[发明专利]一种基于弹性爪刺与对心抓盘的仿生足式爬壁机器人

说明书

本发明涉及爬壁机器人技术领域，其目的在于提供了一种基于弹性爪刺与对心抓盘的仿生足式爬壁机器人，包括机身、变向装置、旋翼推力装置、移动装置和抓附装置，所述安装在机身上的两组移动装置可以实现前后两个方向的移动，安装在移动装置上的两组抓附装置可以实现在粗糙壁面上的抓附与脱附，安装在机身上的变向装置可以实现机身前半身向左和向右偏转变向，使得爬壁机器人移动时可以实现变向，安装在机身背部的旋翼推力装置可以提供给爬壁机器人压紧壁面的压力，使得抓附装置上的爪刺更深的刺入壁面中，在各个装置的配合与控制下，本发明在各种粗糙面上均具有稳定抓附、轻松脱附、变向灵活和快速移动的特点，具有良好的环境适应能力和爬行能力。

技术领域

本发明属于爬壁机器人技术领域，具体涉及一种基于弹性爪刺与对心抓盘的仿生足式爬壁机器人。

背景技术

爬壁机器人的应用从船舶、桥梁、罐体和建筑的检测侦察，到灾区救援，再到玻璃幕墙和风机塔筒的清洗，其中大多数环境为粗糙壁面，所以能够在粗糙壁面上爬行的机器人具有广泛的应用前景。在自然界中很多动物都具有壁面爬行能力，动物足部粘附结构中应用最广泛的是爪和倒刺，仿生爪刺抓附以机械锁合的方式勾抓在坚硬的粗糙壁面上或刺入柔软的表面来实现附着功能，而其中稳定抓附和轻松脱附是实现高效爬行的关键。

目前，大多数仿生爪刺式爬壁机器人采用刚性爪刺结构，除了可能对壁面造成刮伤和对爪刺造成磨损外，还会由于粗糙壁面的形貌和凹凸分布情况复杂，使得爪刺与壁面的有效接触面积大小变化不定，容易出现抓附失效现象；其次，在爪刺稳定抓附在壁面上时，进行下一步行进时存在着脱附困难的问题，而且现有技术中大部分爪刺式爬壁机器人只是克服重力向上爬行，弱化了多方向移动和变向的能力，以上这些问题都制约着爬壁机器人的发展与应用。例如申请号为201910381440.9的中国发明专利公开了一种爪刺对抓式履带爬壁机器人，其采用刚性对抓式结构，抓附面积小且无法轻松脱附；其次该爬壁机器人没有变向结构，只能实现壁面的直线向上爬行，适用性和使用灵活度较低。因此，开发一种具有稳定抓附、轻松脱附、多方向移动和变向功能的爬壁机器人具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于弹性爪刺与对心抓盘的仿生足式爬壁机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于弹性爪刺与对心抓盘的仿生足式爬壁机器人，包括机身1，所述机身1腰部设置有变向装置4，机身1背部设置有旋翼推力装置5，机身1的前后两侧均安装有移动装置3，移动装置3包括两个相互连接的抓盘座26，抓盘座 26上固定安装有抓附装置2，所述机身1腹部安装有为变向装置4和移动装置3 提供动力的动力源。

所述机身1包括两个相互连接的碳纤维板，两个碳纤维板的连接处均设置有安装孔，安装孔上插入设置有用于两个碳纤维板相互连接的转向轴6。

所述两个抓盘座26分别安装在从动轴24的两端，从动轴24中部安装有从动轴座25，从动轴座25固定连接在机身1上。

所述两组移动装置3上的从动轴24均通过同步带23与主动轴24相连接，主动轴24安装在主动轴座22上，主动轴24的输入端通过主动轴联轴器20与减速电机19相连接，减速电机19安装在主动轴座22侧面，主动轴座22固定安装在机身1上。

所述抓附装置2包括步进电机7、抓盘支架8、丝杠轴9、丝杠轴联轴器10、螺母滑块11、动力盘12、连杆13、爪刺盘14和弹性爪，步进电机7安装在抓盘支架8上，抓盘支架8顶端插入安装在抓盘座26上，所述步进电机7的输出端通过丝杠轴联轴器10与丝杠轴9相连接，丝杠轴9上螺纹安装有螺母滑块11，螺母滑块11上安装有动力盘12，动力盘12侧边通过连杆13与爪刺盘14相连接，爪刺盘14通过其顶部的圆孔连接在抓盘支架8上伸出的六根圆轴上，所述爪刺盘14上设置有若干个安装孔，安装孔上固定安装有若干个弹性爪。