[發明專利]一種關節式自適應爬管機器人

在審

• 申請號: 202011048137.6
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112158272A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 侯宇;金子涵;王強
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B62D57/024
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 范國剛

本發明公開了一種關節式自適應爬管機器人，包括結構完全相同并且對稱設置的左上肢和右上肢、上部軀干、下部軀干和足部,左上肢和右上肢均為末端帶機械手爪的活動機械臂，并且分別通過左右肩關節與上部軀干相連；下部軀干和上部軀干之間通過銷軸連接形成轉動副，下部軀干的腰部機構由直流電機、諧波減速器、帶輪、法蘭軸承、斜支架組成一個可使兩個軀干之間發生相對轉動的機構；足部的尾部固定板與下部軀干之間通過螺釘固定連接在一起，由電動推桿、伸縮固定塊、兩條腿、伸縮桿以及彈性塊來組成一個兩條腿可以同時張開和閉合的機構。在腰部機構、左上肢、右上肢以及足部的運動作用下，本發明的爬管機器人具有良好的攀爬能力自適應能力。

技術領域

本發明涉及施機器人技術領域，具體為一種關節式自適應爬管機器人。

背景技術

隨著現代社會的快速發展，機器人產業已經逐步滲透到了各個領域中，越來越多的人工作業由機器人作業來替代。各類高空管道或輸電線路在維護和清理雜物時通常危險系數高，容易發生事故，造成生命和財產損失。目前，有關爬管機器人的移動方式主要有蠕動式、螺旋式、滾動式、交替攀爬等，但是普遍存在一些缺點，如：越障能力差，很難通過交叉管道和彎管，負載能力差，運動不穩定，適應能力差以及對管道直徑的要求太高等。

現有技術中，中國專利申請CN 105729487 A公開了一種抱式礦用提升機巡檢機器人，通過軀干的曲柄滑塊機構來帶動上下兩個機械爪交替抱緊管道，雖然結構簡單，但是該機器人只能攀爬直管且無法翻越法蘭盤等障礙，適應能力較差；又如中國專利申請CN108583713 A公開了一種仿生立木攀爬機器人，通過若干彈簧連接組成柔性軀干來帶動上下兩個機械爪實現攀爬，但是其機械爪結構簡單，且整個機構穩定性較差，無法適應復雜多變的管道情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工作穩定性好、越障能力強、能攀爬直管、彎管并且能對管道直徑的變化和其表面狀況有較好適應性、能攜帶一定負載的關節式自適應爬管機器人。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種關節式自適應爬管機器人，包括上部軀干、下部軀干、足部、左上肢、右上肢,所述左上肢與所述右上肢對稱連接在所述上部軀干兩邊,所述上部軀干是一個左右對稱的結構，所述上部軀干包括兩個相同的T字型軀干板以及將其連接在一起的軀干底板和軀干頂板，所述上部軀干還包括兩個與所述左上肢和所述右上肢相連接的旋轉關節、兩個相同的直流伺服電機、電機固定板、聯軸器、方形座軸承以及軸承座固定板，所述軀干頂板和所述軀干底板都通過銷釘連接在所述T字型軀干板上，所述旋轉關節一端通過所述方形座軸承固定后插入到所述聯軸器中，所述聯軸器的同一端與所述直流伺服電機的輸出軸相連，所述直流伺服電機與所述聯軸器之間放有電機固定板，所述電機固定板的左右兩側分別通過兩個銷釘固定在T字型軀干板上，所述方形座軸承下方通過所述軸承座固定板固定，所述軸承座固定板左右兩側分別通過銷釘固定在T字型軀干板上，所述下部軀干包括腰部旋轉機構和下部連接板，所述腰部旋轉機構和所述下部連接板之間通過連接臂相連，所述連接臂上端與所述腰部旋轉機構通過兩個銷軸連接在一起，所述連接臂下端通過螺釘與所述下部連接板固定連接在一起，所述下部連接板中間部分開有矩形槽，且所述矩形槽內固定有所述足部。

優選的，所述腰部旋轉機構包括諧波減速器，第一皮帶輪、皮帶、第二皮帶輪、支架、第一擺桿、第二擺桿、第一法蘭軸承、法蘭螺釘、斜支架、腰部伺服電機以及伺服電機固定板，所述支架上端與所述上部軀干的所述軀干底板通過螺釘固定連接，所述腰部伺服電機通過所述伺服電機固定板固定在所述斜支架上，腰部伺服電機輸出軸一端與所述第二皮帶輪相連接，所述第一皮帶輪與所述第二皮帶輪通過所述皮帶構成一個帶傳動的裝置，所述第一皮帶輪的一端與所述諧波減速器的輸出軸相連，所述諧波減速器通過六個螺釘固定在所述支架左端，所述諧波減速器遠離所述第一皮帶輪的一端與所述第一擺桿連接，所述第一法蘭軸承通過所述法蘭螺釘連接在所述支架的右側，且所述第一法蘭軸承與所述諧波減速器同軸心，所述第一法蘭軸承的另一端與所述第二擺桿連接，所述第一擺桿和所述第二擺桿分別通過兩個法蘭銷軸與所述斜支架連接。