[實(shí)用新型]一種爬壁機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720344517.1
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN206781909U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王苗苗
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司44254
• 代理人: 李肇偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)

爬壁機(jī)器人在機(jī)器人領(lǐng)域中作為一種特殊的移動(dòng)機(jī)器人受到越來越多的重視。為了在壁面環(huán)境中執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，爬壁機(jī)器人必須具有兩個(gè)基本功能：壁面吸附功能和移動(dòng)功能。目前，壁面吸附主要采用真空吸附和磁吸附兩種方式；移動(dòng)功能則大多以輪式、履帶式和足式三種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由于每種吸附方式和移動(dòng)機(jī)構(gòu)都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，爬壁機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案必須根據(jù)具體的作業(yè)要求來制定。

近幾年，隨著反恐斗爭工作的開展，公安、武警部門需要一種吸附可靠、行走迅速和噪音小的偵察爬壁機(jī)器人。國內(nèi)外能夠?qū)崿F(xiàn)類似作業(yè)要求的爬壁機(jī)器人，多采用兩足微小型真空吸附的結(jié)構(gòu)形式，如Crawler、F lipper[6]、ROBN和Hybrid hip robot，這些機(jī)器人采用基于仿生遠(yuǎn)離的行走方式，能像自然界中的蠕蟲一樣爬行，就機(jī)構(gòu)的構(gòu)型而言，上述爬壁機(jī)器人分別為：RR PRR(Crawler)、RRRR(Flip-p er)、RRRRR(ROBIN)、RRRPR(Hybrid hip robot)。Crawler機(jī)構(gòu)有5個(gè)自由度，由3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)足部的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)R來實(shí)現(xiàn)抬腳和調(diào)整足部姿態(tài)，另一個(gè)電機(jī)通過齒輪齒條及凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一路輸入，三路輸出，即依次驅(qū)動(dòng)移動(dòng)關(guān)節(jié)P及兩腿部鉛垂向關(guān)節(jié)R實(shí)現(xiàn)機(jī)器人伸縮行走及平面轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕且所需的吸附力矩小，缺點(diǎn)在于移動(dòng)速度慢。Flipper機(jī)構(gòu)有4個(gè)自由度，由4個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中兩個(gè)電機(jī)用于實(shí)現(xiàn)抬腳和調(diào)整足部姿態(tài)，另兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)腿部鉛垂向關(guān)節(jié)R和腰部水平向關(guān)節(jié)R′實(shí)現(xiàn)直線行走及平面轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人能以翻滾形式實(shí)現(xiàn)快速的平面行走或跨越交叉面，但此時(shí)機(jī)器人需要吸盤提供大吸力來維持壁面行走時(shí)所需的吸附力矩，此外，翻轉(zhuǎn)過程中機(jī)器人占據(jù)的空間較大。Hybrid hip robot機(jī)構(gòu)則是二者的結(jié)合，具有5個(gè)自由度。由4個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其中兩個(gè)電機(jī)用于實(shí)現(xiàn)抬腳和調(diào)整足部姿態(tài)，左腿的一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)腿部鉛垂向關(guān)節(jié)R實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，右腿的另一個(gè)電機(jī)通過絲杠傳動(dòng)和滑槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一路輸入和兩路輸出，即依次驅(qū)動(dòng)移動(dòng)關(guān)節(jié)P及轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)R實(shí)現(xiàn)機(jī)器人伸縮行走及翻滾運(yùn)動(dòng)，不足是行走速度慢。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種爬壁機(jī)器人，利用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，減小了吸附力矩及行走與跨越過程中所占據(jù)的空間，該機(jī)器人移動(dòng)靈活，具有較強(qiáng)的行走和跨交叉面能力。

為達(dá)到上述目的，一種爬壁機(jī)器人，包括左大臂、左中架、左吸附裝置、右大臂、右中架、右吸附裝置和驅(qū)動(dòng)裝置；左中架的上端通過左樞接軸樞接在左大臂的下端，左吸附裝置設(shè)在左中架的下端；右中架的上端通過右樞接軸樞接在右大臂的下端，右吸附裝置設(shè)在右中架的下端；驅(qū)動(dòng)裝置連接在左大臂與右大臂之間；左大臂上設(shè)有驅(qū)動(dòng)左樞接軸旋轉(zhuǎn)的左驅(qū)動(dòng)裝置，在右大臂上設(shè)有驅(qū)動(dòng)右樞接軸的右驅(qū)動(dòng)裝置。

上述結(jié)構(gòu)，通過左右吸附裝置讓爬壁機(jī)器人吸附在壁面上。如需要在壁面上行走，先松開右吸附裝置，然后同時(shí)啟動(dòng)主動(dòng)裝置和右驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)右大臂、右中架和右吸附裝置先前擺動(dòng)，同時(shí)右驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)右樞接軸旋轉(zhuǎn)，通過右樞接軸帶動(dòng)右中架和右吸附裝置擺動(dòng)；停止驅(qū)動(dòng)裝置和右驅(qū)動(dòng)裝置后啟動(dòng)左驅(qū)動(dòng)裝置，左驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)左中架和左吸附裝置擺動(dòng)，讓右吸附裝置與壁面接觸，停止右驅(qū)動(dòng)裝置，啟動(dòng)右吸附裝置，讓右吸附裝置吸附在壁面上，然后松開左吸附裝置，啟動(dòng)右驅(qū)動(dòng)裝置，右驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)右中架和右吸附裝置反方向擺動(dòng)，讓右大臂、右中架和右吸附裝置在同一直線上，停止右驅(qū)動(dòng)裝置后啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，通過驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)左大臂、左中架和左吸附裝置向前擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置停止后啟動(dòng)右驅(qū)動(dòng)裝置，在右驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，右大臂向前擺動(dòng)讓左吸附裝置與壁面接觸，啟動(dòng)左吸附裝置，讓左吸附裝置吸附到壁面上，然后松開右吸附裝置，啟動(dòng)左驅(qū)動(dòng)裝置，讓左大臂、左中架和左吸附裝置在同一直線上，左驅(qū)動(dòng)裝置停止后啟動(dòng)右驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)裝置，讓右大臂、右中架和右吸附裝置在同一直線上。如要繼續(xù)前行，重復(fù)上述步驟。這樣，減小了吸附力矩及行走與跨越過程中所占據(jù)的空間，該機(jī)器人移動(dòng)靈活，具有較強(qiáng)的行走和跨交叉面能力。

進(jìn)一步的，所述的左大臂包括兩個(gè)相互平行的左大臂板和設(shè)在左大臂板之間的左驅(qū)動(dòng)固定架，左驅(qū)動(dòng)固定架的截面呈U形；所述的右大臂包括兩個(gè)相互平行的右大臂板和設(shè)在右大臂板之間的右驅(qū)動(dòng)固定架，右驅(qū)動(dòng)固定架的截面呈U形。該結(jié)構(gòu)可減輕左右大臂的重量，加工也方便，而且強(qiáng)度高。