一种自调控吸附式飞行机器人及其吸附方法技术

本发明专利技术涉及一种自调控吸附式飞行机器人及其吸附方法，飞行吸附动力装置在控制装置的控制作用下，将进风口的风快速抽取至负压腔底部的出风口，出风口的风反向给予负压腔体推力，提供上升飞行动力，进风口的风被快速抽取流动形成负压腔吸附面的负压，满足机器人负压吸附在所需作业物体的表面，实现机器人在所需作业表面近距离地接触执行相关任务。同时吸附式飞行机器人吸附之后，通过气压检测装置实时检测负压腔体的负压腔内气压并将气压数据传递给控制装置，控制装置通过PID控制算法实时调整各个飞行吸附动力装置的动力以维持负压腔吸附面的负压，保持机器人持续的吸附能力，保持机器人原有的姿态不变，确保机器人照常稳定吸附在所需作业的平面。定吸附在所需作业的平面。定吸附在所需作业的平面。

【技术实现步骤摘要】
一种自调控吸附式飞行机器人及其吸附方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种自调控吸附式飞行机器人及其吸附方法。

技术介绍

[0002]近些年吸附式飞行机器人，特别是旋翼式无人机，在复杂场下里的视觉检测任务也有了一些应用。但是无人机在检测时必须要保持一定的安全距离，也容易受到自然风、建筑风的影响。往往只能进行视觉或者雷达这样可以远距离无接触的检测任务，对于需要近距离接触的检测任务就无法进行。
[0003]对于近距离接触的检测任务，大多利用吸附式机器人进行检测，吸附式机器人的原理是采用负压吸附，负压吸附对壁面材料没有特殊要求，但对壁面的平整度要求较高。现有的负压吸附机器人基本只能在连续的平面上爬行，越障能力非常弱，遇到不平整的障碍就会负压降低而失稳，尤其是出现墙壁有缝隙，导致负压腔的负压不稳或无法形成负压。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种自调控吸附式飞行机器人及其吸附方法，解决现有无人机执行任务作业时难以吸附停驻近距离接触目标物体，以及现有吸附机器人越障能力弱，尤其是出现墙壁有缝隙，导致负压腔的负压不稳或无法形成负压的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自调控吸附式飞行机器人，包括负压腔体、飞行吸附动力装置、控制装置、供电装置以及气压检测装置；所述负压腔体为顶部敞口的空腔结构，负压腔体的敞口端面所在的平面为负压腔体的吸附面；所述飞行吸附动力装置设置于负压腔体的负压腔内，飞行吸附动力装置的进风口朝向负压腔体的吸附面，且飞行吸附动力装置的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力装置的出风口贯穿负压腔的底部；所述负压腔体上设有所述控制装置，所述飞行吸附动力装置与所述控制装置连接，所述控制装置控制所述飞行吸附动力装置的运转；所述负压腔体上设有所述供电装置，所述供电装置与所述控制装置连接，用以所述控制装置、飞行吸附动力装置的供电；所述负压腔体的负压腔内设有所述气压检测装置，且所述气压检测装置与所述控制装置连接，所述气压检测装置用以实时检测所述负压腔体的负压腔内气压，并传输给所述控制装置；所述控制装置包括飞行控制单元和遥控控制单元，飞行控制单元用以控制吸附式飞行机器人的吸附飞行，遥控控制单元用以吸附式飞行机器人的无线遥控。
[0008]进一步地，所述飞行吸附动力装置为涵道风机。
[0009]进一步地，所述涵道风机进风口的端面低于负压腔的吸附面10～30mm。
[0010]进一步地，所述负压腔体上设有行走装置，以使机器人吸附作业时在作业面移动
行走。
[0011]进一步地，所述遥控控制单元包括遥控系统和遥控器，遥控系统布置于负压腔体的负压腔，遥控系统与飞行控制单元连接；遥控器与遥控系统无线连接；遥控器通过遥控系统传输指令至控制器，无线遥控吸附式飞行机器人。
[0012]进一步地，所述供电装置设置在所述负压腔体中心，所述控制装置和所述气压检测装置以所述供电装置为中心对称分布。
[0013]另一方面，本专利技术提供了一种自调控吸附式飞行机器人吸附方法，包括步骤：气压检测装置实时检测负压腔体的负压腔内气压；气压检测装置将气压数据传递给控制装置；控制装置通过PID控制算法实时调整各个涵道风机的转速；当负压腔体的负压腔内气压满足吸附条件，吸附式飞行机器人通过涵道风机对负压腔体的负压腔进行排空，保持负压吸附；当负压腔体的负压腔内气压不满足吸附条件，涵道风机的转速提高，吸附式飞行机器人通过涵道风机向下产生的推力顶起，保持贴壁。
[0014]进一步地，所述PID控制算法包括定义负压腔体的负压腔内气压为P0，大气压为P，负压腔体的负压腔面积为S，则负压吸附力F计算公式为：F＝S*(P
‑
P0)；吸附式飞行机器人本身重力为G，为了保证吸附式飞行机器人能够安全稳定吸附，吸附力F满足：F≥G*120％。
[0015](三)有益效果
[0016]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
[0017]飞行吸附动力装置在控制装置的控制作用下，飞行吸附动力装置将进风口的风快速抽取至负压腔底部的出风口，出风口的风反向给予负压腔体推力，提供机器人上升飞行动力；进风口的风(气流)被快速抽取流动形成负压腔吸附面的负压，满足机器人负压吸附在所需作业物体的表面，实现机器人在所需作业表面近距离地接触执行相关任务，完美地应用了机器人具备的飞行和负压吸附两项功能。
[0018]同时吸附式飞行机器人吸附之后，通过气压检测装置实时检测负压腔体的负压腔内气压并将气压数据传递给控制装置，控制装置通过PID控制算法实时调整各个飞行吸附动力装置的动力以维持负压腔吸附面的负压，保持机器人持续的吸附能力，当机器人受到干扰，负压降低的时候，控制器控制提高飞行吸附动力装置的动力，又能加速风的快速流动提高负压腔吸附面负压，保持机器人原有的姿态不变，确保机器人照常稳定吸附在所需作业的平面。
附图说明
[0019]图1为一种自调控吸附式飞行机器人的结构示意图；
[0020]图中：1、负压腔体；2、飞行吸附动力装置；3、行走装置；4、控制装置；5、供电装置；6、气压检测装置。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0022]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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专利技术中的具体含义。
[0024]请参考图1，本专利技术提供了一种自调控吸附式飞行机器人，包括负压腔体1、飞行吸附动力装置2、行走装置3、控制装置4、供电装置5以及气压检测装置6；所述负压腔体1为顶部敞口的空腔结构，负压腔体1的敞口端面所在的平面为负压腔体1的吸附面；所述飞行吸附动力装置2设置于负压腔体1的负压腔内，飞行吸附动力装置2的进风口朝向负压腔体1的吸附面，且飞行吸附动力装置2的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置2的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：包括负压腔体、飞行吸附动力装置、控制装置、供电装置以及气压检测装置；所述负压腔体为顶部敞口的空腔结构，负压腔体的敞口端面所在的平面为负压腔体的吸附面；所述飞行吸附动力装置设置于负压腔体的负压腔内，飞行吸附动力装置的进风口朝向负压腔体的吸附面，且飞行吸附动力装置的进风口的端面低于负压腔的吸附面；飞行吸附动力装置的出风口位于负压腔的底部，且飞行吸附动力装置的出风口贯穿负压腔的底部；所述负压腔体上设有所述控制装置，所述飞行吸附动力装置与所述控制装置连接，所述控制装置控制所述飞行吸附动力装置的运转；所述负压腔体上设有所述供电装置，所述供电装置与所述控制装置连接，用以所述控制装置、飞行吸附动力装置的供电；所述负压腔体的负压腔内设有所述气压检测装置，且所述气压检测装置与所述控制装置连接，所述气压检测装置用以实时检测所述负压腔体的负压腔内气压，并传输给所述控制装置；所述控制装置包括飞行控制单元和遥控控制单元，飞行控制单元用以控制吸附式飞行机器人的吸附飞行，遥控控制单元用以吸附式飞行机器人的无线遥控。2.根据权利要求1所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述飞行吸附动力装置为涵道风机。3.根据权利要求2所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述涵道风机进风口的端面低于负压腔的吸附面10～30mm。4.根据权利要求1所述的一种自调控吸附式飞行机器人，其特征在于：所述负压腔体上设有行走装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴超，王涛，杨大伟，夏春翔，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：