[发明专利]一种多模式爬壁机器人运动机构

说明书

本发明提供了一种多模式爬壁机器人运动机构，以基板为主体，在所述基板左右两侧设置履带行走机构与爪刺轮行走机构，履带行走机构中的各副履带从动带轮与爪刺轮行走机构中的各爪刺轮分别安装在切换机构中相应切换支架的两端，由切换机构的切换电机驱动，带动各切换支架转动，使所述履带行走机构与爪刺轮行走机构分别切换至工作位，实现所述运动机构在黏附行走状态与抓附行走状态之间切换。本发明的多模式爬壁机器人运动机构可在不同环境不同表面下稳定可靠作业，并可实现自适应切换附着。

技术领域

本发明涉及机器人学与机器人技术领域，更具体地说是一种多模式爬壁机器人运动机构。

背景技术

壁面作业在现代社会中扮演着十分重要的角色。随着科学技术的发展，机器人已广泛应用于社会的各个领域。爬壁机器人作为替代人类在陡峭壁面上作业、实时获取三维空间层面环境信息的重要装备，有效提高了作业效率，保障了作业安全。附着能力是衡量爬壁机器人性能的一个重要指标，但传统爬壁机器人采用的电磁吸附、气压吸附、混合吸附、轨道附着等壁面附着方式仅适用于特殊的应用场景，例如气压吸附在真空下失效、电磁吸附仅适用于导磁材料，等等。另外，这些高能耗的吸附力发生设备也导致了机器人在设计中难以做到小型化、轻量化，并限制了其在狭小地带作业的能力。为了克服传统爬壁机器人弊端，人们通过模仿壁虎、蜘蛛、蝾螈、昆虫等动物特殊的附着与运动能力，开发出仿生爬壁机器人，并已取得了一定进展。

然而，现有的爬壁机器人大多数只能在单类型的表面上攀爬，仍未能很好地解决不同表面下的稳定性和适应性问题。其主要原因主要在于：目前爬壁机器人行走机构简单、柔性低，不能实现多种附着机理的运动模式；缺乏各运动模式间的转换机制，很大程度上限制了机器人的运动能力和自主性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提出一种可在不同环境不同表面下稳定可靠作业、自适应切换附着机理的多模式爬壁机器人运动机构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多模式爬壁机器人运动机构，其结构特点是：

以基板为主体，在所述基板左右两侧设置履带行走机构与爪刺轮行走机构，所述履带行走机构中的各副履带从动带轮与爪刺轮行走机构中的各爪刺轮分别安装在切换机构中相应切换支架的两端，由切换机构的切换电机驱动，带动各切换支架转动，使所述履带行走机构与爪刺轮行走机构分别切换至工作位，实现所述运动机构在如下两个状态之间切换：

黏附行走状态：各切换支架转动角度a，所述爪刺轮行走机构中的各爪刺轮与攀爬壁面脱离，所述履带行走机构中的主履带与各副履带贴附于攀爬壁面上，通过各副履带带动运动机构作黏附行走；

抓附行走状态：各切换支架在黏附行走状态的基础上分别逆向转动角度a，所述履带行走机构中的主履带与各副履带与攀爬壁面脱离，所述爪刺轮行走机构中的各爪刺轮抓附于攀爬壁面上，通过各爪刺轮的转动带动运动机构作抓附行走。

本发明的结构特点也在于：

所述基板中心位置处设有风机孔，在所述风机孔上安装一风机，通过启动所述风机使运动机构处于吸附行走状态。

四组结构相同的执行单元两两对称布设在所述基板的四角，各组执行单元的带轮轴两端分别由轴承支承在基板及切换支架上，所述带轮轴上自基板侧边向外依次同轴固装驱动电机从动齿轮、主履带带轮、副履带主动带轮与带轮轴齿轮，位于同侧的两组执行单元的主履带带轮之间通过主履带实现同步传动，构成主履带传动机构，副履带主动带轮通过副履带驱动装配在所述切换支架一端的副履带从动带轮转动，构成副履带传动机构，各带轮轴齿轮通过多个齿轮输出带动装配在所述切换支架另一端的爪刺轮转动，构成爪刺轮传动机构；