[实用新型]适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人

说明书

本实用新型公开了一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间的技术问题。所采取的技术方案是，包括机身，四个多姿态快速转换仿生单腿模块，四个主动黏‑脱附脚爪机构，四个主动黏‑脱附脚爪机构的末端均设置仿生脚趾黏附单元。优点，通过差动齿轮传动机构实现了多种姿态、步态转换机构，将大腿旋转关节与抬腿关节结合，提高了机器人的腿部运动灵活度，通过主动黏‑脱附脚爪机构实现快速脱附和步态转换，使其适应多种特殊姿态和运动步态，具备在复杂狭小空间的通过及运动能力。

技术领域

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，特别是涉及一种适应空间站微重力环境中狭小空间的仿生爬壁机器人。

背景技术

仿生爬壁机器人作为仿生学在机器人方向上的重要应用，一直是国内外研究的热点。而人类太空开发的热潮和我国载人航天工程空间站建设的完成，使得与空间站安全可靠运行相关的在轨服务需求日益迫切，在轨任务内容也日趋清晰、多样和复杂，如宇航员无法到达的狭小空间的检测、为航天员作业提供辅助支持等，基于节省航天器成本、减小航天员工作风险、增强空间作业工作能力等方面考虑，这些任务需求迫切需要开展一种能够在空间站微重力环境下一些复杂狭小的空间进行稳定爬行的四足机器人，这将成为航天竞争中的巨大优势。

目前国内外的研究机构研制出各类爬壁机器人，主要是基于在重力环境下工作的，且这些爬壁机器人采用的大多是磁吸附、压力式吸附原理，针对性较强，只适用于某种特定任务，较难通用化。

空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间。由于特殊黏-脱附运动机制，爬壁黏附机器人往往运动速度缓慢，很难进行快速运动。另外，空间站环境下宇航员进行维修等任务的难度和风险很大，要求机器人结构具有大稳定性，维修具有大便利性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间的技术问题。

本实用新型的目的是提供一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，以解决上述现有爬壁机器人存在的问题及应对航天环境对爬壁机器人的特殊任务需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，包括机身，在机身上的多姿态快速转换仿生腿模块，多姿态快速转换仿生腿模块包括设置在机身两侧两两对称设置四个多姿态快速转换仿生单腿模块，在四个多姿态快速转换仿生单腿模块的自由端均设置主动黏-脱附脚爪机构，在四个主动黏-脱附脚爪机构的末端均设置仿生脚趾黏附单元；

四个多姿态快速转换仿生单腿模块均包括与机身连接的差动齿轮传动机构，与差动齿轮传动机构转动相连大腿杆，通过锥齿轮传动机构与大腿杆相连的小腿杆。

目前，黏附机器人的腿结构多采用舵机直连的方式，且一个舵机只能完成单个自由度。但应对机器人航天工程的需求，这种方式承载力小、传动精度低、传递扭矩小、安全系数低。采用锥齿轮传动，增加了刚度和承载力，可保证更高精度；同时，利用差动齿轮系统完成多个自由度，且结构紧凑、外尺寸小。