[實(shí)用新型]一種四足攀爬機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220477401.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN202847865U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王潤孝;張曉宇;馮華山;苗新聰;宋可清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說,涉及一種具有攀爬能力的仿生四足機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生活中機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用日益增多。攀爬機(jī)器人是應(yīng)用較為廣泛的機(jī)器人之一，并且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。在民用領(lǐng)域中，高塔檢修、環(huán)境監(jiān)測、樹木防病蟲害、電線架設(shè)和檢修、路燈維修和更換等高空作業(yè)中，攀爬機(jī)器人可以替代人進(jìn)行此類危險(xiǎn)作業(yè)；在軍用領(lǐng)域中，可在戰(zhàn)場上用于隱蔽偵查和物資運(yùn)送等任務(wù)。現(xiàn)有的攀爬機(jī)器人有伸縮式、翻轉(zhuǎn)式、繞爬式，但這些攀爬方式存在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性差，身體各部分的活動(dòng)范圍較小，爬行負(fù)載小和能量利用率低的問題。

發(fā)明專利CN101695835A中公開了一種智能翻轉(zhuǎn)式的攀爬機(jī)器人，該機(jī)器人具有夾緊手爪、旋轉(zhuǎn)臂和翻轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，使用翻轉(zhuǎn)式攀爬方式。但由于夾緊手爪是主動(dòng)夾緊方式，故一部分能量浪費(fèi)在提供的夾緊力方面。在專利CN101492073A中描述了一種遙控爬桿爬繩機(jī)器人，該機(jī)器人具有上自鎖機(jī)架和下自鎖機(jī)架，可以將機(jī)器人自鎖在桿體上，但自鎖的驅(qū)動(dòng)力是由自鎖電機(jī)提供，不是靠自身重力作用實(shí)現(xiàn)自鎖。

現(xiàn)有公開的文獻(xiàn),“A?Climbing?Parallel?Robot”論文中提出了一種攀爬機(jī)器人，機(jī)器人具有一種多功能夾持裝置，可以使機(jī)器人在管道內(nèi)、管道外、金屬塔架上攀爬，但夾持裝置是主動(dòng)夾緊方式，故需要提供額外的能量用于夾緊。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，克服其攀爬時(shí)爬行負(fù)載小、能量利用率低的問題，本實(shí)用新型提出一種四足攀爬機(jī)器人；通過模仿樹懶的體形結(jié)構(gòu)及攀爬樹木方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人抱住桿體進(jìn)行攀爬的結(jié)構(gòu)。機(jī)器人攀爬桿體時(shí)，根據(jù)桿體直徑大小產(chǎn)生傾斜角度，手部和足部與桿體之間存在相互作用的壓力，產(chǎn)生摩擦力使機(jī)器人在自身重力作用下自鎖在桿體上，不需要特殊的夾緊機(jī)構(gòu)，可節(jié)省能量消耗，提高機(jī)器人能量利用率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:四足攀爬機(jī)器人由軀干、上肢、下肢組成，包括軀干側(cè)板、軀干橫板、手部、腕部舵機(jī)、前臂、肘部舵機(jī)、后臂、肩部舵機(jī)、髖部舵機(jī)、大腿、膝部舵機(jī)、小腿、足部、舵機(jī)套、楔形塊、驅(qū)動(dòng)軸，

所述軀干側(cè)板為兩個(gè)相互平行呈拱形板件，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的軀干橫板平行等距位于兩軀干側(cè)板之間，且與軀干側(cè)板垂直固連；肩部舵機(jī)位于兩軀干側(cè)板上部外側(cè)，通過舵機(jī)套和楔形塊與軀干側(cè)板固連；肘部舵機(jī)通過后臂與肩部舵機(jī)連接；腕部舵機(jī)位于手部和前臂之間；前臂的一端通過舵機(jī)套與肘部舵機(jī)固連，另一端與腕部舵機(jī)固連；兩個(gè)髖部舵機(jī)位于軀干側(cè)板下部的內(nèi)側(cè)，大腿位于髖部舵機(jī)和膝部舵機(jī)之間；小腿前端與足部連接，后部和膝部舵機(jī)固連；肩部轉(zhuǎn)動(dòng)副在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，肘部和腕部轉(zhuǎn)動(dòng)副在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，髖部和膝部轉(zhuǎn)動(dòng)副在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述后臂為兩個(gè)相同的凹形板件，端部和底面中間部位均布安裝孔，外部底面相互垂直連接；

所述前臂為兩個(gè)相同且同側(cè)向連接部位傾斜的凹形板件，端部和底面中間部位均布安裝孔，外部底面互相貼合連接；

所述手部為兩個(gè)相同的弧形桿件，兩個(gè)桿件的一端分別設(shè)有豎向連接孔；

所述大腿為兩個(gè)相同的凹形板件，兩端部和底面中間部位均布安裝孔，外部底面互相貼合連接，大腿的一端與髖部舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸連接，另一端與膝部舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸連接；

所述小腿為兩個(gè)寬窄不同的凹形板件，兩端部和底面中間部位均布安裝孔，兩個(gè)凹形板件底面相貼合連接，小腿的一端與足部固連，另一端通過舵機(jī)套與膝部舵機(jī)固連；

所述足部為兩個(gè)相同的弧形桿件，兩個(gè)桿件的一端分別設(shè)有豎向連接孔。

所述楔形塊的角度為8-12°。

所述前臂兩凹形板件側(cè)向夾角為75-80°。

本實(shí)用新型的有益效果是:四足攀爬機(jī)器人,包括軀干、上肢、下肢、手部和足部，肩部舵機(jī)位于兩軀干側(cè)板上部，肘部舵機(jī)通過后臂與肩部舵機(jī)連接；腕部舵機(jī)位于手部和前臂之間；髖部舵機(jī)位于兩軀干側(cè)板下部的內(nèi)側(cè)，大腿位于髖部舵機(jī)和膝部舵機(jī)之間；小腿與足部和膝部舵機(jī)固連。肩部轉(zhuǎn)動(dòng)副在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，肘部和腕部轉(zhuǎn)動(dòng)副在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，髖部和膝部轉(zhuǎn)動(dòng)副在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過模仿動(dòng)物的體形結(jié)構(gòu)及攀爬樹木方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人抱住桿體進(jìn)行攀爬的結(jié)構(gòu)。當(dāng)本攀爬機(jī)器人抱住桿體時(shí)，根據(jù)桿體直徑大小產(chǎn)生一定角度的傾斜，使手部和足部與桿體之間有相互作用的壓力，以產(chǎn)生足夠的摩擦力使機(jī)器人能夠在自身重力作用下自鎖在桿體上，而不需要特殊的夾緊機(jī)構(gòu)，從而節(jié)省能量消耗，提高機(jī)器人能量利用率。

附圖說明