[发明专利]一种四爪式仿人爬管机器人

说明书

本发明公开了一种四爪式仿人爬管机器人，包括对称式设置的四肢和将四肢连接为一体的上部躯干和下部躯干；四肢均为末端带机械爪的活动机械臂，分别为左上肢、右上肢、左下肢和右下肢，左上肢和右上肢分别与上部躯干的左右两端相连，左下肢和右下肢分别与下部躯干的左右两端相连；四肢通过挤压滑块和挤压弹簧机构分别连接在上部躯干和下部躯干的两端，下部躯干与上部躯干之间通过腰部机构相连，腰部机构由上部驱动舵机、第一腰部连接架、中部驱动舵机、第二腰部连接架以及下部驱动舵机组成可多自由度运动的机构，在腰部机构和四肢的运动作用下，本发明爬管机器人可模仿人的四肢实现各种不同类型的爬管需求。其工作稳定性好、地形适应能力强。

技术领域

本发明涉及一种机器人领域的爬管机器人，具体涉及一种四爪式仿人爬管机器人。

背景技术

随着现代社会的发展，越来越多的工作环境在逐步转向用机器人代替人工。管道则是工厂或者企业不可或缺的，但由于管道错综复杂的排布，所输送的可能是高温、高压、有毒、有辐射的流体介质，一旦发生泄漏，将会导致重大的伤亡和财产损失，人们在这样的工况下进行作业其人身安全难以得到可靠的保障。

目前，有关管内的管道机器人研究较多，管外爬杆机器人的移动方式主要有蠕动式、螺旋式、滚动式、交替攀爬等，但是普遍存在如下缺点：不能跨越管道上的障碍，很难通过弯管或十字管道，负载能力较差无法携带一定重量的工作装置，运动过程中容易出现运行不平稳的现象等。如“两段式爬杆机器人”(CN 202693567 U)专利技术，该技术所述机器人攀爬管道的方式是通过中部安装的齿轮齿条机构，虽结构简单，但机器人只能攀爬直杆且无法翻越法兰盘等障碍。又如“夹紧式伸缩翻转一体化攀爬机器人”(CN 102631605 A)专利技术，该技术所述机器人采用螺旋丝杆传动原理设计伸缩机构，手爪夹紧机构不带有自锁性能，其工作效率低，携带负载能力差。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工作稳定性好，能有效的攀爬直管，弯管以及带有法兰盘的管道，具有较好的地形适应能力，整体结构简单，能携带一定的负载的四爪式仿人爬管机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种四爪式仿人爬管机器人，包括对称式设置的四肢和将四肢连接为一体的上部躯干和下部躯干；所述四肢结构一样，均为末端带机械爪的活动机械臂，四肢分别为左上肢、右上肢、左下肢和右下肢，其中左上肢和右上肢分别与上部躯干的左右两端相连，左下肢和右下肢分别与下部躯干的左右两端相连；

所述上部躯干包括躯干底板、两个挤压滑动块和分别设于躯干底板两端的四个支撑板，躯干底板左端的两个支撑板与躯干底板左边的侧板形成左C形滑动槽，躯干底板右端的两个支撑板与躯干底板右边的侧板形成右C形滑动槽，每个支撑板上均设有用于给挤压滑动块导向且水平方向设置的腰型孔，挤压滑动块两端分别设有与腰型孔滑动配合的突轴，两个挤压滑动块分别设于左C形滑动槽和右C形滑动槽内，并可在相应的C形滑动槽内自由滑动，两个挤压滑动块分别与躯干底板的左右两个侧板之间设有挤压弹簧，躯干底板左右两侧的挤压滑动块分别与左上肢、右上肢相连；

所述下部躯干与上部躯干结构一样，区别在于：下部躯干的躯干底板左右两端的挤压滑动块分别与左下肢和右下肢相连；

所述下部躯干与上部躯干之间通过腰部机构相连，所述腰部机构包括上部驱动舵机、第一腰部连接架、中部驱动舵机、第二腰部连接架以及下部驱动舵机，所述上部驱动舵机固定于第一腰部连接架的顶部，上部驱动舵机的输出轴与上部躯干的躯干底板固定相连；第一腰部连接架底部设有中部舵机连接架，中部驱动舵机通过舵机托架固定安装在第二腰部连接架顶部，中部驱动舵机的输出轴与中部舵机连接架固定相连，下部驱动舵机固定于第二腰部连接架的下端，下部驱动舵机的输出轴与下部躯干的躯干底板固定相连。