機，負壓吸附爬壁機器人還包括電動推桿，安裝座與連接座轉動連接，電機安裝于安裝座，電機的電機軸與行走輪傳動連接，電動推桿的一端繞第一軸線與連接座轉動連接，電動推桿的另一端繞第二軸線與安裝座轉動連接，安裝座相對連接座轉動的軸線、第一軸線和第二軸線相互平行且間隔設置，電動推桿用于驅動部分行走輪與圓柱體的表面貼合或分離。

6、在本申請的一些實施方式中，行走輪包括輪體和緩沖部，緩沖部位于輪體的外周表面，并環(huán)繞輪體的軸線設置，緩沖部與輪體連接，并環(huán)繞輪體的外周表面設置，緩沖部的內部具有環(huán)繞輪體的第一腔體以及多個沿輪體的軸線延伸的第二腔體，多個第二腔體沿輪體的周向間隔且等均勻設置，且多個第二腔體與第一腔體連通形成緩沖腔。

7、在本申請的一些實施方式中，吸氣部件還包括轉盤，轉盤與連接座轉動連接，轉盤的底部設有吸氣口，貼壁板環(huán)繞吸氣口設置，機器人還包括密封件，密封件設于貼壁板和轉盤之間，密封件環(huán)繞吸氣口設置，密封件用于密封連接座和貼壁板之間的間隙，密封件、貼壁板和吸氣口共同限定出部分負壓吸氣通道。

8、在本申請的一些實施方式中，負壓吸附爬壁機器人還包括支撐桿、調節(jié)螺母和連接桿，支撐桿的一端與貼壁板連接，支撐桿的另一端與轉盤連接，支撐桿的軸線與圓柱貼靠面的軸線垂直，且支撐桿的軸線的延伸方向與第一方向相同，沿垂直于支撐桿的軸線和圓柱貼靠面的軸線所在的平面方向，支撐桿的兩側分別設有兩個連接桿，四個連接桿呈矩形陣列設置于位于貼壁板朝向轉盤的一側，連接桿的一端與貼壁板連接，轉盤設有連接孔，連接桿的另一端穿設于連接孔設置，轉盤沿第一方向的兩側分別設有調節(jié)螺母，調節(jié)螺母與連接桿螺紋連接。

9、在本申請的一些實施方式中，密封件為環(huán)繞吸氣口的氣囊，且氣囊處于被壓縮狀態(tài)。

10、在本申請的一些實施方式中，吸氣部件還包括風機，負壓吸附爬壁機器人還包括控制器和壓力傳感器，壓力傳感器設于貼壁板，壓力傳感器用于檢測貼壁板和圓柱面之間的壓力，風機位于連接座背離貼壁板的一側，風機的進氣口與吸氣口連通，壓力傳感器和風機分別與控制器通訊連接，控制器用于根據(jù)壓力未達到預設壓力，控制增大風機轉速，并用于根據(jù)壓力達到預設壓力，控制風機保持當前轉速。

11、在本申請的一些實施方式中，控制器與電動推桿通訊連接，控制器還用于根據(jù)風機轉速控制電動推桿的推力，以控制行走輪與圓柱體的表面之間的壓力。

12、在本申請的一些實施方式中，貼壁板的四周邊緣與貼靠面之間通過圓弧面銜接；或者，貼壁板的四周邊緣與貼靠面之間具有倒角；

13、和/或，沿圓柱貼靠面的軸線方向，連接座的至少一側設有清潔部件，清潔部件用于清潔圓柱體的表面的灰塵。

14、上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術特征：

1.一種離壁式轉向的負壓吸附爬壁機器人，所述負壓吸附爬壁機器人用于在圓柱體的表面爬行，其特征在于，所述負壓吸附爬壁機器人包括連接座、吸附機構、旋轉驅動機構和行走輪組件，所述吸附機構包括貼壁板和吸氣部件，所述吸氣部件繞第一轉動軸線與所述連接座轉動連接，所述旋轉驅動機構與所述吸氣部件傳動連接，所述旋轉驅動機構用于驅動所述吸氣部件相對所述連接座繞轉動，所述連接座沿第一方向的一側設有所述貼壁板，所述貼壁板和所述吸氣部件連接，所述貼壁板和所述吸氣部件共同限定出負壓吸附通道，所述貼壁板背離所述連接座的表面具有部分圓柱貼靠面，所述部分圓柱貼靠面用于與所述圓柱體的表面貼合，所述貼壁板為可發(fā)生彎曲形變的板，所述吸氣部件用于將所述負壓吸附通道內的至少部分空氣吸除，以使所述貼壁板吸附于所述圓柱體的表面，所述連接座沿第二方向的兩側分別設置有所述行走輪組件，所述行走輪組件與所述連接座轉動連接，所述行走輪組件設置為被驅動，以使部分所述行走輪組件與所述圓柱件貼合或分離，所述第一轉動軸線的延伸方向和所述第一方向相同，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述圓柱貼靠面的軸線分別與所述第一方向和所述第二方向垂直。

2.根據(jù)權利要求1所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述吸氣部件包括轉盤，所述貼壁板和所述轉盤連接，所述轉盤的外周表面設有多個間隔設置的嚙合齒，所述旋轉驅動機構包括齒輪和方向調整電機，所述方向調整電機設置于所述連接座，所述方向調整電機的電機軸與所述齒輪傳動連接，所述齒輪和所述嚙合齒嚙合。

3.根據(jù)權利要求1所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述行走輪組件包括行走輪、安裝座和電機，所述負壓吸附爬壁機器人還包括電動推桿，所述安裝座與所述連接座轉動連接，所述電機安裝于所述安裝座，所述電機的電機軸與所述行走輪傳動連接，所述電動推桿的一端繞第一軸線與所述連接座轉動連接，所述電動推桿的另一端繞第二軸線與所述安裝座轉動連接，所述安裝座相對所述連接座轉動的軸線、所述第一軸線和所述第二軸線相互平行且間隔設置，所述電動推桿用于驅動部分所述行走輪與所述圓柱體的表面貼合或分離。

4.根據(jù)權利要求3所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述行走輪包括輪體和緩沖部，所述緩沖部位于所述輪體的外周表面，并環(huán)繞所述輪體的軸線設置，所述緩沖部與所述輪體連接，并環(huán)繞所述輪體的外周表面設置，所述緩沖部的內部具有環(huán)繞所述輪體的第一腔體以及多個沿所述輪體的軸線延伸的第二腔體，多個所述第二腔體沿所述輪體的周向間隔且等均勻設置，且多個所述第二腔體與所述第一腔體連通形成緩沖腔。

5.根據(jù)權利要求3所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述吸氣部件還包括轉盤，所述轉盤與所述連接座轉動連接，所述轉盤的底部設有吸氣口，所述貼壁板環(huán)繞所述吸氣口設置，所述機器人還包括密封件，所述密封件設于所述貼壁板和所述轉盤之間，所述密封件環(huán)繞所述吸氣口設置，所述密封件用于密封所述連接座和所述貼壁板之間的間隙，所述密封件、所述貼壁板和所述吸氣口共同限定出部分所述負壓吸氣通道。

6.根據(jù)權利要求5所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述負壓吸附爬壁機器人還包括支撐桿、調節(jié)螺母和連接桿，所述支撐桿的一端與所述貼壁板連接，所述支撐桿的另一端與所述轉盤連接，所述支撐桿的軸線與所述圓柱貼靠面的軸線垂直，且所述支撐桿的軸線的延伸方向與所述第一方向相同，沿垂直于所述支撐桿的軸線和所述圓柱貼靠面的軸線所在的平面方向，所述支撐桿的兩側分別設有兩個所述連接桿，四個所述連接桿呈矩形陣列設置于位于所述貼壁板朝向所述轉盤的一側，所述連接桿的一端與所述貼壁板連接，所述轉盤設有連接孔，所述連接桿的另一端穿設于所述連接孔設置，所述轉盤沿所述第一方向的兩側分別設有所述調節(jié)螺母，所述調節(jié)螺母與所述連接桿螺紋連接。

7.根據(jù)權利要求6所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述密封件為環(huán)繞所述吸氣口的氣囊，且所述氣囊處于被壓縮狀態(tài)。

8.根據(jù)權利要求4所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述吸氣部件還包括風機，所述負壓吸附爬壁機器人還包括控制器和壓力傳感器，所述壓力傳感器設于所述貼壁板，所述壓力傳感器用于檢測所述貼壁板和所述圓柱面之間的壓力，所述風機位于所述連接座背離所述貼壁板的一側，所述風機的進氣口與所述吸氣口連通，所述壓力傳感器和所述風機分別與所述控制器通訊連接，所述控制器用于根據(jù)所述壓力未達到預設壓力，控制增大所述風機轉速，并用于根據(jù)所述壓力達到所述預設壓力，控制所述風機保持當前轉速。

9.根據(jù)權利要求8所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述控制器與所述電動推桿通訊連接，所述控制器還用于根據(jù)所述風機轉速控制所述電動推桿的推力，以控制所述行走輪與所述圓柱體的表面之間的壓力。

10.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的負壓吸附爬壁機器人，其特征在于，所述貼壁板的四周邊緣與所述貼靠面之間通過圓弧面銜接；或者，所述貼壁板的四周邊緣與所述貼靠面之間具有倒角；

技術總結
本申請公開了一種離壁式轉向的負壓吸附爬壁機器人，用于在圓柱體的表面爬行，負壓吸附爬壁機器人包括連接座、吸附機構、旋轉驅動機構和行走輪組件，吸附機構包括貼壁板和吸氣部件，吸氣部件繞第一轉動軸線與連接座轉動連接，旋轉驅動機構與吸氣部件傳動連接，旋轉驅動機構用于驅動吸氣部件相對連接座繞轉動，連接座沿第一方向的一側設有貼壁板，貼壁板和吸氣部件連接，貼壁板和吸氣部件共同限定出負壓吸附通道，貼壁板背離連接座的表面具有部分圓柱貼靠面，部分圓柱貼靠面用于與圓柱體的表面貼合，貼壁板為可發(fā)生彎曲形變的板。通過圓柱貼靠面并利用貼壁板能夠發(fā)生彎曲形變，使得貼壁板能夠適應圓柱體的表面不平的變化，以提高負壓吸附的可靠性。

技術研發(fā)人員：李國東,徐文遠,紀泳丞,劉博
受保護的技術使用者：東北林業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15