[实用新型]仿生攀爬机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及攀爬机器人的技术领域，特别涉及一种仿生攀爬机器人。

背景技术

目前,机器人在各行各业中得到广泛应用。无论是军事、制造、航天，还是教育、娱乐、医疗、抢险救灾、家庭服务和社会服务领域，机器人起到举足轻重的作用。在这些行业中，难免有很多高空危险作业，例如建筑物表面清洁；轮船表面喷漆、维护；铁塔和桁架桥梁的检修等等。人们期望这些高空作业由机器人代替人来执行和从事。这就要求机器人具有在钢铁、桁架、墙壁、树等对象上面的攀爬和作业功能。

目前，国内外开发出了很多爬壁机器人，如浙江大学的空气吸盘式壁虎；斯坦福大学的仿生壁虎Stickybot；波士顿动力（Boston Dynamics）的RiSE攀爬机器人。这些机器人虽然都具有一定的爬行功能，但还有较大的局限和不足，主要体现在：

1）攀爬对象单一:要么只能爬粗糙墙壁或者树皮（RiSE），要么只能攀爬光滑墙壁（空气吸盘式壁虎），而不能实现在具有多种表面结构的对象上攀爬；

2）带负载能力差：大部分机器人只是简单的附着在攀爬对象表面，而不能提供足够的抓紧力，难以使机器人带负载工作；

3）结构复杂、控制复杂、成本高，实用性较低。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是针对现有攀爬机器人的技术不足，提供一种便于在多种表面结构的对象上攀爬的仿生攀爬机器人。

为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种仿生攀爬机器人，包括躯干、设置于躯干后端的尾部与覆盖于躯干上的外壳；所述躯干上对称设有若干腿部，所述每个腿部末端相应设有脚部；所述脚部包括柔性片、铰关节、零位弹簧、电磁铁、脚掌外壳和钩爪；所述电磁铁置于脚掌外壳内；所述铰关节一端安装于腿部上，另一端穿过零位弹簧套入电磁铁内且与电磁铁螺纹配合；零位弹簧与电磁铁同轴心，且该零位弹簧设于脚掌外壳的顶端面与铰关节的突出部之间；另外，所述脚掌外壳底部设有柔性片，所述柔性片上嵌有倒刺形钢制刀片；所述钩爪通过光轴安装在外壳脚掌的前端。

优选地，所述电磁铁与脚掌外壳螺纹配合。

优选地，所述钩爪包括若干钩爪零件；所述钩爪零件由两段粗细不同的钢丝焊接而形成，分别为粗部与细部；所述粗部磨制成钩刺状；所述细部首端与粗部连接，所述细部的中间绕制成圆环状，形成圆孔；若干所述钩爪零件并列成一排，所述光轴穿过每个钩爪零件的圆孔，将若干所述钩爪零件并排安装在脚掌外壳上；所述细部的尾端向外延伸，所述脚掌外壳前端相应设有光孔，所述细部嵌入所述光孔中。

优选地，所述铰关节为球铰。

优选地，所述腿部包括腿下部零件、大舵机、舵机输出圆盘、腿上半部零件、转动关节轴、小舵机、大齿轮与小齿轮；所述大舵机装于躯干上，所述舵机输出圆盘套于大舵机的输出轴上；所述腿上半部零件安装于舵机输出圆盘上；所述腿下部零件通过转动关节轴铰接于腿上半部零件的末端，且所述转动关节轴贯穿所述腿上半部零件并向外延伸；所述小舵机安装于腿下部零件上；所述大齿轮通过中心孔套在转动关节轴的延伸端上，所述小齿轮装于小舵机的输出轴上，且所述大齿轮与小齿轮啮合。

优选地，所述大齿轮通过螺纹固定于腿上半部零件的末端。

优选地，所述舵机输出圆盘上设有贯穿圆盘的凸台，所述凸台中空；该凸台内表面设有内齿轮结构，所述舵机输出圆盘通过内齿轮结构套于大舵机的输出轴上。

优选地，所述腿下部零件包括本体，所述本体上设有安装轴，所述铰关节通过该安装轴安装于腿部上；所述本体上设有凹槽，所述小舵机安装于腿下部零件的凹槽内。

优选地，为保证左右对称而维持该机器人仿生攀爬的重心平衡，所述躯干包括平板和若干对称分布在平板两侧的支撑柱，所述每个支撑柱上对应装有一个腿部。

优选地，所述支撑柱的数量为六个。

优选地，所述躯干后部设有若干通孔，用于安装辅助攀爬的尾部。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：本实用新型结构简单、控制容易、成本低、系统易于搭建、步态灵活可改；脚部设计了一种复合两种攀爬模式的模块，可实现在光滑钢铁表面及粗糙墙面或树干上攀爬，可使机器人在攀爬环境变化较大的情况下工作；在墙壁上爬行时，能提供较强的附着力，尤其是在钢铁壁面上，最多可提供相当于自重两倍左右的负载（按照摩擦系数0.3计算），可以作为理想的小型移动平台等；万向球铰和弹簧约束的应用，为爬行提供一定的自适应性。

附图说明

图1为实施例中的仿生六足攀爬机器人的外观图（含外壳）；

图2 为实施例中的本仿生六足攀爬机器人的外观图（不含外壳）；