[发明专利]六足仿生湿吸爬壁机器人

说明书

技术领域

本发明属于仿生学技术领域，具体涉及一种爬壁机器人的机构，尤其涉及一种六足仿生 湿吸爬壁机器人。

背景技术

仿生学是生命科学与机械、材料和信息等工程技术学科相结合的交叉学科，具有鲜明的 创新性和应用性。通过对湿吸类昆虫的研究，基于湿吸原理，设计一种新的吸附机制——湿 吸吸附，研制出新型的爬壁机器人，具有广泛的应用前景。根据湿吸计算模型、力学计算结 果和实验数据，发现吸附力的大小除了与分泌液的成分、接触表面的粗糙度及有效的接触面 积相关外，还与机器人的步态有关。因此，通过步态规划方法，进一步保证爬壁机器人稳定、 可靠运行是最为基础和关键的技术之一。当前的爬壁机器人主要以轮式、履带式和足式为主。 轮式、履带式爬壁机器人虽然设计简单，所要求的驱动电机少，易于控制，但运动方式单一， 无法实现对机器人姿态的控制；足式机器人克服了轮式、履带式爬壁机器人的上述缺点，机 器人的肢节具有相对较多的自由度，易于对机器人的姿态进行控制及步态规划。六足昆虫比 四足昆虫能够更好的吸附，因此，一般足式爬壁机器人采用六足的机构设计。基于昆虫的运 动规律，通过对六足机器人进行步态规划，使六足按一定规律协调运动，增加足垫的吸附力， 保证机器人稳定、可靠运行。

鉴于以上背景技术及足式机器人的优点，基于湿吸原理，提供了一种新型的六足仿生湿 吸机器人结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六足仿生湿吸爬壁机器人。

本发明基于仿生学的原理，通过对六足湿吸类昆虫的研究，设计爬壁机器人的整体架构。 机器人紧贴壁面，重心位于整体架构的中后端，同时在机器人的腿部关节处加入柔性机构， 足端的安装足垫处加入预压环节，增加足垫的吸附力，同时结构精简，各部分模块化，加工、 组装方便，质量轻，易于步态规划，容易实现机器人的稳定、可靠运行。

本发明提出的六足仿生湿吸爬壁机器人，包括躯干骨架、仿生肢节、电机、驱动电路、 预压结构、凸轮结构和拉绳结构；仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳 结构均安装于躯干骨架上；

其中：所述躯干骨架17上上自上而下平行安装有2个仿生肢节安装横梁、2个电机固定 横梁、2个仿生肢节安装横梁、2个电路板固定横梁和2个仿生肢节安装横梁；2个仿生肢节 安装横梁为一组，即6个仿生肢节安装横梁分别位于躯干骨架17的前部、中部和后部；

所述仿生肢节共有6个，根据六足湿吸类昆虫，6个仿生肢节分成前足、中足和后足3 组，前足、中足向前，后足向后，分别对称地安装于躯干骨架的6个仿生肢节安装横梁上； 每个仿生肢节包括底座29、股节30、胫节31、弹簧钢片32和柔性结构33，股节30和柔性 结构33的一端均安装在底座29上，股节30另一端连接胫节31，柔性结构33的另一端连接 胫节31，胫节31另一端安装弹簧钢片32，底座29上设有电机齿轮箱凹槽35，电机齿轮箱 凹槽35内设有电机轴孔36；

所述电机共有8个，6个安装于仿生肢节的电机齿轮箱凹槽35中，电机上的电机轴穿 过电机轴孔36连接股节30；2个电机横卧安装于躯干骨架17两端的电机固定横梁上；

所述驱动电路包括电机驱动电路、系统控制电路，电机驱动电路连接电机，系统控制电 路连接电机驱动电路，通过系统控制电路发出控制信号，控制电机驱动电路；

所述预压结构为3组，每组包括肢节支架、股节延伸T型支架和压缩弹簧，肢节支架固 定于躯干骨架17上，3个肢节支架分别位于三组仿生肢节安装横梁之间；股节延伸T型支架 固定于仿生股节底座29的外侧；拉绳26经肢节支架第一斜孔43与股节延伸T型支架相连； 位于肢节支架上的第四螺纹孔44用于固定压缩弹簧；股节延伸T型支架上的第六螺纹孔46 用于固定拉绳26；螺钉通过股节延伸T型支架第五螺纹孔45将股节延伸T型支架固定在股 节底座29上；

所述凸轮结构为2个，每个凸轮结构包括凸轮23和凸轮固定支架25，凸轮23的一端固 定在电机轴上，另一端与凸轮固定支架25相连；凸轮固定支架25安装于位于躯干骨架中部 的仿生肢节安装横梁上；

所述拉绳结构包括拉绳支架24、拉绳26和闸线，拉绳支架24安装于躯干骨架17上； 拉绳26的一端穿过拉绳支架24上的斜孔连接仿生支节，另一端，另一端连接凸轮23，，闸 线套于拉绳26外。