[發明專利]一種模塊化的柔性爬墻機器人

有效

• 申請號: 201811153564.3
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109455242B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 鄒俊;焦中棟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B62D57/032
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種模塊化的柔性爬墻機器人。本發明包括四個腳模塊、四個伸縮模塊和四個連接模塊，每個連接模塊由三塊兩兩相鄰且兩兩垂直的安裝板固定連接構成，連接模塊底面固定連接一腳模塊，每相鄰兩個連接模塊之間通過伸縮模塊連接，使得四個伸縮模塊和四個連接模塊沿環形軸向交替連接構成方形結構；伸縮模塊由順時針扭轉執行器和逆時針扭轉執行器對接組成，扭轉執行器的側邊曲面密封包圍連接在上底面和下底面周圍之間，使得整個扭轉執行器形成密封氣室；腳模塊主要由增設了吸盤與吸盤硅膠管的扭轉執行器組成。本發明可以分別采用行走步態、蠕動步態、旋轉步態多種運動模式，在柔順性、靈活性、承受沖擊能力方面比傳統機器人有了較大改進。

技術領域

本發明屬于柔性機器人領域，具體涉及一種模塊化的柔性爬墻機器人。

背景技術

傳統的剛體爬墻機器人，在工作中可能會在玻璃墻面上留下劃痕，工作中掉落下來容易損壞，而軟體機器人由于自身固有的柔性，能承受較大的沖擊，可以彌補現有剛體爬墻機器人的不足。針對以上情況，有必要研究一種新型的柔性爬墻機器人來解決這些問題。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供了一種模塊化的柔性爬墻機器人，用于清理玻璃墻面或在玻璃墻面上運送物體。

本發明采用的技術方案如下：

本發明包括四個腳模塊、四個伸縮模塊和四個連接模塊，每個連接模塊主要由三塊兩兩相鄰且兩兩垂直的安裝板固定連接構成；每個連接模塊中，其中一塊安裝板水平布置，另外兩塊安裝板豎直布置；每個連接模塊中水平布置的安裝板底面固定連接一腳模塊，每相鄰兩個連接模塊的一塊豎直布置的安裝板之間通過伸縮模塊連接，從而使得四個伸縮模塊和四個連接模塊沿環形軸向交替連接構成方形結構。

所述伸縮模塊主要由順時針扭轉執行器和逆時針扭轉執行器通過各自的下底面對接組成，順時針扭轉執行器的下底面和逆時針扭轉執行器的下底面均安裝有大連接片，順時針扭轉執行器的上底面和逆時針扭轉執行器的上底面均安裝有小連接片。

所述扭轉執行器包括上底面、側邊曲面和下底面，上底面尺寸小于下底面尺寸，側邊曲面密封包圍連接在上底面和下底面周圍之間，使得整個扭轉執行器形成密封氣室，上底面中間設有一個孔，氣室硅膠管插裝連接于孔。

所述腳模塊主要由增設了吸盤與吸盤硅膠管的扭轉執行器組成，扭轉執行器上底面中間增設了另一個孔，吸盤硅膠管插裝連接于另一個孔，扭轉執行器下底面中間增設有一個孔，吸盤安裝于下底面開孔位置處。

所述氣室硅膠管連接到外部氣源，氣室硅膠管與氣源連接后，對氣室抽真空，扭轉執行器的側邊曲面正向扭轉同時帶動上底面和下底面之間的距離變近，即使得扭轉執行器邊旋轉邊降低高度，氣源對氣室充氣后，側邊曲面反向扭轉同時帶動上底面和下底面之間的距離變遠，即使得扭轉執行器邊旋轉邊增加高度；所述順時針扭轉執行器的側邊曲面沿順時針方向扭轉，逆時針扭轉執行器的側邊曲面沿逆時針方向扭轉。

所述吸盤硅膠管連接到外部氣源，吸盤硅膠管與氣源連接后，對吸盤和接觸面之間抽真空，吸盤對接觸面的抓取力增大，氣源對吸盤充氣后，吸盤和接觸面之間氣壓恢復大氣壓，吸盤對接觸面的抓取力減小。

每塊所述的安裝板中間均開有一個大孔，腳模塊的氣室硅膠管和吸盤硅膠管均從水平布置的安裝板的大孔穿出連接到外部氣源，伸縮模塊的氣室硅膠管從豎直布置的安裝板的大孔穿出；安裝板四個角均開有一個小孔用于螺栓穿過，四只腳模塊和四個伸縮模塊通過螺栓固定于安裝板上。

所述小連接片與大連接片均為四個角開有螺紋孔的正方形環狀結構，四個角分別開有一個小孔，螺栓從小孔穿過，小連接片通過螺栓與連接模塊相連，順時針扭轉執行器和逆時針扭轉執行器通過穿過大連接片小孔的螺栓相連。

柔性爬墻機器人可以采用行走步態、蠕動步態在墻面上向前、向后、向左、向右運動；爬墻機器人可以采用旋轉步態在墻面上順時針旋轉、逆時針旋轉。