一种筋腱驱动自适应攀爬机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人领域，具体地说是一种筋腱驱动自适应攀爬机器人，包括自适应抱持系统、驱动系统及随动系统，其中自适应抱持系统通过舵机控制钢丝绳的长度变化，钢丝绳长度的变化控制机器人两侧的肢节的运动情况，进而实现抱持的功能；驱动系统则是通过同步带将电机产生的动力传递给驱动轮，进而可以使机器人整体实现爬行的动作；随动系统通过固定挡板将驱动轮进行固定，在驱动系统的驱动力作用下，起到支撑机器人整体与跟随爬行的功能。本发明专利技术结构灵巧，驱动方式简单，运动精度高，控制简单，运动灵活。

A Tendon-Driven Adaptive Climbing Robot

The invention belongs to the field of robots, in particular to a tendon-driven adaptive climbing robot, including an adaptive holding system, a driving system and a servo system, in which the adaptive holding system controls the length change of the wire rope through a steering gear, and the length change of the wire rope controls the movement of the joints on both sides of the robot, thereby realizing the holding function; the driving system is open; Through the synchronous belt, the power generated by the motor is transmitted to the driving wheel, which can make the robot crawl as a whole. The servo system fixes the driving wheel through the fixed baffle, and under the driving force of the driving system, it plays the role of supporting the whole robot and following the crawling. The invention has the advantages of smart structure, simple driving mode, high motion precision, simple control and flexible motion.

【技术实现步骤摘要】
一种筋腱驱动自适应攀爬机器人
本专利技术属于机器人领域，具体地说是一种筋腱驱动自适应攀爬机器人。
技术介绍
早期爬杆机器人主要采用气压或液压作为动力源，凸轮机构作为夹紧机构，通过气缸或液压缸驱动实现交替夹紧和移动；由于凸轮机构不可伸缩性导致该爬杆机器人无法适应变径杆件，通过气动蠕行行式机器人可以解决此类问题，但复杂的机构增加了设备成本、整机质量和控制难度，负重比减小，使得此类爬杆机器人难以在市场中推广使用。经过20多年的发展，爬行类机器人已经越来越多地应用到工农业生产及科研探索领域，尤其是在复杂危险或人类无法到达的环境下，爬行类机器人已经能够代替人类完成各种作业。现有技术中，国内外的学者专家研制出了外形多样及原理各异的攀爬机器人来针对特定环境完成指定的任务；但其结构相对复杂，驱动控制繁琐，自适应性较差，使得攀爬机器人的应用受到局限。
技术实现思路
针对现有攀爬机器人存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种筋腱驱动自适应攀爬机器人。该筋腱驱动自适应攀爬机器人具有很高的灵活性与稳定性，相比于其他的攀爬机器人，能够适应更加复杂的环境。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括自适应抱持系统、驱动系统及随动系统，其中自适应抱持系统通过弹性连接板B与另一自适应抱持系统相连，所述弹性连接板B一侧的自适应抱持系统上连接驱动系统，另一侧的自适应抱持系统上连接随动系统；所述自适应抱持系统包括舵机、安装架、弹性连接板A、近端肢节、远端肢节、钢丝绳及钢丝绳缠绕螺钉A，该安装架前后方向的一端连接所述驱动系统或随动系统，另一端通过所述弹性连接板B与另一自适应抱持系统的安装架连接，所述安装架左右方向的任一端均设有近端肢节和远端肢节，该近端肢节与安装架之间以及远端肢节与近端肢节之间均通过弹性连接板A相连，所述近端肢节及远端肢节上均连接有钢丝绳缠绕螺钉A；所述舵机安装在安装架上，所述钢丝绳绕过舵机，该钢丝绳的一端分别缠绕在所述安装架一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A上，另一端分别缠绕在所述安装架另一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A上，通过所述舵机驱动钢丝绳的牵引，实现安装架两侧近端肢节、远端肢节的自适应抱持；其中：所述近端肢节包括近端肢节架及近端指轮，该近端肢节架左右方向的两端分别通过弹性连接板A与所述安装架及远端肢节相连，所述近端肢节架上可相对转动地连接有近端指轮；所述近端肢节架左右方向的两端下方均安装有轮轴支架，所述近端指轮的两端均连接有轮轴，该轮轴的一端与所述近端指轮转动连接，另一端与同一端的轮轴支架相插接，所述轮轴与近端肢节架之间设有弹簧；所述远端肢节包括远端肢节架及远端指轮，该远端肢节架通过弹性连接板A与所述近端肢节相连，所述远端肢节架上可相对转动地连接有远端指轮；所述远端肢节架左右方向的两端下方均安装有轮轴支架，所述远端指轮的两端均连接有轮轴，该轮轴的一端与所述远端指轮转动连接，另一端与同一端的轮轴支架相插接，所述轮轴与远端肢节架之间设有弹簧；所述驱动系统包括电机、传动机构、支撑架A及棘刺轮，该支撑架A与所述自适应抱持系统的安装架相连，所述电机固定在支撑架A上，所述棘刺轮转动安装在支撑架A上，该棘刺轮的轮轴通过传动机构与电机的输出端连接；所述棘刺轮包括多个棘刺盘及多个隔板，该棘刺盘及隔板间隔设置，且均与所述轮轴连动；所述随动系统包括支撑架B及棘刺轮，该支撑架B与所述自适应抱持系统的安装架相连，所述棘刺轮通过轮轴转动安装在支撑架B上，该棘刺轮包括多个棘刺盘及多个隔板，所述棘刺盘及隔板间隔设置，且均与棘刺轮的轮轴连动；所述安装架具有导向轴，该导向轴上连接有直线轴承，所述直线轴承安装在直线轴承导轨架上，该直线轴承导轨架上连接有钢丝绳缠绕螺钉B，所述钢丝绳缠在钢丝绳缠绕螺钉B上；所述安装架包括顶板、底板及导向轴，该顶板与底板之间通过多根导向轴相连，所述钢丝绳缠绕螺钉B与各钢丝绳缠绕螺钉A位于自适应抱持系统的同侧，该钢丝绳缠绕螺钉B位于各钢丝绳缠绕螺钉A的上方；所述直线轴承及直线轴承导轨架安装在靠近钢丝绳缠绕螺钉B一侧的导向轴上；所述顶板的上表面安装有滑轮，所述钢丝绳缠绕在该滑轮上，所述底板的下表面通过辅助轮支架安装有辅助轮。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术结构灵巧，驱动方式简单，运动精度高，控制简单，运动灵活。2.本专利技术通过聚氨酯材料的弹性连接板对各个肢节进行连接，利用聚氨酯材料的弹性连接板的柔韧性，实现机器人抱持时的弯曲变形。3.本专利技术在各个肢节轮轴位置安装了弹簧，可以使工作时指轮成不同所需角度的偏置，进而可以适应更加复杂情况的抱持。4.本专利技术的自适应抱持系统采用一根钢丝绳串通，符合差动原理，可以实现抱持时两侧不同的变形，进而增加了抱持过程中的稳定性。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为本专利技术的整体结构示意图；图3为本专利技术自适应抱持系统的结构示意图；图4为本专利技术拿掉驱动系统和随动系统后的结构仰视图；图5为本专利技术驱动系统的立体结构示意图；图6为本专利技术随动系统的立体结构示意图；其中：1为舵机，2为舵机固定板，3为顶板，4为导向轴，5为滑轮，6滑轮架，7为直线轴承，8为直线轴承导轨架，9为底板，10为弹性连接板A，11为近端肢节架，12为近端指轮，13为远端肢节架，14为远端指轮，15为轮轴，16为轮轴支架，17为弹簧，18为钢丝绳，19为辅助轮支架，20为辅助轮，21为电机，22为小同步带轮，23为大同步带轮，24为同步带，25为电机端支撑挡板，26为左支撑挡板，27为隔板，28为棘刺盘，29为支撑底板，30为右支撑挡板，31为弹性连接板B，32为凹槽，33为钢丝绳缠绕螺钉A，34为钢丝绳缠绕螺钉B，I为自适应抱持系统，Ⅱ为驱动系统，Ⅲ为随动系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～6所示，本专利技术包括自适应抱持系统I、驱动系统Ⅱ及随动系统Ⅲ，其中自适应抱持系统I通过弹性连接板B31与另一自适应抱持系统I相连，弹性连接板B31一侧的自适应抱持系统I上连接驱动系统Ⅱ，另一侧的自适应抱持系统I上连接随动系统Ⅲ。自适应抱持系统I包括舵机1、安装架、弹性连接板A10、近端肢节、远端肢节、钢丝绳18及钢丝绳缠绕螺钉A33，该安装架前后方向的一端连接驱动系统Ⅱ或随动系统Ⅲ，另一端通过弹性连接板B31与另一自适应抱持系统I的安装架连接；即，本实施例的自适应抱持系统I为两个，其中一个自适应抱持系统I的前端与驱动系统Ⅱ连接，后端与弹性连接板B31相连，另一个自适应抱持系统I的前端与弹性连接板B31连接，后端与随动系统Ⅲ相连。安装架左右方向的任一端均设有近端肢节和远端肢节，该近端肢节与安装架之间以及远端肢节与近端肢节之间均通过弹性连接板A10相连，近端肢节及远端肢节上均连接有钢丝绳缠绕螺钉A33。舵机1固定在安装架上，钢丝绳18绕过舵机1，该钢丝绳18的一端分别缠绕在安装架一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A33上，另一端分别缠绕在安装架另一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A33上，通过舵机1控制钢丝绳18的长度，进而实现控制舵机1两侧近端肢节和远端肢节的收紧与放松，实现两侧近端肢节、远端肢节的自适应抱持。驱动系统Ⅱ由电机21将动力传递给传动机构，进而带动棘刺轮转动，实现机器人本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种筋腱驱动自适应攀爬机器人，其特征在于：包括自适应抱持系统(I)、驱动系统(Ⅱ)及随动系统(Ⅲ)，其中自适应抱持系统(I)通过弹性连接板B(31)与另一自适应抱持系统(I)相连，所述弹性连接板B(31)一侧的自适应抱持系统(I)上连接驱动系统(Ⅱ)，另一侧的自适应抱持系统(I)上连接随动系统(Ⅲ)；所述自适应抱持系统(I)包括舵机(1)、安装架、弹性连接板A(10)、近端肢节、远端肢节、钢丝绳(18)及钢丝绳缠绕螺钉A(33)，该安装架前后方向的一端连接所述驱动系统(Ⅱ)或随动系统(Ⅲ)，另一端通过所述弹性连接板B(31)与另一自适应抱持系统(I)的安装架连接，所述安装架左右方向的任一端均设有近端肢节和远端肢节，该近端肢节与安装架之间以及远端肢节与近端肢节之间均通过弹性连接板A(10)相连，所述近端肢节及远端肢节上均连接有钢丝绳缠绕螺钉A(33)；所述舵机(1)安装在安装架上，所述钢丝绳(18)绕过舵机(1)，该钢丝绳(18)的一端分别缠绕在所述安装架一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A(33)上，另一端分别缠绕在所述安装架另一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A(33)上，通过所述舵机(1)驱动钢丝绳(18)的牵引，实现安装架两侧近端肢节、远端肢节的自适应抱持。...

【技术特征摘要】
1.一种筋腱驱动自适应攀爬机器人，其特征在于：包括自适应抱持系统(I)、驱动系统(Ⅱ)及随动系统(Ⅲ)，其中自适应抱持系统(I)通过弹性连接板B(31)与另一自适应抱持系统(I)相连，所述弹性连接板B(31)一侧的自适应抱持系统(I)上连接驱动系统(Ⅱ)，另一侧的自适应抱持系统(I)上连接随动系统(Ⅲ)；所述自适应抱持系统(I)包括舵机(1)、安装架、弹性连接板A(10)、近端肢节、远端肢节、钢丝绳(18)及钢丝绳缠绕螺钉A(33)，该安装架前后方向的一端连接所述驱动系统(Ⅱ)或随动系统(Ⅲ)，另一端通过所述弹性连接板B(31)与另一自适应抱持系统(I)的安装架连接，所述安装架左右方向的任一端均设有近端肢节和远端肢节，该近端肢节与安装架之间以及远端肢节与近端肢节之间均通过弹性连接板A(10)相连，所述近端肢节及远端肢节上均连接有钢丝绳缠绕螺钉A(33)；所述舵机(1)安装在安装架上，所述钢丝绳(18)绕过舵机(1)，该钢丝绳(18)的一端分别缠绕在所述安装架一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A(33)上，另一端分别缠绕在所述安装架另一侧近端肢节、远端肢节中的钢丝绳缠绕螺钉A(33)上，通过所述舵机(1)驱动钢丝绳(18)的牵引，实现安装架两侧近端肢节、远端肢节的自适应抱持。2.根据权利要求1所述的筋腱驱动自适应攀爬机器人，其特征在于：所述近端肢节包括近端肢节架(11)及近端指轮(12)，该近端肢节架(11)左右方向的两端分别通过弹性连接板A(10)与所述安装架及远端肢节相连，所述近端肢节架(11)上可相对转动地连接有近端指轮(12)。3.根据权利要求2所述的筋腱驱动自适应攀爬机器人，其特征在于：所述近端肢节架(11)左右方向的两端下方均安装有轮轴支架(16)，所述近端指轮(12)的两端均连接有轮轴(15)，该轮轴(15)的一端与所述近端指轮(12)转动连接，另一端与同一端的轮轴支架(16)相插接，所述轮轴(15)与近端肢节架(11)之间设有弹簧(17)。4.根据权利要求1所述的筋腱驱动自适应攀爬机器人，其特征在于：所述远端肢节包括远端肢节架(13)及远端指轮(14)，该远端肢节架(13)通过弹性连接板A(10)与所述近端肢节相连，所述远端肢节架(13)上可相对转动地连接有远端指轮(14)。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉旺，葛壮，王远行，王冬琦，刘金国，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21