[发明专利]一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构

说明书

本发明公开一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，涉及攀爬机器人技术领域，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；行走机构设于滚道龙骨两端且位于滚道龙骨内侧，吸附履带组件设于滚道龙骨的外壁上，钩刺履带组件通过连接机构与滚道龙骨外侧相连接。对攀附环境表面的适应性更强，攀附力稳定性更好；钩刺履带组件与吸附履带之间采用连杆和万向联轴器连接，实现了钩刺履带组件与吸附履带的同步运转，钩刺履带组件的推拉动作，完成了切向摩擦力向攀附力的转化，增加了攀附力的来源；可实时调控钩刺履带组件的转角，利于适应多种任务要求；采用模块化的设计，便于制造，维护，维修与更换。

技术领域

本发明涉及攀爬机器人技术领域，特别是涉及一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构。

背景技术

不同设施表面攀爬机器人在当代人类社会生产活动中，发挥着越来越重要的作用。这类机器人系统可用于大型设施表面检测、表面清理、表面涂覆等作业，还可用于帮助完成重大设施的故障诊断、故障预警、状态维护等，是代替人类在危险、复杂、狭窄等环境中完成一定作业任务的重要工具。

自然或人工环境中，不同设施表面的材料性质不同、表面形貌各异、环境湿度有别、表面附着物(紧致/松散、粘黏性、湿滑性等)状态纷繁复杂，给攀爬机器人的稳定可靠攀附和移动作业，提出了很大的技术挑战。为了提高攀爬机器人的攀附移动能力，针对不同的应用目的，国内外已经提出了较多不同攀爬机器人的设计方案。但是由于这些攀爬机器人通常是针对不同应用目的而开发研制的，已有攀爬机器人往往表现出适应环境变化的能力不足、攀附可靠性差、攀爬移动能力有限等方面的局限性。

专利《曲面自适应水下爬壁机器人》(申请号：CN201910124138.5)中提出了一种能适应曲面的水下永磁爬壁机器人，该机器人通过两个磁吸附单元和两个辅助磁轮实现吸附，铰接的两个主动轮使得机器人的曲面适应性好，但该机器人不能攀爬非铁磁性表面，无法适应多种攀附环境。专利《一种负压爬壁机器人》(申请号：CN201620080603.1)中提出了一种主动负压爬壁机器人，采用电池供电抽出吸盘中的空气实现吸附，结构简单小巧，成本较低，但其负载能力较差，对电源的依赖性高，对攀附表面的平整度要求较高，对攀附环境表面的适应性差。专利《一种履带式多吸盘的爬壁机器人及其爬行方法》(申请号：CN201210298064.5)中提出了一种履带式主动负压吸附爬壁机器人，该机器人采用独立的常闭型电磁真空吸盘，各吸盘的真空源互不影响，但其控制系统较复杂，能源消耗较大，同样无法适应多种攀附环境。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，改善攀爬机器人对攀附环境表面的适应性、增强攀附力稳定性、提高攀爬机器人的带载能力、拓展攀爬机器人的作业应用范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；所述行走机构设置于所述滚道龙骨两侧，所述吸附履带组件设置于所述滚道龙骨的外壁上，所述钩刺履带组件通过所述连接机构与所述滚道龙骨外侧相连接。

可选的，所述滚道龙骨包括底部直线轨道，所述底部直线轨道的两端分别与一斜向上轨道的一端相连接，所述斜向上轨道的另一端与一圆弧轨道的一端相连接，两个所述圆弧轨道的另一端之间设置有顶部直线轨道；所述顶部直线轨道与所述底部直线轨道之间设置有竖向的立柱。

可选的，所述吸附履带组件包括多个吸盘和吸附皮带；所述多个吸盘的闭口端与所述滚道龙骨活动连接，所述多个吸盘的开口端与所述吸附皮带相连接，且所述多个吸盘的开口端贯穿所述吸附皮带。

可选的，所述吸附皮带上设置有多个通孔，每个所述通孔均设置有一所述吸盘。

可选的，所述吸盘顶部设置有一U型支架，所述U型支架的开口端位于两侧的内侧壁上分别设置有一导轮，所述导轮与所述滚道龙骨的外壁的内侧相接触。