[发明专利]一种四足攀爬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说,涉及一种具有攀爬能力的仿生四足机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，现代生活中机器人技术的应用日益增多。攀爬机器人是应用较为广泛的机器人之一，并且应用领域广泛。在民用领域中，高塔检修、环境监测、树木防病虫害、电线架设和检修、路灯维修和更换等高空作业中，攀爬机器人可以替代人进行此类危险作业；在军用领域中，可在战场上用于隐蔽侦查和物资运送等任务。现有的攀爬机器人有伸缩式、翻转式、绕爬式，但这些攀爬方式存在机器人运动灵活性差，身体各部分的活动范围较小，爬行负载小和能量利用率低的问题。

发明专利CN101695835A中公开了一种智能翻转式的攀爬机器人，该机器人具有夹紧手爪、旋转臂和翻转臂结构，使用翻转式攀爬方式。但由于夹紧手爪是主动夹紧方式，故一部分能量浪费在提供的夹紧力方面。在专利CN101492073A中描述了一种遥控爬杆爬绳机器人，该机器人具有上自锁机架和下自锁机架，可以将机器人自锁在杆体上，但自锁的驱动力是由自锁电机提供，不是靠自身重力作用实现自锁。

现有公开的文献,“A Climbing Parallel Robot”论文中提出了一种攀爬机器人，机器人具有一种多功能夹持装置，可以使机器人在管道内、管道外、金属塔架上攀爬，但夹持装置是主动夹紧方式，故需要提供额外的能量用于夹紧。

发明内容

为了避免现有技术中存在的不足，克服其攀爬时爬行负载小、能量利用率低的问题，本发明提出一种四足攀爬机器人；通过模仿树懒的体形结构及攀爬树木方式，实现机器人抱住杆体进行攀爬的结构。机器人攀爬杆体时，根据杆体直径大小产生倾斜角度，手部和足部与杆体之间存在相互作用的压力，产生摩擦力使机器人在自身重力作用下自锁在杆体上，不需要特殊的夹紧机构，可节省能量消耗，提高机器人能量利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:四足攀爬机器人由躯干、上肢、下肢组成，包括躯干侧板、躯干横板、手部、腕部舵机、前臂、肘部舵机、后臂、肩部舵机、髋部舵机、大腿、膝部舵机、小腿、足部、舵机套、楔形块、驱动轴，

所述躯干侧板为两个相互平行呈拱形板件，四个结构相同的躯干横板平行等距位于两躯干侧板之间，且与躯干侧板垂直固连；肩部舵机位于两躯干侧板上部外侧，通过舵机套和楔形块与躯干侧板固连；肘部舵机通过后臂与肩部舵机连接；腕部舵机位于手部和前臂之间；前臂的一端通过舵机套与肘部舵机固连，另一端与腕部舵机固连；两个髋部舵机位于躯干侧板下部的内侧，大腿位于髋部舵机和膝部舵机之间；小腿前端与足部连接，后部和膝部舵机固连；肩部转动副在竖直平面内转动，肘部和腕部转动副在水平面内转动，髋部和膝部转动副在竖直平面内转动；

所述后臂为两个相同的凹形板件，端部和底面中间部位均布安装孔，外部底面相互垂直连接；

所述前臂为两个相同且同侧向连接部位倾斜的凹形板件，端部和底面中间部位均布安装孔，外部底面互相贴合连接；

所述手部为两个相同的弧形杆件，两个杆件的一端分别设有竖向连接孔；

所述大腿为两个相同的凹形板件，两端部和底面中间部位均布安装孔，外部底面互相贴合连接，大腿的一端与髋部舵机的驱动轴连接，另一端与膝部舵机的驱动轴连接；

所述小腿为两个宽窄不同的凹形板件，两端部和底面中间部位均布安装孔，两个凹形板件底面相贴合连接，小腿的一端与足部固连，另一端通过舵机套与膝部舵机固连；

所述足部为两个相同的弧形杆件，两个杆件的一端分别设有竖向连接孔。

所述楔形块的角度为8-12°。

所述前臂两凹形板件侧向夹角为75-80°。

本发明的有益效果是:四足攀爬机器人,包括躯干、上肢、下肢、手部和足部，肩部舵机位于两躯干侧板上部，肘部舵机通过后臂与肩部舵机连接；腕部舵机位于手部和前臂之间；髋部舵机位于两躯干侧板下部的内侧，大腿位于髋部舵机和膝部舵机之间；小腿与足部和膝部舵机固连。肩部转动副在竖直平面内转动，肘部和腕部转动副在水平面内转动，髋部和膝部转动副在竖直平面内转动。通过模仿动物的体形结构及攀爬树木方式，实现机器人抱住杆体进行攀爬的结构。当本攀爬机器人抱住杆体时，根据杆体直径大小产生一定角度的倾斜，使手部和足部与杆体之间有相互作用的压力，以产生足够的摩擦力使机器人能够在自身重力作用下自锁在杆体上，而不需要特殊的夹紧机构，从而节省能量消耗，提高机器人能量利用率。

附图说明