[发明专利]基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人

说明书

本发明公开了一种基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人，包括头部、前身、电源、腰部、后身、尾巴、右前腿、左前腿、右后腿、左后腿、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第一足部、第二足部、第三足部、第四足部。本发明采用切比雪夫连杆作为腿部机构，可以在单一驱动力下同时完成腿部的上下抬升和前后运动，通过左前与右前，左后与右后侧腿部原动节的180°反装，可以实现机器人运动的对角步态，整台机器人只需要四个舵机，结构精简，传动巧妙，运动可靠；在机器人足部借由一种双晶片驱动器，可以模仿壁虎足部独特的内翻外翻机制，很大程度的保护足底脆弱精细的刚毛结构在与墙体脱附时不被破坏。

技术领域

本发明属于仿生四足爬壁机器人技术领域，具体涉及一种基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人。

背景技术

四足机器人在运动过程中通过离散点与地面接触，各支撑腿可以实现非连续的地面支撑，具有很高的灵活性以及较强的越障能力和地形适应能力，由于爬壁机器人可以在水平壁面乃至天花板上自由移动，并且可以深入诸如裂缝、废墟等复杂地形环境中作业，故而在军事，勘探，质检，清洁，运输等方面具有广阔的应用前景。

目前的一些常见的仿生四足爬壁机器人设计为了模拟其仿生对象的运动动作如腿部的升降以及前后移动往往需要四个以上的舵机来实现，这样做不仅增加了机器人载荷的负担，而且会导致机器人的控制变得非常复杂，影响机器人运动的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人，采用切比雪夫连杆作为机器人的腿部结构，可以在原动节的带动下同时完成上下抬升以及前后移动两种动作，整个机器人只需要四个舵机，使机器人结构和控制更为精简；且在机器人以壁虎为仿生对象，足部采用了一种双晶片驱动器，可以模仿壁虎脚趾独特的内翻外翻机制，保护机器人足底精细脆弱的刚毛吸附结构少受破坏。

本发明提供了一种基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人，包括头部、前身、电源、腰部、后身、尾巴、右前腿、左前腿、右后腿、左后腿、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第一足部、第二足部、第三足部、第四足部；

所述左前腿和右前腿通过第一悬臂梁及第二悬臂梁与前身连接，所述左后腿和右后腿通过第三悬臂梁和第四悬臂梁与后身连接，所述前身与后身通过球形关节与腰部连接，所述电源安装于腰部上，所述头部与尾巴分别安装于前身与后身上，所述第一足部与左前腿连接，所述第二足部与右前腿连接，所述第三足部与左后腿连接，所述第四足部与右后腿连接；

所述左前腿、右前腿、左后腿、右后腿结构相同，其中，所述左前腿包括第五从动节、第一中间节、第五中间节、第一足部、第九从动节、第一从动节、第一传动节、第一原动节；所述第一从动节通过第九从动节与第五中间节连接；所述第一原动节通过第一传动节与第五中间节连接；所述第五从动节通过第一中间节与第一从动节和第一传动节的连接轴连接；所述第五中间节与第一足部连接；所述第一从动节及第五从动节通过第一悬臂梁与前身连接；

所述右前腿、左前腿、右后腿、左后腿各节连接处均为转动副连接，铰接而成。

进一步地，所述左前腿与左后腿的弯曲方向相反，所述右前腿与右后腿的弯曲方向相反。

进一步地，所述左前腿与右前腿，左后腿与右后腿的腿部原动节安装角度相差180°，左右同侧的腿部原动节安装角度为0°。

进一步地，所述第一足部、第二足部、第三足部、第四足部由细微的吸附刚毛、双晶片驱动器、导向凹槽三层结构构成，所述双晶片驱动器用于在受到电压时通过弯曲使足部的脚趾部分沿与所述导向凹槽垂直的方向弯曲，以使吸附刚毛与墙体剥落。

进一步地，所述吸附刚毛的单根刚毛为截面呈六角形状的柱状结构，由聚二甲基硅氧烷制成，排与排之间交错排布。

与现有技术相比本发明的有益效果是：