一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，涉及爬壁机器人技术领域舵机固定于股节前端，舵机转臂尾端连接于胫节中部，其前端和胫节前端分别与舵机的背部及驱动轴连接，股节和胫节尾端各安装一个分足舵机，分足舵机连接直线对抓足结构或旋转对抓组结构；直线对抓足结构在驱动舵机驱动下脱附，并在直线对抓弹簧作用下被动抓附；旋转对抓足结构在驱动装置驱动下主动抓附，并在旋转对抓弹簧作用下脱附。本实用新型专利技术提供了两种结构的爬壁机器人，分别以主动抓附和被动抓附的形式，实现了机器人粗糙顶面攀爬、竖直壁面任意方位角运动及不同壁面过渡的功能，并实现了机器人陡峭避免甚至是倒置壁面的攀爬功能。

A bionic flexible claw stabbing robot for grasping feet

The utility model discloses a bionic flexible claw-to-foot grasping robot, which relates to the technical field of wall-climbing robot in which the steering gear is fixed at the front end of the thigh joint, the tail end of the steering arm is connected to the middle part of the tibia joint, the front end of the steering gear and the front end of the tibia joint are respectively connected with the back of the steering gear and the driving shaft, and a split-foot steering gear is installed at the tail end of the thigh joint and The split-foot steering gear connects the linear-to-grasping structure or the rotating-to-grasping group structure; the linear-to-grasping structure is desorbed under the driving of the steering gear and passively grasped under the action of the linear-to-grasping spring; and the rotating-to-grasping structure is actively grasped under the driving device and desorbed under the action of the rotating-to-grasping spring. The utility model provides two kinds of wall-climbing robots with active and passive attachments respectively, which realize the functions of climbing rough top surface, moving arbitrary azimuth of vertical wall surface and transition of different wall surface, and realize the functions of avoiding steep climbing or even inverted wall surface.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人
本专利技术涉及爬壁机器人
，具体涉及一种用于在粗糙顶面和竖直壁面攀爬及过度的机器人。
技术介绍
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人在生产业、建筑业等领域得到广泛应用，尤其常见用于协助或替代人类进行危险作业或在人类无法到达的区域进行作业。爬壁机器人是机器人中常见的类型。目前，爬壁机器人已经能够在粗糙和多灰尘的壁面环境下，实现竖直壁面的攀爬作业。但现有的爬壁机器人的爪刺抓附结构在壁面上抓附时，被动地依赖重力提供切向拖拽作用搭建与壁面间的微锁合结构，当壁面角度变得更加陡峭时，重力无法提供足够的切向力，导致其不能实现更高角度壁面如天花板上的附着，难以满足高角度壁面的作业要求。通过专利检索，存在以下已知的技术方案：专利1：申请号：CN200710072237.0，申请日：2007.05.22，授权公告日：2007.10.10，本专利技术提供的是一种钩爪式爬壁机器人。它包括机体板，在机体板上安装有直流电机、控制电路板和摆动连杆，摆动连杆的两端安装有导轨，滑杆安装在导轨内，滑杆末部装有转轴销，转轴销顶部套在摆动连杆两端的槽内，摆动连杆中间安装在直流电机的输出轴上，滑杆前端与支撑板连接，支撑板上设置有至少一对爪子，爪子的组成包括安装在支撑板上的舵机，舵机输出端连有连杆，两侧连杆通过转轴将爪框、爪片连接起来，控制电路板与直流电机和舵机相连。本专利技术结构简单，运行平稳快速，工作过程中噪音小、耗能少，且能够实现在壁面上紧急悬停，悬停过程中可实现主电路停止工作，节省能量、无噪音。专利2：申请号：CN201010190207.1，申请日：2010.06.02，授权公告日：2010.10.27，本专利技术公开了一种仿壁虎机器人机械结构及其机器人，属于特种机器人领域。其特征在于：包括机身框架、安装于机身框架上的四条肢体，及被动式尾巴；其中每条肢体依次由二自由度髋关节、大腿连杆、单自由度膝关节、小腿、被动式三自由度球铰链踝关节及足组成；上述的二自由度髋关节由控制肢体抬起或下落的髋关节抬腿舵机(11)和控制肢体前后摆动的髋关节摆腿舵机(12)组成；上述单自由度膝关节由膝关节舵机(13)组成。本专利技术合理安排每条腿上自由度的位置，加入了力传感器反馈控制，使机器人具有很好的在地面和墙面上的运动能力。通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本专利技术的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本专利技术的创造性。
技术实现思路
本专利技术正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，舵机固定于股节前端，舵机转臂尾端连接于胫节中部，其前端和所述胫节前端分别与所述舵机的背部及驱动轴连接，所述股节和所述胫节尾端各安装一个分足舵机，所述分足舵机连接直线对抓足结构或旋转对抓组结构；所述直线对抓足结构在驱动舵机驱动下脱附，并在直线对抓弹簧作用下被动抓附；所述旋转对抓足结构在驱动装置驱动下主动抓附，并在旋转对抓弹簧作用下脱附。进一步的，对抓足机架与分足舵机连接，驱动舵机安装于对抓足机架中部，所述对抓足机架底部对称设置两对滑杆，并通过两对滑杆对称连接两个直线对抓分足；连接部设于所述直线对抓分足顶部，所述连接部两侧各设一个滑块，两个滑块分别与一对滑杆连接，并形成移动副；所述连接部中部安装有顶轮结构，所述顶轮结构与连接于所述驱动舵机输出轴末端的凸轮配合，直线对抓弹簧两端分别连接于所述对抓足机架中部及所述直线对抓分足外侧，构成所述直线对抓足结构；所述顶轮结构用于与所述凸轮共同驱动所述直线对抓分足沿对应的滑杆向外侧滑动；所述直线对抓弹簧用于带动所述直线对抓分足沿对应的滑杆向内侧滑动复位。进一步的，中部机架与分足舵机连接，驱动装置安装于所述中部机架上，其输出结构为驱动滑杆；四个旋转对抓分足均布设于所述中部机架外侧，所述旋转对抓分足中部与所述中部机架转动连接，并可相对于所述中部机架上下转动；所述旋转对抓分足通过旋转对抓弹簧与所述中部机架外侧壁连接，尾端通过驱动弹簧与连接于所述驱动滑杆末端的驱动连接部连接，构成所述旋转对抓足结构。进一步的，所述直线对抓分足和所述旋转对抓分足底部为各平行设置的柔性爪刺足片，所述柔性爪刺足片为片状结构，截面呈蛇形。进一步的，所述柔性爪刺足片前端设尖爪状钩头结构的微刺。进一步的，所述微刺与所述柔性爪刺足片柔性连接。进一步的，各柔性爪刺足片之间通过隔片隔开。本专利技术提供了一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，具有以下有益效果：1、提供了两种结构的爬壁机器人，分别以主动抓附和被动抓附的形式，实现了机器人粗糙顶面攀爬、竖直壁面任意方位角运动及不同壁面过渡的功能；2、直线对抓足结构和旋转对抓足结构通过各柔性爪刺足片进行抓附，柔性爪刺足片前端为尖爪状钩头结构的微刺，微刺在背面滑动的过程中抓牢壁面的动作不依赖于重力，实现了机器人陡峭避免甚至是倒置壁面的攀爬功能；3、旋转对抓分足通过驱动弹簧和驱动滑杆连接，各旋转对抓分足具有一定的相对柔性，提高了机器人对壁面形貌的适应能力；4、微刺与柔性爪刺足片对应单个柔性连接，通过柔性连接结构的变形减小单个柔性爪刺足片抓附角度的变化，提升抓附性能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术直线对抓足结构的结构示意图；图3为本专利技术旋转对抓足结构的结构示意图；图4为本专利技术柔性爪刺足片和微刺的结构示意图；图5为本专利技术预备由竖直壁面攀爬至倒置壁面的状态示意图；图6为本专利技术由竖直壁面攀爬至倒置壁面的状态示意图；图7为本专利技术由竖直壁面攀爬至倒置壁面后的状态示意图。图中：11、舵机，12、股节，13、胫节，14、舵机转臂，15、分足舵机；2、直线对抓足结构，21、对抓足机架，22、驱动舵机，23、凸轮，24、滑杆，25、直线对抓分足，251、连接部，252、滑块，26、顶轮结构，27、直线对抓弹簧；31、中部机架，32、驱动装置，33、驱动滑杆，34、驱动连接部，35、驱动弹簧，36、旋转对抓分足，37、旋转对抓弹簧；4、柔性爪刺足片，41、微刺。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一如图1～图2和图4～图7所示，其结构关系为：舵机11固定于股节12前端，舵机转臂14尾端连接于胫节13中部，其前端和胫节13前端分别与舵机11的背部及驱动轴连接，股节12和胫节13尾端各安装一个分足舵机15，分足舵机15连接直线对抓足结构2或旋转对抓组结构3；直线对抓足结构2在驱动舵机22驱动下脱附，并在直线对抓弹簧27作用下被动抓附；旋转对抓足结构3在驱动装置32驱动下主动抓附，并在旋转对抓弹簧37作用下脱附。优选的，对抓足机架21与分足舵机15连接，驱动舵机22安装于对抓足机架21中部，对抓足机架21底部对称设置两对滑杆24，并通过两对滑杆24对称连接两个直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，舵机(11)固定于股节(12)前端，舵机转臂(14)尾端连接于胫节(13)中部，其前端和所述胫节(13)前端分别与所述舵机(11)的背部及驱动轴连接，其特征在于：所述股节(12)和所述胫节(13)尾端各安装一个分足舵机(15)，所述分足舵机(15)连接直线对抓足结构(2)或旋转对抓足结构(3)；所述直线对抓足结构(2)在驱动舵机(22)驱动下脱附，并在直线对抓弹簧(27)作用下被动抓附；所述旋转对抓足结构(3)在驱动装置(32)驱动下主动抓附，并在旋转对抓弹簧(37)作用下脱附。

【技术特征摘要】
1.一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，舵机(11)固定于股节(12)前端，舵机转臂(14)尾端连接于胫节(13)中部，其前端和所述胫节(13)前端分别与所述舵机(11)的背部及驱动轴连接，其特征在于：所述股节(12)和所述胫节(13)尾端各安装一个分足舵机(15)，所述分足舵机(15)连接直线对抓足结构(2)或旋转对抓足结构(3)；所述直线对抓足结构(2)在驱动舵机(22)驱动下脱附，并在直线对抓弹簧(27)作用下被动抓附；所述旋转对抓足结构(3)在驱动装置(32)驱动下主动抓附，并在旋转对抓弹簧(37)作用下脱附。2.根据权利要求1所述的一种仿生柔性爪刺对抓足结构机器人，其特征在于：对抓足机架(21)与分足舵机(15)连接，驱动舵机(22)安装于对抓足机架(21)中部，所述对抓足机架(21)底部对称设置两对滑杆(24)，并通过两对滑杆(24)对称连接两个直线对抓分足(25)；连接部(251)设于所述直线对抓分足(25)顶部，所述连接部(251)两侧各设一个滑块(252)，两个滑块(252)分别与一对滑杆(24)连接，并形成移动副；所述连接部(251)中部安装有顶轮结构(26)，所述顶轮结构(26)与连接于所述驱动舵机(22)输出轴末端的凸轮(23)配合，直线对抓弹簧(27)两端分别连接于所述对抓足机架(21)中部及所述直线对抓分足(25)外侧，构成所述直线对抓足结构(2)；所述顶轮结构(26)用于与所述凸轮(23)共同驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晅，王晓杰，刘高伟，刘彦伟，张亚男，谢超，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽,34