[發明專利]鉤爪式五足爬壁機器人及其運動步態方法

有效

• 申請號: 201710368416.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107323556B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 吉愛紅;江南
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種鉤爪式五足爬壁機器人，包括機身板（8）、安裝在機身板（8）中部的舵機控制板（6）和電池（7）、安裝在機身板（8）后側的尾巴（9）以及安裝在機身板（8）左右兩側的共四條腿關節（5）；腿關節（5）上安裝有足端結構（3）; 在機身質心位置同樣布置了一個足端結構（3）；其特征在于：

所述腿關節（5）由腿部第一前桿、腿部第二前桿、腿部后桿（17）、擺腿舵機（2）和拉伸舵機（4）組成；其中擺腿舵機（2）安置在機身板（8）上,腿部第一前桿的第一端安裝于擺腿舵機（2）的輸出軸上，腿部第二前桿的第一端鉸接于機身板（8）上，腿部后桿（17）的內端分別鉸接于腿部第一前桿的第二端、腿部第二前桿的第二端，拉伸舵機（4）安裝于腿部后桿（17）的外端；

所述足端結構（3）包括通過固定帽（10）與腿部后桿（17）相連的腳關節基體（11）， 還包括3-6個沿腳關節基體（11）周向均勻分布的柔性腳掌及連接結構；

每個柔性腳掌及連接結構均由一個柔性腳掌基體（15）、一個腳掌連接架（14）、一根鋼絲線（13）、一根腳部彈力線（12）組成；腳掌連接架（14）下端與柔性腳掌基體（15）的后端相固定；腳掌連接架（14）上由外向內依次設置有第一孔、第二孔、第三孔共三個孔；其中腳掌連接架（14）通過第二孔與腳關節基體（11）通過銷軸結構相連接；鋼絲線（13）的第一端與腳掌連接架（14）的第一孔相連，鋼絲線（13）的第二端穿過腳關節基體（11）的定位孔后與拉伸舵機（4）的輸出軸相連；腳部彈力線（12）的第一端與腳掌連接架（14）的第三孔相連，腳部彈力線的第二端與腳關節基體（11）的連接孔相連接；柔性腳掌基體（15）前端設有若干突出的柔性矩形條，每個柔性矩形條的末端均安裝有向內側傾斜的鉤爪（16）。

2.根據權利要求1所述的鉤爪式五足爬壁機器人的運動步態方法，其特征在于：

在足端結構（3）處于初始狀態時，彈力線（12）拉住腳掌連接架第三孔使得柔性腳掌基體（15）向下傾斜，通過柔性腳掌基體（15）末端鉤爪（16）與接觸表面作用產生抓附力完成抓附，此時足端結構（3）處于抓附狀態；在機器人運動過程中，拉伸舵機（4）通過拉動鋼絲線（13）帶動柔性腳掌基體（15）抬起，足端結構（3）處于脫附狀態，此時彈力線（12）處于拉伸狀態；當拉伸舵機反向旋轉時腳掌連接架（14）帶著柔性腳掌基體（15）在彈力線（12）的作用下回到初始狀態；

機器人在開始狀態時機身側邊四足和質心位置的足均處于抓附狀態；機身側邊四足依次完成一次單足前進；所述的一次單足前進是指機器人的足端結構（3）在拉伸舵機（4）的驅動下完成脫附，此時擺腿舵機（2）擺動使得腿關節（5）帶動足端結構（3）向前移動到固定位置后再在拉伸舵機（4）的驅動下完成抓附；

此時機身側邊四足處于抓附狀態，機身質心位置的足端結構（3）在拉伸舵機（4）的驅動下完成脫附，這時機身側邊控制四個腿關節（5）的擺腿舵機（2）向之前運動方向相反的方向擺動使得機器人整體向前移動，前進動作完成之后，機身質心位置的足端結構（3）在拉伸舵機（4）的驅動下完成抓附，機器人完成一個步態周期。