[發明專利]一種仿生可伸縮有源鉤刺式履帶攀附機構

在審

• 申請號: 202011485605.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112519904A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 章杰;劉震宇;何廣平;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;B62D55/26
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

本發明公開了一種仿生可伸縮有源鉤刺式履帶攀附機構，包括骨架板、電機組件、轉筒、定滑輪組件、導軌組件、推板、連桿、大帶輪、小帶輪、鏤空履帶和鉤刺單元。相比于現有技術，本發明通過模仿貓科動物腳掌鉤刺的伸縮運動原理，設計出基于曲柄滑塊方式的尖刺推動運動機構，配合陣列布置在鏤空履帶上的可伸縮尖刺，再與本體機械連接，以一定角度前行，能夠提供更大的攀附力。

技術領域

本發明涉及攀附機構技術領域，特別是涉及一種仿生可伸縮有源鉤刺式履帶攀附機構。

背景技術

表面攀爬機器人系統在大型設施表面檢測、表面清理、表面涂覆、重大設施的故障診斷、故障預警、狀態維護等方面具有重要的應用前景，是代替工作人員在復雜、危險、狹窄、污染等環境中完成作業任務的重要工具。在自然/人工環境中，建筑設施和重大裝備的表面材料性質不同、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。

針對固體表面攀附移動機器人系統，國內外已經開展了較多研究。以往針對平整表面攀爬任務，關于仿壁虎機器人的研究受到關注(如斯坦福大學的“黏蟲”Stickybot和南京航空航天大學授權公告號CN105128971A)，但是仿壁虎腳掌需要具備自清潔能力，給仿生機器人設計制造和應用帶來一定困難；關于在一般粗糙固體表面的攀爬任務，仿貓科動物腳掌結構的研究較多，但是已有仿生可伸縮機構設計通常采用氣動方式，并基于微機械系統制造工藝，結構復雜、制造困難，同時這類勾爪式攀附機構通常用于多腿仿生攀爬機器人系統，機器人的運動靈活性和攀爬運動效率不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種仿生可伸縮有源鉤刺式履帶攀附機構，通過模仿貓科動物腳掌鉤刺的伸縮運動原理，改善鉤刺式攀附機構的運動效率、提高履帶式移動機器人系統的攀附力穩定性和帶載移動能力。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明公開了一種仿生可伸縮有源鉤刺式履帶攀附機構，包括骨架板、電機組件、轉筒、定滑輪組件、導軌組件、推板、連桿、大帶輪、小帶輪、鏤空履帶和鉤刺單元；

所述電機組件固定安裝于所述骨架板上；所述轉筒與所述電機組件相連，所述電機組件驅動所述轉筒旋轉；所述定滑輪組件安裝于所述骨架板上，且位于所述導軌組件的兩側，所述導軌組件的上部邊緣嵌入所述定滑輪組件的輪槽內，所述定滑輪組件用于使所述導軌組件做直線運動；所述推板安裝于所述導軌組件的下部；所述連桿的一端與所述轉筒轉動連接，所述連桿的另一端與所述推板轉動連接；所述大帶輪與所述小帶輪轉動安裝于所述骨架板上，所述大帶輪位于所述骨架板的攀附側；所述鏤空履帶套在所述大帶輪、所述小帶輪形成的整體結構的外側；所述鉤刺單元位于所述鏤空履帶的內側，所述鉤刺單元包括推動件、固定件、尖刺、壓縮彈簧和空心鉚釘，所述固定件固定于所述鏤空履帶上，所述固定件套設于所述推動件外側，所述尖刺的一端與所述推動件固定相連，所述尖刺的另一端穿過所述空心鉚釘，所述壓縮彈簧套設于所述尖刺外側且兩端分別與所述空心鉚釘、所述推動件相連；在所述電機組件的驅動下，所述連桿能夠推動所述導軌組件向攀附側運動或遠離攀附側，所述導軌組件能夠將所述推動件與所述尖刺向外推出，使所述尖刺伸出所述鏤空履帶，所述導軌組件收回時，所述尖刺收回所述鏤空履帶內側。

優選地，所述鉤刺單元還包括微型軸承和固定軸，所述固定軸固定于所述推動件的靠近所述導軌組件的一端，所述微型軸承安裝于所述固定軸上，所述微型軸承用于和所述導軌組件滾動接觸。

優選地，所述尖刺為短跑鞋釘，所述尖刺與所述推動件螺紋連接。

優選地，所述定滑輪組件呈矩形分布。

優選地，還包括約束板，所述約束板固定于所述導軌組件的上部，所述導軌組件沿直線運動時具有兩個極限位置，在兩個極限位置均通過所述約束板與所述定滑輪組件的接觸對所述導軌組件限位。