一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构制造技术

本发明专利技术公开一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，涉及攀爬机器人技术领域，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；行走机构设于滚道龙骨两端且位于滚道龙骨内侧，吸附履带组件设于滚道龙骨的外壁上，钩刺履带组件通过连接机构与滚道龙骨外侧相连接。对攀附环境表面的适应性更强，攀附力稳定性更好；钩刺履带组件与吸附履带之间采用连杆和万向联轴器连接，实现了钩刺履带组件与吸附履带的同步运转，钩刺履带组件的推拉动作，完成了切向摩擦力向攀附力的转化，增加了攀附力的来源；可实时调控钩刺履带组件的转角，利于适应多种任务要求；采用模块化的设计，便于制造，维护，维修与更换。

【技术实现步骤摘要】
一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构
本专利技术涉及攀爬机器人
，特别是涉及一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构。
技术介绍
不同设施表面攀爬机器人在当代人类社会生产活动中，发挥着越来越重要的作用。这类机器人系统可用于大型设施表面检测、表面清理、表面涂覆等作业，还可用于帮助完成重大设施的故障诊断、故障预警、状态维护等，是代替人类在危险、复杂、狭窄等环境中完成一定作业任务的重要工具。自然或人工环境中，不同设施表面的材料性质不同、表面形貌各异、环境湿度有别、表面附着物(紧致/松散、粘黏性、湿滑性等)状态纷繁复杂，给攀爬机器人的稳定可靠攀附和移动作业，提出了很大的技术挑战。为了提高攀爬机器人的攀附移动能力，针对不同的应用目的，国内外已经提出了较多不同攀爬机器人的设计方案。但是由于这些攀爬机器人通常是针对不同应用目的而开发研制的，已有攀爬机器人往往表现出适应环境变化的能力不足、攀附可靠性差、攀爬移动能力有限等方面的局限性。专利《曲面自适应水下爬壁机器人》(申请号：CN201910124138.5)中提出了一种能适应曲面的水下永磁爬壁机器人，该机器人通过两个磁吸附单元和两个辅助磁轮实现吸附，铰接的两个主动轮使得机器人的曲面适应性好，但该机器人不能攀爬非铁磁性表面，无法适应多种攀附环境。专利《一种负压爬壁机器人》(申请号：CN201620080603.1)中提出了一种主动负压爬壁机器人，采用电池供电抽出吸盘中的空气实现吸附，结构简单小巧，成本较低，但其负载能力较差，对电源的依赖性高，对攀附表面的平整度要求较高，对攀附环境表面的适应性差。专利《一种履带式多吸盘的爬壁机器人及其爬行方法》(申请号：CN201210298064.5)中提出了一种履带式主动负压吸附爬壁机器人，该机器人采用独立的常闭型电磁真空吸盘，各吸盘的真空源互不影响，但其控制系统较复杂，能源消耗较大，同样无法适应多种攀附环境。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，改善攀爬机器人对攀附环境表面的适应性、增强攀附力稳定性、提高攀爬机器人的带载能力、拓展攀爬机器人的作业应用范围。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；所述行走机构设置于所述滚道龙骨两侧，所述吸附履带组件设置于所述滚道龙骨的外壁上，所述钩刺履带组件通过所述连接机构与所述滚道龙骨外侧相连接。可选的，所述滚道龙骨包括底部直线轨道，所述底部直线轨道的两端分别与一斜向上轨道的一端相连接，所述斜向上轨道的另一端与一圆弧轨道的一端相连接，两个所述圆弧轨道的另一端之间设置有顶部直线轨道；所述顶部直线轨道与所述底部直线轨道之间设置有竖向的立柱。可选的，所述吸附履带组件包括多个吸盘和吸附皮带；所述多个吸盘的闭口端与所述滚道龙骨活动连接，所述多个吸盘的开口端与所述吸附皮带相连接，且所述多个吸盘的开口端贯穿所述吸附皮带。可选的，所述吸附皮带上设置有多个通孔，每个所述通孔均设置有一所述吸盘。可选的，所述吸盘顶部设置有一U型支架，所述U型支架的开口端位于两侧的内侧壁上分别设置有一导轮，所述导轮与所述滚道龙骨的外壁的内侧相接触。可选的，所述钩刺吸附皮带组件包括支撑结构、伸缩滚道和钩刺皮带；所述钩刺皮带设置于所述支撑结构外壁上，所述伸缩滚道设置于所述钩刺皮带与所述支撑结构之间。可选的，所述支撑结构包括可变滚道和支撑架，所述钩刺皮带设置于所述支撑架外壁上，所述可变滚道设置于所述支撑架与所述钩刺皮带之间；所述支撑架上设置有伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机的动力输出轴的外壁上与一推杆的一端相连接，所述推杆的另一端与所述可变滚道相连接。可选的，所述钩刺皮带包括皮带和多个钩刺组件；所述皮带上设置有多个贯穿孔，所述钩刺组件设置于所述贯穿孔处。可选的，所述钩刺组件包括钩刺，所述钩刺的一端穿过所述贯穿孔，所述钩刺的另一端设置有一滑轮，所述滑轮与所述伸缩滚道相接触。可选的，所述连接机构包括由多个连杆组成的平面连杆机构，所述平面连杆机构一端与所述吸附履带组件连接，另一端与所述钩刺履带组件连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1.本专利技术综合了磁吸附、负压吸附和钩刺攀附原理，设计了一种综合应用切向力和法向力复合作用的攀爬机器人机构，与已有的针对特定应用目的而开发研制的攀爬机器人对比，本专利技术对攀附环境表面的适应性更强，攀附力稳定性更好；2.本专利技术的钩刺履带组件与吸附履带之间采用履带连接机构和万向联轴器连接，既实现了钩刺履带组件与吸附履带的同步运转，又实现了钩刺履带组件的推拉动作，巧妙完成了切向摩擦力向攀附力的成功转化，增加了攀附力的来源；3.本专利技术可实时调控两侧钩刺履带组件的转角，在对攀爬速度和攀附力同时提出特定要求时，可以根据实际需求灵活调控，利于适应多种任务要求；4.本专利技术设计的滚道龙骨既能配合吸盘组件实现被动负压吸附，又能作为整个机器人架构的主要支撑结构，巧妙的避免了冗余结构的出现，减少了结构的复杂度；5.本专利技术采用模块化的设计，将整个机器人分为多个组件，使得制造，维护，维修与更换都比较方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构的方案总图；图2为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构的总体结构示意图；图3为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构中钩刺履带组件推拉机构意图；图4为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构中吸附履带组件示意图；图5为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构中滚道龙骨结构示意图；图6为本专利技术切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构中钩刺履带组件结构示意图。附图标记说明：1.滚道龙骨；2.水密驱动电机；3.L型支架；4.吸附履带组件；5.钩刺履带组件；6.水密推拉电机；7.行走机构；701.主动同步带轮；702.从动同步带轮；703.同步带轮支撑轴；704.承重同步带轮；8.钩刺履带组件推拉组件；9.履带连接机构；10.万向联轴器；401.吸盘组件；402.第一同步带；403.吸附皮带；404.永磁体；501.滚道；502.钩刺组件；503.伸缩电机组件；504.推杆；505.钩刺皮带；506.第二同步带。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；所述行走机构设置于所述滚道龙骨两侧，所述吸附履带组件设置于所述滚道龙骨的外壁上，所述钩刺履带组件通过所述连接机构与所述滚道龙骨外侧相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，包括滚道龙骨、行走机构、吸附履带组件、钩刺履带组件和连接机构；所述行走机构设置于所述滚道龙骨两侧，所述吸附履带组件设置于所述滚道龙骨的外壁上，所述钩刺履带组件通过所述连接机构与所述滚道龙骨外侧相连接。


2.根据权利要求1所述的切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，所述滚道龙骨包括底部直线轨道，所述底部直线轨道的两端分别与一斜向上轨道的一端相连接，所述斜向上轨道的另一端与一圆弧轨道的一端相连接，两个所述圆弧轨道的另一端之间设置有顶部直线轨道；所述顶部直线轨道与所述底部直线轨道之间设置有竖向的立柱。


3.根据权利要求1所述的切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，所述吸附履带组件包括多个吸盘和吸附皮带；所述多个吸盘的闭口端与所述滚道龙骨活动连接，所述多个吸盘的开口端与所述吸附皮带相连接，且所述多个吸盘的开口端贯穿所述吸附皮带。


4.根据权利要求3所述的切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，所述吸附皮带上设置有多个通孔，每个所述通孔均设置有一所述吸盘。


5.根据权利要求3所述的切向力与法向力复合作用的攀爬机器人机构，其特征在于，所述吸盘顶部设置有一U型支架，所述U型支架的开口端位于两侧的内侧壁上分别设置有一导轮，所述导轮与所述滚道龙骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：何广平，肖顺，章杰，狄杰建，梁旭，苏婷婷，黄灿，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11