[实用新型]一种具有柔性关节的气动攀爬机器人

说明书

本实用新型涉及一种具有柔性关节的气动攀爬机器人，包括柔性脊柱机构、脊柱驱动机构、抱合机构；柔性脊柱机构包括橡胶管、套在橡胶管上的弹簧、均套在弹簧上的椎节块和弹性环；脊柱驱动机构包括驱动组件；驱动组件包括脊柱气动肌肉、脊椎拉索；抱合机构包括第一箱体、第二箱体、软体抱爪；第一箱体和第二箱体分别与橡胶管的两端相对固定，椎节块和弹性环均有若干个，椎节块和弹性环交替套在弹簧上，椎节块上均设有通孔，脊柱气动肌肉的一端与第一箱体相固定，脊柱气动肌肉的另一端与脊椎拉索的一端固定连接，脊椎拉索的另一端穿过所有椎节块的通孔后与第二箱体连接。本气动攀爬机器人能爬树、爬杆，属于攀爬机器的技术领域。

技术领域

本实用新型涉及一种攀爬机器人，尤其涉及一种具有柔性关节的气动攀爬机器人。

背景技术

随着技术的进步，越来越多的危险工作由机器人代替。为了代替工人爬到树木高空完成修枝、摘果等危险作业，工程技术人员开发设计了很多爬树机器人。主要采用的都是刚性结构，这样的刚性结构可以完成在平整树干表面的攀爬，但是难以实现对树干直径变化的适应，难以避障和转弯。因此，需要设计一种具有柔性仿生关节的气动爬树机器人，结构简单，易于实现爬树功能，可以适应树干直径变化，实现一定的避障、转弯功能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种具有柔性关节的气动攀爬机器人，该气动攀爬机器人结构简单、动作灵活，攀爬机器人能代替人类进行爬树、爬杆等危险的作业。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有柔性关节的气动攀爬机器人，包括柔性脊柱机构、脊柱驱动机构、抱合机构；柔性脊柱机构包括橡胶管、套在橡胶管上的弹簧、均套在弹簧上的椎节块和弹性环；脊柱驱动机构包括驱动组件；驱动组件包括脊柱气动肌肉、与脊柱气动肌肉固定连接的脊椎拉索；抱合机构包括第一箱体、第二箱体、软体抱爪；第一箱体和第二箱体分居橡胶管的两端且第一箱体和第二箱体分别与橡胶管的两端相对固定，每个第一箱体和每个第二箱体上均至少安装有两条软体抱爪，软体抱爪分居第一箱体和第二箱体的两侧；

椎节块和弹性环均有若干个，椎节块和弹性环交替套在弹簧上，所有椎节块上均设有通孔，脊柱气动肌肉的一端与第一箱体相固定，脊柱气动肌肉的另一端与脊椎拉索的一端固定连接，脊椎拉索的另一端穿过所有椎节块的通孔后与第二箱体固定连接。第一箱体上的抱爪抱着攀爬物，将气体充入脊柱气动肌肉来驱动脊柱气动肌肉变粗变短拉动脊椎拉索，使得第二箱体向第一箱体相互靠近并压缩弹簧以及所有的椎节块和弹性环，使得整个柔性脊柱机构长度变短后第二箱体的抱爪也抱紧攀爬物，接着第一箱体上的抱爪松开的同时脊柱气动肌肉放气，橡胶管内冲入高压气体，脊柱气动肌肉恢复原长，整个柔性脊柱机构恢复原来的长度，此时第二箱体不动，第一箱体移动，实现攀爬。

进一步的是：每个椎节块上的通孔和驱动组件均至少有两个，每个椎节块上的所有通孔沿着橡胶管的圆周方向均匀分布，每个椎节块上的所有通孔与相邻的椎节块的所有通孔一一对应，每个脊柱驱动组件沿着橡胶管的圆周方向均匀分布，不同的脊椎拉索分别穿过每个椎节块上不同的通孔。驱动组件均至少有两个，每个脊柱气动肌肉伸缩长度不一致的时候，整个柔性脊柱机构可以实现向不同方向的弯曲、扭转，使得气动攀爬机器人可实现一定的避障、转弯功能。

进一步的是：每个椎节块上的通孔和驱动组件均有四个，四条脊椎拉索均依次穿过所有椎节块的通孔且四条脊椎拉索分别穿过每个椎节块的四个通孔。四个驱动组件可以更好地使得气动攀爬机器人实现全方位的转弯和扭转，实现避障。

进一步的是：脊柱驱动机构还包括驱动箱；驱动箱的一端设有脊椎拉索孔，驱动箱的另一端与第一箱体固定连接，脊柱气动肌肉位于驱动箱内，脊椎拉索从脊椎拉索孔穿出。驱动箱可以对位于驱动箱内部的脊柱气动肌肉起到防尘的作用。