[发明专利]钩爪式五足爬壁机器人及其运动步态方法

权利要求书

1.一种钩爪式五足爬壁机器人，包括机身板（8）、安装在机身板（8）中部的舵机控制板（6）和电池（7）、安装在机身板（8）后侧的尾巴（9）以及安装在机身板（8）左右两侧的共四条腿关节（5）；腿关节（5）上安装有足端结构（3）; 在机身质心位置同样布置了一个足端结构（3）；其特征在于：

所述腿关节（5）由腿部第一前杆、腿部第二前杆、腿部后杆（17）、摆腿舵机（2）和拉伸舵机（4）组成；其中摆腿舵机（2）安置在机身板（8）上,腿部第一前杆的第一端安装于摆腿舵机（2）的输出轴上，腿部第二前杆的第一端铰接于机身板（8）上，腿部后杆（17）的内端分别铰接于腿部第一前杆的第二端、腿部第二前杆的第二端，拉伸舵机（4）安装于腿部后杆（17）的外端；

所述足端结构（3）包括通过固定帽（10）与腿部后杆（17）相连的脚关节基体（11）， 还包括3-6个沿脚关节基体（11）周向均匀分布的柔性脚掌及连接结构；

每个柔性脚掌及连接结构均由一个柔性脚掌基体（15）、一个脚掌连接架（14）、一根钢丝线（13）、一根脚部弹力线（12）组成；脚掌连接架（14）下端与柔性脚掌基体（15）的后端相固定；脚掌连接架（14）上由外向内依次设置有第一孔、第二孔、第三孔共三个孔；其中脚掌连接架（14）通过第二孔与脚关节基体（11）通过销轴结构相连接；钢丝线（13）的第一端与脚掌连接架（14）的第一孔相连，钢丝线（13）的第二端穿过脚关节基体（11）的定位孔后与拉伸舵机（4）的输出轴相连；脚部弹力线（12）的第一端与脚掌连接架（14）的第三孔相连，脚部弹力线的第二端与脚关节基体（11）的连接孔相连接；柔性脚掌基体（15）前端设有若干突出的柔性矩形条，每个柔性矩形条的末端均安装有向内侧倾斜的钩爪（16）。

2.根据权利要求1所述的钩爪式五足爬壁机器人的运动步态方法，其特征在于：

在足端结构（3）处于初始状态时，弹力线（12）拉住脚掌连接架第三孔使得柔性脚掌基体（15）向下倾斜，通过柔性脚掌基体（15）末端钩爪（16）与接触表面作用产生抓附力完成抓附，此时足端结构（3）处于抓附状态；在机器人运动过程中，拉伸舵机（4）通过拉动钢丝线（13）带动柔性脚掌基体（15）抬起，足端结构（3）处于脱附状态，此时弹力线（12）处于拉伸状态；当拉伸舵机反向旋转时脚掌连接架（14）带着柔性脚掌基体（15）在弹力线（12）的作用下回到初始状态；

机器人在开始状态时机身侧边四足和质心位置的足均处于抓附状态；机身侧边四足依次完成一次单足前进；所述的一次单足前进是指机器人的足端结构（3）在拉伸舵机（4）的驱动下完成脱附，此时摆腿舵机（2）摆动使得腿关节（5）带动足端结构（3）向前移动到固定位置后再在拉伸舵机（4）的驱动下完成抓附；

此时机身侧边四足处于抓附状态，机身质心位置的足端结构（3）在拉伸舵机（4）的驱动下完成脱附，这时机身侧边控制四个腿关节（5）的摆腿舵机（2）向之前运动方向相反的方向摆动使得机器人整体向前移动，前进动作完成之后，机身质心位置的足端结构（3）在拉伸舵机（4）的驱动下完成抓附，机器人完成一个步态周期。