[发明专利]仿尺蠖步态式攀爬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种攀爬机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，我国农业、林业和建筑业等领域将成为机器人应用的广阔天地。高空危险作业、环境恶劣、工作量大等特点一直是这些领域内的工作者所要面临的问题。因此，人们迫切希望需要机器人来帮助人们从危险、恶劣的工作环境，繁重的工作中解放出来。因此，开发攀爬机器人代替人工去从事这些高空危险作业将有重要意义。

目前，国内外提出的一些依附于杆体表面自动爬行的机构主要通过气动、液动及电动传动来提供动力。。浙江大学陈俊龙教授设计的气动爬杆机器人，及在专利申请号为200420041989.2的专利文件中公开的“管外爬杆机器人抓紧装置”均属于气动蠕行式爬杆机器人，用气缸驱动机构实现交替夹紧和移动，其向上爬行时气缸动作一个周期的过程为下部气缸夹紧，上部气缸松开，提升气缸活塞杆伸出，上部上升；上部气缸夹紧，下部气缸松开，提升气缸体上升，下部上升。如此反复，机器人就可以连续爬行。鉴于其上升和下降运动实现均由气压控制，需要气源和气动控制系统，结构复杂，设备成本较高。除此之外，还要求机器人爬到很远的距离必须有足够长的管子来支持，这样限制了机器人的活动范围。

北京理工大学研发的一种步进式管、线爬行机构。该机构由两个爪、臂装置和机体组成，通过转动关节和滑动关节连接，可以避越法兰障碍。机体间有侧向滑轨，在爬行过程中可以通过两机体间的侧向滑轨纠正爬杆姿态，但是其侧向滑轨的姿态纠正作用是被动的，不具有主动性，不能实现真正地灵活运动。还有纪小刚、专利申请号为200910031199.3的专利文件中提供了一种可以做直线运动及旋转运动、适用范围和领域更广的多姿态爬杆机器人。但此机器人采用轮式攀爬方式，虽然控制方便，移动速度快，但越障能力差，易打滑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以攀爬一定直径范围的杆状建筑物及表面较粗糙的树木，运动灵活、平稳、控制方便，且结构简单、操作方便，易拆易换的仿尺蠖步态式攀爬机器人。

本发明的目的是这样实现的：

主要包括躬曲部分、转弯部分、前爪部分及后爪部分；

所述的躬曲部分包括三节，每一节主要包括机架、躬曲电机、转轴、传动机构和连接架，躬曲电机固定在机架上，转轴的两端通过轴承安装在机架上且伸出机架，躬曲电机与转轴由传动机构传动，连接架与转轴的两端固连；第一节和第二节的连接架分别与转弯部分固连，第二节的连接架与第三节的机架固连；

所述转弯部分主要包括固定在电机座上的转弯电机、第一法兰盘、转动轴和转动架，第一法兰盘与转弯电机连接，转动架的一端与第一法兰盘固定、另一端套在转动轴上，转动轴固定在电机座上；

所述前爪部分主要包括前爪驱动电机、第二法兰盘、第二连杆、前机械手，前爪驱动电机通过连接架固定在第一节躬曲部分的机架上，第二法兰盘与前爪驱动电机连接，第二连杆的与一端第二法兰盘铰接、另一端连接前机械手；

所述后爪部分主要包括后抓驱动电机、第三法兰盘、第一连杆、驱动轴、两个相同的后机械手，后爪驱动电机通过连接架固定在第三节躬曲部分的机架上，第三法兰盘与后抓驱动电机连接，第一连杆的一端与第三法兰盘铰接、另一端连接驱动轴，两个后机械手安装在所述驱动轴上。

本发明还可以包括：

1、前机械手与后机械手的结构相同主要包括结构相同的四个手指、结构相同的八个机械手连杆、一个推杆、一个导向槽和一个支座，导向槽及支座呈正十字架形状，推杆的一端位于导向槽中、另一端与支座连接，每个手指的顶端与导向槽的正十字架的一个端点铰接，每个手指的中间与两根机械手连杆的一端铰接，机械手连杆的另一端与支座的正十字架的一个端点铰接。

2、所述的机架包括U型架与连接于U型架的U型的两个臂上的侧架，还包括L型支架，L型支架固定在U型架上，躬曲电机固定在L型支架上。

3、所述传动机构由第一直齿圆柱齿轮、第二直齿圆柱齿轮和传动轴构成，传动轴的一端通过轴承支撑在一侧架上、另一端与躬曲电机连接，第一直齿圆柱齿轮固连在传动轴上，第二直齿圆柱齿轮固连在转轴上，第一直齿圆柱齿轮与第二直齿圆柱齿轮相啮合。

4、转弯电机通过压盖固定在电机座上，转弯电机与电机座之间设置有橡胶。

本发明的仿尺蠖步态式攀爬机器人主要包括躬曲部分Ⅰ、转弯部分Ⅱ、前爪部分Ⅲ及后爪部分Ⅳ四部分。攀爬过程主要靠这四部分协调运动来实现。

本发明的现实意义和优点在于：