一种仿生柔性爪刺足结构制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生柔性爪刺足结构，涉及爬壁机器人技术领域，安装板上阵列设置四个分足单元，每个分足单元上均安装一个用于抓附壁面的分足，尼龙线两端分别与固设于安装板上的两个丝线固定块连接，尼龙线绕过各安装板和各分足滑轮设置，用于以压力限制分足相对于滑杆的滑动。本发明专利技术尼龙线绕过各安装板滑轮和各分足滑轮设置，将各分足受到的负载力均摊，使每个分足受力均匀，最大程度地充分利用每个分足的抓附力，避免各分足负载不均导致的单个分足脱附，改善机器人抓附的稳定性；通过磁钢和霍尔传感器获取分足的位移，进而通过弹簧形变量计算反馈分足的抓附力和抓附状态，大大降低了机器人控制算法的编制难度。

A kind of bionic flexible claw foot structure

The invention discloses a kind of bionic flexible claw foot structure, which relates to the technical field of a wall climbing robot. Four foot dividing units are arranged on the installation board. Each foot dividing unit is fitted with one foot for grasping the wall surface, and the nylon lines are respectively connected to two wire fixed blocks fixed on the mounting plate, and the nylon lines are bypassed each other. The mounting plate and the foot pulley are used for foot sliding with respect to the slide bar under pressure limitation. The invention of the invention of the nylon thread around the mounting plate pulley and the foot pulley will share the load force of each foot, make the full force of each foot evenly, make the best use of the grasping force of each foot, and avoid the single foot separation and desorption caused by the uneven load of each foot, and improve the stability of the robot's grasping and attachment; through the magnetic steel. The displacement of the foot is obtained by the Holzer sensor, and the spring - shaped variable is used to calculate the grasping force and the attachment state of the feedback, which greatly reduces the difficulty of the robot control algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生柔性爪刺足结构
本专利技术涉及爬壁机器人
，具体涉及一种用于爬壁机器人的爪刺足结构。
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，可以代替人类在陡峭壁面上执行任务，能够有效提高壁面作业效率，降低壁面作业风险，具有广泛的应用前景。自然界中很多生物天生具有飞檐走壁的能力，例如甲虫、蜥蜴、猫等生物足部具有锋利的爪刺结构，可以与粗糙的坚硬壁面间形成摩擦锁合，或者刺入柔软的表面，利用静摩擦力或刺入产生的力，实现陡峭壁面附着。受此启发，利用微型爪刺进行壁面攀爬的仿生爬壁机器人已被研发，其主要适用于坚硬并多灰尘的粗糙壁面以及柔软壁面，得到了一定范围的应用。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：CN201510562018.5，申请日：2015.09.07，授权公告日：2015.12.09，本专利技术涉及一种基于钩爪附着的仿生四足爬壁机器人，及攀爬机器人的
它包括前机体板(3)，后机体板(10)、连杆、尾巴(12)、机械腿；机械腿上安装有脚掌(6)；其特征在于：所述脚掌(6)包括脚掌基体(17)；脚掌基体(17)的后端通过阻尼转轴(14)安装于机械腿上，其中阻尼转轴(14)的轴线与脚掌基体(17)所在平面平行，脚掌(6)所在平面和机械腿所在平面之间的角度可以通过转动阻尼转轴(14)来调节；脚掌基体(17)的前端安装有柔性连接块(15)，柔性连接块(15)前端设有多个突出的柔性矩形条，每个柔性矩形条的末端均安装有钩爪(16)本专利技术结构简单，控制容易，易于组装。专利3：申请号：CN201710368416.2，申请日：2017.05.22，授权公告日：2017.11.07，本专利技术涉及一种钩爪式五足爬壁机器人及其运动步态方法，涉及攀爬机器人的
它包括机身板(8)、腿关节(5)、舵机控制板(6)、尾巴(9)、电池(7)、足端结构(3)；其特征在于：所述足端结构(3)包括脚关节基体(11)和柔性脚掌基体(15)；柔性脚掌基体(15)的后端通过脚掌连接架(14)安装于脚关节基体(11)上，其中脚掌连接架(14)可绕与脚关节基体(11)连接的铰接孔转动，以调节柔性脚掌基体(15)与接触面的角度。柔性脚掌基体(15)沿脚关节基体(11)呈周向分布，前端设有多个突出的柔性矩形条，每个柔性矩形条的末端均安装有钩爪(16)。本专利技术可实现机器人在粗糙竖直面及倒置面的抓附与爬行等行为。专利4：申请号：CN201710362196.2，申请日：2007.05.22，授权公告日：2017.11.07，本专利技术涉及一种钩爪式六足爬壁机器人及其运动方法，涉及攀爬机器人的
它包括中机体板(2)、左机体板(3)、右机体板(4)、连杆(9)、用于对抓式钩爪传动的齿轮(8)、钩爪式脚掌结构(1)；其特征在于：所述对抓钩爪结构是由一对齿轮连接的且齿轮旋转方向相反的钩爪式脚掌结构(1)构成；而钩爪式脚掌结构(1)包括柔性脚掌基体(12)；柔性脚掌基体(12)的后端通过L型连片(10)安装于俯仰舵机(7)舵盘上，改变相连舵机输出角度可以调节同一条腿连接的两个对抓的柔性脚掌基体(12)间的夹角；柔性脚掌基体(12)的前端设有多个呈扇形分布的柔性矩形条，每个柔性矩形条的末端均安装有钩爪(11)用于抓附。上述机器人基本实现了竖直粗糙壁面爬行，但上述机器人在复杂壁面爬行时，由于壁面凹凸不平起伏很大，会出现抓刺足受力不均的情况。即某些足片又承受过小的负载，不能充分发挥抓附作用，另一些爪刺足片因承受过大负载而脱附，甚至导致机器人因抓附不稳而从壁面滑落。此外，因上述机器人无法感知爪刺足的抓附力，从而无法判断爪刺足的抓附状态，导致机器人控制算法编制难度较大。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足结构。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：一种仿生柔性爪刺足结构，两个滑杆平行设置，每个所述滑杆分别通过两个滑杆座连接于所述安装板上，两个安装板滑轮位于两个所述滑杆之间，连接于所述安装板上，构成分足单元，两个所述安装板滑轮的轴连线与所述滑杆的轴线垂直设置；连接架顶部两侧各一体成型一个滑块，中间设分足滑轮，各足片平行设于所述连接架底部，构成分足；两个所述滑块分别安装于两个所述滑杆上，将所述分足与所述分足单元滑动连接；所述滑杆上套接弹簧，所述弹簧设于一组对应的滑块和滑杆座之间，用于以拉力限制所述分足相对于所述滑杆的滑动；所述安装板上阵列设置四个所述分足单元，每个所述分足单元上均安装一个用于抓附壁面的所述分足，尼龙线两端分别与固设于所述安装板上的两个丝线固定块连接，所述尼龙线绕过各所述安装板滑轮和各分足滑轮设置，并于每个分足单元的安装板滑轮及与其对应的分足的分足滑轮间形成一个沿所述滑杆轴线方向的S弯，用于以压力限制所述分足相对于所述滑杆的滑动。进一步的，与所述弹簧连接的所述滑杆座上及对应的所述滑块靠近所述弹簧的一侧上各设一个磁钢，霍尔传感器设于两个磁钢之间，固定于所述连接架顶部。进一步的，所述足片为片状蛇形结构，由柔性材料制成，其前端设尖爪状钩头结构的硬质爪刺针。进一步的，所述足片由各弯折单元连接构成，所述爪刺针插入其前端设置的安装孔连接固定。进一步的，各所述足片之间通过隔板隔离。进一步的，所述丝线固定块上设有调节结构，用于调节所述尼龙线的张紧程度。本专利技术提供了一种仿生柔性爪刺足结构，具有以下有益效果：1、尼龙线绕过各安装板滑轮和各分足滑轮设置，将各分足受到的负载力均摊，使每个分足受力均匀，最大程度地充分利用每个分足的抓附力，避免各分足负载不均导致的单个分足脱附，改善机器人抓附的稳定性；2、通过磁钢和霍尔传感器获取分足的位移，进而通过弹簧形变量计算反馈分足的抓附力和抓附状态，大大降低了机器人控制算法的编制难度；3、足片由于柔性材料制成，通过分足的柔性变形减小单个足片抓附角度的变化，提升分足的抓附性能；4、结构简单、可靠、易实现，能够有效实现机器人在不同壁面环境下的稳定抓附，实用性好。附图说明图1为本专利技术的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生柔性爪刺足结构，其特征在于：两个滑杆(12)平行设置，每个所述滑杆(12)分别通过两个滑杆座(11)连接于所述安装板(1)上，两个安装板滑轮(13)位于两个所述滑杆(12)之间，连接于所述安装板(1)上，构成分足单元，两个所述安装板滑轮(13)的轴连线与所述滑杆(12)的轴线垂直设置；连接架(21)顶部两侧各一体成型一个滑块(22)，中间设分足滑轮(23)，各足片(24)平行设于所述连接架(21)底部，构成分足(2)；两个所述滑块(22)分别安装于两个所述滑杆(12)上，将所述分足(2)与所述分足单元滑动连接；所述滑杆(12)上套接弹簧(4)，所述弹簧(4)设于一组对应的滑块(22)和滑杆座(11)之间，用于以拉力限制所述分足(2)相对于所述滑杆(12)的滑动；所述安装板(1)上阵列设置四个所述分足单元，每个所述分足单元上均安装一个用于抓附壁面的所述分足(2)，尼龙线(3)两端分别与固设于所述安装板(1)上的两个丝线固定块(14)连接，所述尼龙线(3)绕过各所述安装板滑轮(13)和各分足滑轮(23)设置，并于每个分足单元的安装板滑轮(13)及与其对应的分足(2)的分足滑轮(23)间形成一个沿所述滑杆(12)轴线方向的S弯，用于以压力限制所述分足(2)相对于所述滑杆(12)的滑动。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生柔性爪刺足结构，其特征在于：两个滑杆(12)平行设置，每个所述滑杆(12)分别通过两个滑杆座(11)连接于所述安装板(1)上，两个安装板滑轮(13)位于两个所述滑杆(12)之间，连接于所述安装板(1)上，构成分足单元，两个所述安装板滑轮(13)的轴连线与所述滑杆(12)的轴线垂直设置；连接架(21)顶部两侧各一体成型一个滑块(22)，中间设分足滑轮(23)，各足片(24)平行设于所述连接架(21)底部，构成分足(2)；两个所述滑块(22)分别安装于两个所述滑杆(12)上，将所述分足(2)与所述分足单元滑动连接；所述滑杆(12)上套接弹簧(4)，所述弹簧(4)设于一组对应的滑块(22)和滑杆座(11)之间，用于以拉力限制所述分足(2)相对于所述滑杆(12)的滑动；所述安装板(1)上阵列设置四个所述分足单元，每个所述分足单元上均安装一个用于抓附壁面的所述分足(2)，尼龙线(3)两端分别与固设于所述安装板(1)上的两个丝线固定块(14)连接，所述尼龙线(3)绕过各所述安装板滑轮(13)和各分足滑轮(23)设置，并于每个分足单...

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