[發明專利]一種切向力與法向力復合作用的攀爬機器人機構

有效

• 申請號: 202011456595.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112478007B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 何廣平;肖順;章杰;狄杰建;梁旭;蘇婷婷;黃燦
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: B62D55/075
• 分類號: B62D55/075;B62D55/065;B62D55/265
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

本發明公開一種切向力與法向力復合作用的攀爬機器人機構，涉及攀爬機器人技術領域，包括滾道龍骨、行走機構、吸附履帶組件、鉤刺履帶組件和連接機構；行走機構設于滾道龍骨兩端且位于滾道龍骨內側，吸附履帶組件設于滾道龍骨的外壁上，鉤刺履帶組件通過連接機構與滾道龍骨外側相連接。對攀附環境表面的適應性更強，攀附力穩定性更好；鉤刺履帶組件與吸附履帶之間采用連桿和萬向聯軸器連接，實現了鉤刺履帶組件與吸附履帶的同步運轉，鉤刺履帶組件的推拉動作，完成了切向摩擦力向攀附力的轉化，增加了攀附力的來源；可實時調控鉤刺履帶組件的轉角，利于適應多種任務要求；采用模塊化的設計，便于制造，維護，維修與更換。

技術領域

本發明涉及攀爬機器人技術領域，特別是涉及一種切向力與法向力復合作用的攀爬機器人機構。

背景技術

不同設施表面攀爬機器人在當代人類社會生產活動中，發揮著越來越重要的作用。這類機器人系統可用于大型設施表面檢測、表面清理、表面涂覆等作業，還可用于幫助完成重大設施的故障診斷、故障預警、狀態維護等，是代替人類在危險、復雜、狹窄等環境中完成一定作業任務的重要工具。

自然或人工環境中，不同設施表面的材料性質不同、表面形貌各異、環境濕度有別、表面附著物(緊致/松散、粘黏性、濕滑性等)狀態紛繁復雜，給攀爬機器人的穩定可靠攀附和移動作業，提出了很大的技術挑戰。為了提高攀爬機器人的攀附移動能力，針對不同的應用目的，國內外已經提出了較多不同攀爬機器人的設計方案。但是由于這些攀爬機器人通常是針對不同應用目的而開發研制的，已有攀爬機器人往往表現出適應環境變化的能力不足、攀附可靠性差、攀爬移動能力有限等方面的局限性。

專利《曲面自適應水下爬壁機器人》(申請號：CN201910124138.5)中提出了一種能適應曲面的水下永磁爬壁機器人，該機器人通過兩個磁吸附單元和兩個輔助磁輪實現吸附，鉸接的兩個主動輪使得機器人的曲面適應性好，但該機器人不能攀爬非鐵磁性表面，無法適應多種攀附環境。專利《一種負壓爬壁機器人》(申請號：CN201620080603.1)中提出了一種主動負壓爬壁機器人，采用電池供電抽出吸盤中的空氣實現吸附，結構簡單小巧，成本較低，但其負載能力較差，對電源的依賴性高，對攀附表面的平整度要求較高，對攀附環境表面的適應性差。專利《一種履帶式多吸盤的爬壁機器人及其爬行方法》(申請號：CN201210298064.5)中提出了一種履帶式主動負壓吸附爬壁機器人，該機器人采用獨立的常閉型電磁真空吸盤，各吸盤的真空源互不影響，但其控制系統較復雜，能源消耗較大，同樣無法適應多種攀附環境。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種切向力與法向力復合作用的攀爬機器人機構，改善攀爬機器人對攀附環境表面的適應性、增強攀附力穩定性、提高攀爬機器人的帶載能力、拓展攀爬機器人的作業應用范圍。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種切向力與法向力復合作用的攀爬機器人機構，包括滾道龍骨、行走機構、吸附履帶組件、鉤刺履帶組件和連接機構；所述行走機構設置于所述滾道龍骨兩側，所述吸附履帶組件設置于所述滾道龍骨的外壁上，所述鉤刺履帶組件通過所述連接機構與所述滾道龍骨外側相連接。

可選的，所述滾道龍骨包括底部直線軌道，所述底部直線軌道的兩端分別與一斜向上軌道的一端相連接，所述斜向上軌道的另一端與一圓弧軌道的一端相連接，兩個所述圓弧軌道的另一端之間設置有頂部直線軌道；所述頂部直線軌道與所述底部直線軌道之間設置有豎向的立柱。

可選的，所述吸附履帶組件包括多個吸盤和吸附皮帶；所述多個吸盤的閉口端與所述滾道龍骨活動連接，所述多個吸盤的開口端與所述吸附皮帶相連接，且所述多個吸盤的開口端貫穿所述吸附皮帶。

可選的，所述吸附皮帶上設置有多個通孔，每個所述通孔均設置有一所述吸盤。

可選的，所述吸盤頂部設置有一U型支架，所述U型支架的開口端位于兩側的內側壁上分別設置有一導輪，所述導輪與所述滾道龍骨的外壁的內側相接觸。