用于沿倾斜表面行驶的机器人装置的制造方法
【专利说明】用于沿倾斜表面行驶的机器人装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请的权利要求享有申请号为N0.61/778，047的美国专利申请(于2013年3月13日提交)的优先权，所述申请的全部公开内容通过参引并入本文。
[0003]联邦政府资助的研究或开发的声明
[0004]本发明是在国家科学基金会(NSF)授予的、合同号为N0.1IP-1332027的政府支持下做出的。政府享有该发明的权利。
【背景技术】
[0005]说明书中公开的主题涉及能够在倾斜表面上移动以克服沟槽和凸起的机器人装置。该装置可以用于建筑物检查、非破坏性评估、监测、清洁等诸如此类。传统的爬壁机器人通常不能在存在沟槽的粗糙表面上工作。本发明期望提供一种能够沿倾斜表面行驶的改进的机器人装置。
[0006]以上内容仅为提供主要【背景技术】并且并非意在用于帮助确定权利要求保护主题的范围。
【发明内容】
[0007]本发明公开了一种用于沿着倾斜表面驱动机器人的驱动装置。环形履带与一对轮连接，使环形履带的底面形成平的底表面。当环形履带中的吸附孔与真空开口对准时，真空马达通过环形履带中的吸附孔吸入空气。与现有技术中公开的机器人相比，本发明的优点在于，本发明的机器人可以更容易地在具有缝隙的倾斜表面上行驶。
[0008]在第一实施方式中，公开了一种用于驱动机器人的驱动装置。驱动装置包括一对轮，所述一对轮相对于本体以可旋转的方式设置。环形履带与所述一对轮连接，使环形履带的底面形成平的底表面，环形履带具有多个吸附孔，其中，至少三个吸附孔在环形履带的平的底表面上。真空马达与真空开口连接，当至少一个吸附孔与真空开口对准时，真空马达通过该对准的吸附孔吸入空气，在环形履带的平的底表面上设置的至少三个吸附孔中，必有一个吸附孔与真空开口对准。
[0009]在第二实施方式中，公开了一种用于沿倾斜表面行驶的机器人。该机器人包括本体，本体设置于第一驱动装置与第二驱动装置之间。第一驱动装置和第二驱动装置各自包括相对于本体以可旋转的方式设置的一对轮。环形履带与所述一对轮连接，使环形履带的底面形成平的底表面，环形履带上具有多个吸附孔，其中，至少三个吸附孔设置在环形履带的平的底表面上。真空马达与真空开口连接，使得所述真空马达在所述吸附孔与所述真空开口对准时通过至少一个对准的吸附孔吸入空气，所述至少一个对准的吸附孔是所述至少三个吸附孔中的一个。机器人装置设有涡轮，涡轮向环形履带的平的底表面的相反方向排出空气，从而使环形履带上的平的底表面向倾斜表面推压。
[0010]在第三实施方式中，公开了一种用于沿倾斜表面行驶的机器人。该机器人包括本体，本体设置于第一驱动装置与第二驱动装置之间。本体具有至少一个输送管型风机，所述至少一个输送管型风机在本体的底部一侧上设置有进气口，以及在本体的顶部一侧上设置有排气口。第一驱动装置和第二驱动装置各自包括环形履带，环形履带与一对可旋转的驱动轮连接，使环形履带形成底表面和顶表面，环形履带设置有多个吸附孔。真空马达与真空开口连接，真空开口与环形履带上的底表面相对设置，这样的设置是当环形履带上设置的多个吸附孔与真空开口对准时，真空马达通过该环形履带上设置的多个吸附孔吸入空气，并且将所述空气供给至本体中的至少一个输送管型风机，从而使得输送管型风机旋转并且施加朝向底表面推压机器人的力。
[0011]根据一个或更多个实施例，本发明的简要说明仅意在提供主题的简要概述，并非用作解释权利要求或限定或限制本发明的范围的指导，本发明的范围仅通过所附权利要求限定。本简要说明设置用于以在下面详细说明中进一步描述的简化形式介绍发明的示例选择方案。本简要说明并不意在确定所要求主题的关键特征或必要特征，也并不意在用作帮助确定所要求主题的范围。所要求主题并不局限于在【背景技术】中指出的解决任意或全部缺点的实施方案。
【附图说明】
[0012]为了能够理解本发明的特征的方式，本发明的详细说明可以参照一些实施方式进行，这些实施方式中的一部分图示在附图中。然而，应当指出的是，附图图示了本发明的仅是一些实施方式并且因此不应视为限制本发明的范围，因为本发明的范围涵括其他等同效果的实施方式。附图不必按比例绘制，而是主要重点着重于图示本发明的一些实施方式的特征。在附图中，贯穿各个视图，相同的附图标记用于指示相同的部件。因此，为了进一步理解本发明，以下详细说明将参考结合附图进行阅读，在附图中:
[0013]图1A是第一不例机器人的立体图而图1B是第二不例机器人的立体图；
[0014]图2是图1A的第一不例机器人的分解图；
[0015]图3A是图1A的第一示例机器人的在去除环形履带的情况下的俯视图而图3B是图1A的第一示例机器人的在示出环形履带的情况下的俯视图；
[0016]图4A是图1A的第一示例机器人的截面图而图4B是图1A的示例机器人的底视立体图；
[0017]图5是第三示例机器人的立体图；
[0018]图6A是图5的第三示例机器人的驱动装置的底视立体图而图6B是图6A的驱动装置的截面图；以及
[0019]图7是图5的第三示例机器人的分解图。
【具体实施方式】
[0020]图1A是用于沿倾斜表面行驶的示例机器人100的立体图。机器人100包括通过本体104连接的第一驱动装置102a和第二驱动装置102b。第一驱动装置102a和第二驱动装置102b各自具有相应的环形履带，所述环形履带与一对轮连接，形成顶表面106和平的底表面108。环形履带包括排布成至少一行的多个吸附孔110。第一驱动装置102a和第二驱动装置102b各自具有真空马达，该真空马达与真空室连接，真空室与平的底表面对准，真空马达通过在平的底表面上的吸附孔吸入空气。平的底表面具有一定的长度，该长度足以确保至少三个吸附孔接触倾斜表面。图1B是用于沿倾斜表面行驶的示例机器人150的立体图。除了机器人150的本体152包括至少一个涡轮154之外，机器人150与图1A的机器人100基本类似，涡轮154用于沿与平的底表面158相反的第一方向156排出空气，这样，平的底表面158可沿悬挂的系绳电缆的第二方向160移动。更详细的部件说明如下。
[0021]图2是机器人100的示意图，其中，第一驱动装置102以分解形式示出。环形履带106与一对轮连接，在机器人100的实施例中，所述一对轮包括驱动轮200和从动轮202。驱动轮200由驱动马达204驱动，驱动马达204固定地设置在马达安装架206上。驱动马达204通过套筒208与驱动轮200连接，套筒208与驱动轮200通过摩擦连接，驱动马达带动驱动轮200旋转，并且由此驱动环形履带106。驱动轮200可以通过摩擦连接或通过穿过多个吸附孔110的多个齿与环形履带106连接。真空马达210对真空毂部212提供真空，真空毂部212通过开口 216与真空歧管214连接。真空歧管214进而对真空室218a、218b提供真空。真空室218a、218b的底面一侧设置有真空开口，真空开口与环形履带106的平的底表面108相对。当环形履带平的底面上设置的多个吸附孔118与真空开口对准时，空气通过对准的吸附孔吸入，由此在平的底表面108与倾斜表面之间产生了吸附。框架220对机器人100提供支持。为了对环形履带106提供可调节的张紧状态，马达安装架206设置有带螺纹的固定座224，所述固定座224固定地连接至框架220，固定座224与一个或更多个螺杆222相配合。操作螺杆222使马达安装架206朝向从动轮202移动或朝离开从动轮202的方向移动，并且由此张紧或放松环形履带106。
[0022]图3A是机器人100的在移除环形履带106的俯视图。图3B是设置有环形履带106机器人100的俯视图。设置在环形履带106中的多个吸附孔110排布成第一行302和第二行304，其中，环形履带的实部306设置在第一行302与第二行304之间。第一行302或第二行304中相邻的吸附孔同时与真空室提供的真空开口进行对接。
[0023]图4A是机器人100的截面图，示出了第一真空室218a、第二真空室218b和多个吸附孔110的相对位置关系。图4B是机器人100的底部的立体图。如图4B所示，第一真空室218a、第二真空室218b均设置有朝向平的底表面的真空开口。第一真空室218a、第二真空室218b设置有至少一个支撑结构，所述支撑结构防止环形履带106在真空条件下向内塌缩。在图4A的实施方式中，每个真空室分成子室。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通过支承肋402分开，支承肋402对环形履带106起到支承作用。支承杆402具有至少一个连通孔404，第一子室400a通过连通孔404通向第二字室400b。第三子室400c的结构与与第一子室400a的结构类似。第二真空室218b的第二子室400b设置有阀410，所述阀410设置在通向真空歧管214的吸附孔上。阀410促使第二真空室21%打开和闭合。在第二真空室218b达到预定阈值压力以上时，阀410闭合，不会影响第二真空室218b中的压力，由此真空室中的至少一个真空室保持真空。实施方式之一，阀410通过至少一个弹簧致动，所述至少一个弹簧为阀410提供预定阻力。实施方式之二，阀410通过传感器和致动器致动，例如致动器可以通过由系绳电缆发送的控制信号进行控制。第一真空室218a在其子室中与阀408相对应。
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