[發明專利]一種管樁爬壁機器人的仿生腿結構

在審

• 申請號: 202011460331.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112393057A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 趙潤澤;朱晉;呂輝;張穎男
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;B62D57/032;F16L101/30
• 代理公司: 南京千語知識產權代理事務所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰;祁文彥

本發明公開了一種管樁爬壁機器人的仿生腿結構，包括1號舵機、股節、2號舵機、脛節、3號舵機、踝節、4號舵機和仿生足，股節、脛節和踝節都具有兩個連接端，分別為固定連接端和轉動連接端，仿生足具有兩個連接端，一端用于連接舵機，另一端用于連接摩擦底塊；本發明的仿生腿結構，通過4個舵機，具有4個運動自由度，1號舵機使腿能夠前后擺動，實現機器人的前后運動；2號舵機、3號舵機可以改變腿部的伸展?收縮角度，從而控制機器人整體的占用空間；4號舵機直接控制仿生足底部相對管樁內壁的角度，能夠滿足仿生腿在空間內進行4個自由度轉動的功能，使管樁爬壁機器人能類似動物用擺動腿部的方式運動。

技術領域

本發明涉及爬壁機器人技術領域，具體涉及一種管樁爬壁機器人的仿生腿結構。

背景技術

現有的采用機器人檢測混凝土管樁樁身完整性方法存在許多不足，例如天津大學研制的“一種管道內部缺陷掃描機器人”、中國地質大學(北京)研制的“一種用于管道梯度方位測量掃描的機器人”，均采用了傳統的驅動輪或履帶方式進行運動，而不是仿生運動，故自適應功能不足。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中驅動輪或履帶自適應能力差，不適用于管樁爬壁機器人在管道內行走的技術問題，提供了一種管樁爬壁機器人的仿生腿結構，能夠應用于管樁爬壁機器人，使管樁爬壁機器人能在混凝土管樁內壁實現自主移動。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現：

一種管樁爬壁機器人的仿生腿結構，包括1號舵機、股節、2號舵機、脛節、3號舵機、踝節、4號舵機和仿生足，股節、脛節和踝節都具有兩個連接端，分別為固定連接端和轉動連接端，仿生足具有兩個連接端，一端用于連接舵機，另一端用于連接摩擦底塊；每個舵機的轉軸一端均連接有一個舵盤，1號舵機的舵盤連接在股節的轉動連接端，股節的固定連接端與2號舵機固定連接，2號舵機的舵盤連接在脛節的轉動連接端，脛節的固定連接端與3號舵機固定連接，3號舵機的舵盤轉動連接在踝節的轉動連接端，踝節的固定連接端與4號舵機固定連接，4號舵機的舵盤連接在仿生足的一端。

1號舵機固定安裝在機器人核心板上，1號舵機舵盤與股節連接，輸出扭矩帶動股節轉動；2號舵機安裝在股節上，受1號舵機的轉動控制，2號舵機的舵盤與脛節連接，輸出扭矩帶動脛節轉動；3號舵機安裝在脛節上，受2號舵機的轉動控制，3號舵機的舵盤與踝節連接，輸出扭矩帶動踝節轉動；4號舵機安裝在踝節上，受3號舵機的轉動控制，4號舵機的舵盤與仿生足轉動連接，輸出扭矩帶動仿生足轉動，4號舵機轉動時可帶動仿生足的接觸角度與地面或管壁面相適應。1號舵機、2號舵機、3號舵機、4號舵機提供了4個運動自由度，實現了仿生腿在空間中的自由運動。

優選地，舵機通過螺釘/螺栓固定連接在股節、脛節或踝節的固定連接端，舵機能拆卸更換。

優選地，仿生足連接舵機的一端具有兩個相對設置的側板，股節、脛節和踝節的轉動連接端均具有兩個相對設置的側板，一側板上開設有安裝舵機舵盤的安裝槽，另一側板上開設有連接舵機轉軸的安裝孔，舵機位于兩個側板之間。

優選地，脛節和踝節的轉動連接端與固定連接端之間均開設有用于減重的凹槽，凹槽內設置有用于增加強度的加強桿。一方面減輕仿生腿的重量，另一方面還能保證仿生腿的強度。

優選地，仿生足的底端通過螺紋連接有摩擦底塊。摩擦底塊用于增強機器人與混凝土壁面的摩擦力，從而使機器人運行平穩。

優選地，仿生足上開設有用于安裝傳感器的傳感器凹槽，傳感器凹槽朝向機器人的外側，傳感器凹槽側壁上開設有穿線孔。傳感器凹槽和穿線孔可用于安裝各類傳感器，傳感器凹槽朝向機器人的外側，方便傳感器安裝及工作。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：