由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌制造技术

本实用新型专利技术公开一种由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，主要用于微小型黏附式仿生爬壁机器人的应用中，属于机器人技术应用领域。它包括驱动部分、主动吸附脚掌结构部分、自适应球关节部分、主动脱附拉线机构部分。本实用新型专利技术巧妙的利用电动机的简单转动配合扭簧的扭转作用，实现脚趾的主动吸附和主动脱附功能；在球关节处设置复位弹簧，使得脚掌具有自适应性和自复位性，同时使得机器人更具优越性。器人更具优越性。器人更具优越性。

【技术实现步骤摘要】
由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌


[0001]本技术属于机器人技术应用领域，具体涉及由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，主要用于微小型黏附式仿生爬壁机器人的应用中。

技术介绍

[0002]随着仿生机器人技术的迅速发展，仿生爬壁机器人的研发越来越受到大众的关注。在现有的仿生爬壁机器人中，采用的吸附方式大多为负压吸附或磁吸附等，其中负压吸附需要配备真空泵，工作时噪声较大，而磁吸附一般需要额外的电源供电，且不管是负压吸附还是磁吸附都对工作环境有很大的局限性。因此，开展黏附式爬壁机器人的研究具有重要的学术价值和应用背景。而在现有的黏附式爬壁机器人中，其机器人脚掌大多只具有简单的脱附拉线传动，不具有主动黏附功能。因此，急需一种结构简单且具有主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，不仅可以进行脱附拉线传动，该脚掌还具有主动吸附和脱附运动功能，通过电动机和扭簧的共同作用实现左右脚趾的内翻或外翻，可用于微小型黏附式仿生爬壁机器人的应用中。
[0004]由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，包括驱动机构、主动黏附脚掌机构以及主动脱附拉线机构；
[0005]主动黏附脚掌机构包括中间安装座、左脚趾、右脚趾和扭簧，左脚趾和右脚趾相对设置在中间安装座的两侧，且左脚趾和右脚趾均分别通过销轴与中间安装座转动连接，在左脚趾和中间安装座、右脚趾和中间安装座之前均设置有所述扭簧，扭簧套设在销轴上，且扭簧的一脚位于中间安装座上，另一脚位于左脚趾或右脚趾上，左脚趾和右脚趾的底部均固定设置有黏附材料，左脚趾上开设有左脚趾穿线孔，右脚趾上开设有右脚趾穿线孔；
[0006]驱动机构固定设置于主动黏附脚掌机构上方，驱动机构包括电动机架和固定在所述电动机架上的拉线电动机，且所述拉线电动机的输出轴朝上设置；
[0007]主动脱附拉线机构包括拉线支架和旋转盘，所述拉线支架固定在电动机架上，且拉线支架上开设有穿线孔，旋转盘位于拉线支架上方且固定在拉线电动机的输出轴上，旋转盘上开设有牵引线固定孔，且左脚趾穿线孔、拉线支架上的穿线孔和牵引线固定孔之间设置有左牵引线，右脚趾穿线孔拉线支架上的穿线孔和牵引线固定孔之间也设置有右牵引线，当拉线电动机的输出轴转动时，通过左牵引线带动左脚趾、右牵引线带动右脚趾同时内翻或外翻。
[0008]进一步地改进，在所述主动黏附脚掌机构和驱动机构之间设置有自适应球关节机构，
[0009]自适应球关节机构包括杆端关节轴承和复位弹簧，杆端关节轴承一端与中间安装
座铰接，另一端固定在电动机架上，复位弹簧的一端固定在中间安装座上，另一端固定在电动机架上。在球头关节轴承和复位弹簧的共同作用下，实现脚掌的自适应和自复位。
[0010]进一步地改进，中间安装座的左右两侧壁上均固定设置有第一耳座，左脚趾和右脚趾的一侧壁上均固定设置有第二耳座，左脚趾上的第二耳座与位于中间安装座左侧的第一耳座上穿设有销轴，右脚趾上的第二耳座与位于中间安装座右侧的第一耳座上也穿设有销轴。
[0011]进一步地改进，中间安装座的左右两侧均开设有沟槽，扭簧的两脚之间呈180度，扭簧一脚插入所述沟槽中，另一脚搭在左脚趾或右脚趾的上表面。将扭簧的一脚插入沟槽中有利于减小中间安装座的体积。
[0012]进一步地改进，中间安装座的底面、左脚趾的底面和右脚趾的底面处于同一平面上或形成曲面。当为平面时，脚掌可用于工作面为平面的爬行，当为曲面时，可以适应具有弧度的工作面，使得脚掌和工作面充分贴合。
[0013]进一步地改进，旋转盘上开设有若干牵引线固定孔，拉线支架上开设有若干穿线孔，左牵引线的一端固定在左脚趾穿线孔上，另一端穿过位于同一侧的穿线孔，然后固定在位于同一侧的牵引线固定孔内；右牵引线的一端固定在右脚趾穿线孔上，另一端穿过位于同一侧的穿线孔，然后固定在位于同一侧的牵引线固定孔内。
[0014]进一步地改进，左脚趾上开设有4个左脚趾穿线孔，分别定义为左脚趾a穿线孔a、左脚趾b穿线孔b、左脚趾c穿线孔c和左脚趾d穿线孔d，右脚趾开设有4个右脚趾穿线孔，分别定义为右脚趾a穿线孔a、右脚趾b穿线孔b、右脚趾c穿线孔c和右脚趾d穿线孔d；
[0015]旋转盘呈十字形，包括4个分支，每个分支上均开设有牵引线固定孔，其中两个分支与左脚趾位于同一侧，另两个分支与右脚趾位于同一侧，
[0016]将4个分支上的牵引线固定孔分别定为牵引线固定孔a、牵引线固定孔b、牵引线固定孔c和牵引线固定孔d，
[0017]拉线支架包括6个拉线分支，每个拉线分支上均开设有穿线孔，其中三个拉线分支与左脚趾位于同一侧，另三个拉线分支与右脚趾位于同一侧，将个分支上的穿线孔分别定义为一号穿线孔、二号穿线孔、三号穿线孔、四号穿线孔、五号穿线孔、六号穿线孔，
[0018]所述左牵引线有4条，分别定义为左牵引线a、左牵引线b、左牵引线c和左牵引线d，
[0019]所述右牵引线有4条，分别定义为右牵引线a、右牵引线b、右牵引线c和右牵引线d，
[0020]其中，
[0021]左牵引线a一端固定在左脚趾a穿线孔,通过一号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔a；
[0022]左牵引线b一端固定在左脚趾b穿线孔,通过二号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔a；
[0023]左牵引线c一端固定在左脚趾c穿线孔,通过二号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔b；
[0024]左牵引线d一端固定在左脚趾d穿线孔,通过三号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔b；
[0025]右牵引线a一端固定在右脚趾a穿线孔,通过四号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔c；
[0026]右牵引线b一端固定在右脚趾b穿线孔,通过五号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔c；
[0027]右牵引线c一端固定在右脚趾c穿线孔,通过五号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔d；
[0028]右牵引线d一端固定在右脚趾d穿线孔,通过六号穿线孔后，另一端固定于牵引线固定孔d。
[0029]进一步地改进，旋转盘的每个分支沿分支长度方向上开设有若干的牵引线固定孔。选用分支长度方向上不同的牵引线固定孔可提供不同的拉力，可根据实际所学牵引力选用不同的牵引线固定孔。
[0030]进一步地改进，所述黏附材料为压敏胶带或干粘合剂材料。
[0031]本技术的工作原理为：本技术中电动机架和中间安装架的两端各装有约束弹簧，通过这种具有复位功能的弹簧约束球关节，实现了脚掌具有自适应性的同时，在不受力的情况下可以恢复到初始位置，即在脚掌抬起来的时候恢复到初始位置，这样保证了脚掌能与空间表面贴合，具备仿生脚掌在空间表面自适应的能力。本技术的中间安装座和左、右脚趾的底面可根据工作面的不同，加工为不同弧度的曲面时，可自适应不同弧度的工作面，使脚掌充分和工作面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：包括主动黏附脚掌机构、驱动机构以及主动脱附拉线机构；主动黏附脚掌机构包括中间安装座（5）、左脚趾（6）、右脚趾（7）和扭簧（9），左脚趾（6）和右脚趾（7）相对设置在中间安装座（5）的两侧，且左脚趾（6）和右脚趾（7）均分别通过销轴（10）与中间安装座（5）转动连接，在左脚趾（6）和中间安装座（5）、右脚趾（7）和中间安装座（5）之前均设置有扭簧（9），扭簧（9）套设在销轴上，且扭簧（9）的一脚位于中间安装座（5）上，另一脚位于左脚趾（6）或右脚趾（7）上，左脚趾（6）和右脚趾（7）的底部均固定设置有黏附材料（8），左脚趾（6）上开设有左脚趾穿线孔，右脚趾（7）上开设有右脚趾穿线孔；驱动机构固定设置于主动黏附脚掌机构上方，驱动机构包括电动机架（2）和固定在所述电动机架（2）上的拉线电动机（1），且所述拉线电动机（1）的输出轴朝上设置；主动脱附拉线机构包括拉线支架（3）和旋转盘（16），所述拉线支架（3）固定在电动机架（2）上，且拉线支架（3）上开设有穿线孔，旋转盘（16）位于拉线支架（3）上方且固定在拉线电动机（1）的输出轴上，旋转盘（16）上开设有牵引线固定孔，且左脚趾穿线孔、拉线支架（3）上的穿线孔和牵引线固定孔之间设置有左牵引线（18），右脚趾穿线孔、拉线支架（3）上的穿线孔和牵引线固定孔之间也设置有右牵引线（19），当拉线电动机（1）的输出轴转动时，通过左牵引线（18）带动左脚趾（6）、右牵引线（19）带动右脚趾（7）同时内翻或外翻。2.根据权利要求1所述的由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：在所述主动黏附脚掌机构和驱动机构之间设置有自适应球关节机构，自适应球关节机构包括杆端关节轴承（13）和复位弹簧（11），杆端关节轴承（13）一端与中间安装座（5）铰接，另一端固定在电动机架（2）上，复位弹簧（11）的一端固定在中间安装座（5）上，另一端固定在电动机架（2）上。3.根据权利要求1所述的由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：中间安装座（5）的左右两侧壁上均固定设置有第一耳座，左脚趾（6）和右脚趾（7）的一侧壁上均分别固定设置有第二耳座，左脚趾（6）上的第二耳座与位于中间安装座（5）左侧的第一耳座上穿设有所述销轴（10），右脚趾（7）上的第二耳座与位于中间安装座（5）右侧的第一耳座上也穿设有所述销轴（10）。4.根据权利要求3所述的由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：中间安装座（5）的左右两侧均开设有沟槽，扭簧（9）的两脚之间呈180度，扭簧（9）套设在销轴（10）上，扭簧（9）一脚插入所述沟槽中，另一脚搭在左脚趾（6）或右脚趾（7）的上表面。5.根据权利要求1所述的由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：中间安装座（5）的底面、左脚趾（6）的底面和右脚趾（7）的底面处于同一平面上或形成曲面。6.根据权利要求1所述的由电机和扭簧实现主动吸/脱附的自适应爬壁机器人脚掌，其特征在于：旋转盘（16）上开设有若干牵引线固定孔，拉线支架（3）上开设有若干穿线孔，左牵引线（18）的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，薛泽浩，张铁，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：