[发明专利]一种用于爬壁机器人的主动式爪刺足

说明书

本发明公开了一种用于爬壁机器人的主动式爪刺足，涉及爬壁机器人技术领域，包括用于支撑固定的足底座，足底座通过连接结构连接于机器人的腿部结构末端，各弹性梁平行设于足底座内，弹性梁前端呈悬臂状，由足底座前端开口伸出，末端固连至足底座的背板上，各爪刺分别固连于各弹性梁的前端；弹性梁前半部分的上表面和下表面均设有形状记忆合金。本发明利用形状记忆合金驱动实现爪刺的主动脱附功能和伸缩功能，增强机器人在粗糙壁面上的爬壁能力，有效避免爪刺的断裂损坏，提升了机器人在平地行走和爬壁等多种环境下的运动适应性，形状记忆合金重量轻、体积小，更利于实现爪刺足的小型化和轻量化。

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体涉及一种用于爬壁机器人的爪刺足结构。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人在生产业、建筑业等领域得到广泛应用，尤其常见用于协助或替代人类进行危险作业或在人类无法到达的区域进行作业。

爬壁机器人是机器人中常见的类型。传统的爬壁机器人利用电磁吸附、气压吸附等方法获得攀爬能力，已广泛应用于壁面检测与维护等应用场合。然而，电磁吸附的爬壁机器人只能在导磁材料表面爬行，采用被动式吸盘进行负压吸附的爬壁机器人难以在凹凸不平的粗糙壁面上保持气密性。针对自然界和人类生活环境中广泛存在的粗糙壁面，研究人员通过观察昆虫的腿部和爪刺足，借鉴它们的生理形态和结构特征，开展了爪刺式多足爬壁机器人的研究工作，并取得了一定的阶段性成果。

爪刺足作为爬壁机器人的核心部件，其结构设计的好坏将直接影响爬壁机器人的整体性能。现有的爬壁机器人一般将单个或多个爪刺并列排布固定在腿部结构的末端，通过腿部的交替运动实现攀爬动作。目前的多数爪刺足存在以下两点不足：(1)足部的爪刺通常需要外露才能勾住粗糙壁面的凸点完成向上攀爬，但是外露的爪刺却会引起平地上行走的不便，也就是说，难以同时良好的满足爬壁和平地行走两种不同的运动状态；(2)在攀爬时，微小的爪刺很容易嵌入到粗糙壁面内，由于缺乏有效的主动式脱附措施，被动的硬脱附常常会导致爪刺的变形，甚至断裂损坏。(3)现有的主动式爪刺足通常采用电机驱动，而电机的体积和重量较大，不利于爪刺足的小型化和轻量化。

通过专利和论文检索，存在以下已知的技术方案：

参考文献1：

《Biologically Inspired Climbing with a Hexapedal Robot》(M.J.Spenko,2008)；

参考文献2：

《Rapid Pole Climbing with a Quadrupedal Robot》(G.Clark Haynes,2009)；

参考文献3：

《爪刺式爬壁机器人仿生机理与系统研究》(刘彦伟,2015)。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上文献的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种用于爬壁机器人的主动式爪刺足。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种用于爬壁机器人的主动式爪刺足，包括用于支撑固定的足底座，所述足底座通过连接结构连接于所述机器人的腿部结构末端，各弹性梁平行设于所述足底座内，所述弹性梁前端呈悬臂状，由所述足底座前端开口伸出，末端固连至所述足底座的背板上，各爪刺分别固连于各所述弹性梁的前端；所述弹性梁前半部分的上表面和下表面均设有形状记忆合金。