一种攀爬机器人及其足轮制造技术

本发明专利技术公开了一种攀爬机器人及其足轮，足轮包括轮毂以及多根轮辐，所述轮辐至少是三根并绕所述轮毂外周呈放射状均匀间隔设置，所述轮辐内端连接所述轮毂，还包括多块足板，所述足板与所述轮辐一一对应，所述足板中心位置与所述轮辐外端之间通过球铰链连接从而使所述足板具有三个旋转自由度，所述足板左右两侧分别通过弹簧与所述轮毂连接以使所述足板在自然状态下垂直所述轮辐。攀爬机器人采用足轮行走，足轮通过其足板表面的大面积稳定接触地面为攀爬机器人提供高强度稳定的附着力，同时具备运动灵活的特点。备运动灵活的特点。备运动灵活的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种攀爬机器人及其足轮


[0001]本专利技术涉及一种攀爬机器人及其足轮，特别是涉及一种攀爬机器人及其面接触足轮，能够提高攀爬机器人触地面积，减少接触压力，增加攀爬抓地力，同时防止在攀爬运动中，特别是转弯时，机器人与攀爬表面之间产生滑动摩擦及磨损。

技术介绍

[0002]攀爬机器人是智能机器人中较为特殊的一类，其核心特点是能够在倒置、垂直和大坡度平面等三维空间运动。轮子或履带是当前机器人的主要移动装置。轮子适合平坦的路面，能高速运动，但与表面接触面积小，触地压强大，容易打滑，难以为攀爬机器人直接提供对攀爬表面的高强度且稳定的附着力。履带适合多种地形，与表面接触面积大，触地压强小，运动平稳不易打滑。但履带式攀爬机器人运动损耗大，滑动转向阻力大，履带与接触表面之间的磨损大。另外，轮式和履带式攀爬机器人在转弯时都不可避免产生滑动摩擦及磨损。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种攀爬机器人及其足轮，其克服了
技术介绍
所存在的不足，在保证攀爬机器人与攀爬表面间较大的接触面积的同时，减少攀爬机器人的运动损耗，消除轮式和履带式攀爬机器人在转弯时产生的滑动摩擦和磨损，提高攀爬运动的可靠性和稳定性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0004]一种攀爬机器人的足轮，包括轮毂以及多根轮辐，所述轮辐至少是三根并绕所述轮毂外周呈放射状均匀间隔设置，所述轮辐内端连接所述轮毂，还包括多块足板，所述足板与所述轮辐一一对应，所述足板中心位置与所述轮辐外端之间通过球铰链连接从而使所述足板具有三个旋转自由度，所述足板左右两侧分别通过弹簧与所述轮毂连接以使所述足板在自然状态下垂直所述轮辐。
[0005]一较佳实施例之中：所述轮辐外侧端面的左右两侧对称设有限位斜面，足轮行进中接触地面的足板可逐渐摆动至其限位斜面抵顶于足板内表面。
[0006]一较佳实施例之中：所述轮辐的数目为n，则相邻轮辐的夹角为360
°
/n，所述轮辐左右两侧的限位斜面的夹角为180
°‑
360
°
/n。
[0007]一较佳实施例之中：所述轮辐是六根，所述轮辐左右两侧的限位斜面的夹角是120
°
。
[0008]一较佳实施例之中：所述轮辐包括辐条本体及托头，所述托头连接于所述辐条本体外侧端，所述球铰链连接于所述托头与所述足板之间。
[0009]一较佳实施例之中：所述球铰链一端与所述托头连接，另一端和所述足板内部的球形空腔紧密配合。
[0010]一较佳实施例之中：所述足板外侧面设有附着模块，所述足板包括叠置在一起的上足板和下足板。
[0011]一种攀爬机器人，包括机架及安装在所述机架上的驱动模块，还包括共同支撑起所述车架的多个足轮，所述足轮在所述驱动模块的驱动下旋转以实现攀爬机器人行走；所述足轮包括轮毂以及多根轮辐，所述轮辐至少是三根并绕所述轮毂外周呈放射状均匀间隔设置，所述轮辐内端连接所述轮毂，还包括多块足板，所述足板与所述轮辐一一对应，所述足板中心位置与所述轮辐外端之间通过球铰链连接从而使所述足板具有三个旋转自由度，所述足板左右两侧分别通过弹簧与所述轮毂连接以使所述足板在自然状态下垂直所述轮辐。
[0012]一较佳实施例之中：所述足轮是三个并呈品字形布置，前端二个足轮左右对称设置，后端的足轮安装在轮架上，所述轮架可转动地枢接于所述机架上。
[0013]一较佳实施例之中：前端二个足轮为主动轮，后端的足轮为从动轮，所述驱动模块是两个，分别用于驱动前端的二个足轮旋转。
[0014]一较佳实施例之中：所述轮架的旋转中心轴与后端足轮的旋转中心轴垂直并偏心设置，二者的偏心距离≧所述足板的长度。
[0015]本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：
[0016]1.攀爬机器人采用足轮行走，足轮通过其足板表面的大面积稳定接触地面为攀爬机器人提供高强度稳定的附着力，同时具备运动灵活的特点。
[0017]2.转向时，足板支撑于地面，轮辐以足板为支撑，在球铰链的枢接之下自由旋转，即转向过程中足板与地面保持相对位置不变，从而避免了足板与地面之间产生的滑动摩擦，有效减少了滑动摩擦和磨损。
[0018]3.攀爬机器人通过足轮在滚动时机器人足与壁面的交替吸附来保证足够的附着能力，使机器人行进时相邻足之间平稳切换。
[0019]4.该攀爬机器人足轮的各个部件都是可分离的，方便替换，也可以在多足轮的基础上减少足轮的数量，达到简化结构的目的
附图说明
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0021]图1绘示了攀爬机器人的立体示意图。
[0022]图2绘示了图1所示攀爬机器人的足轮的主视示意图。
[0023]图3绘示了图1所示攀爬机器人的足轮的结构示意图。
[0024]图4绘示了图1所示攀爬机器人的轮架与足轮的主视图。
[0025]图5绘示了图1所示攀爬机器人的轮架与足轮的侧视图。
[0026]图6绘示了图1所示攀爬机器人行进中足轮换足过程示意图。
[0027]图7绘示了图1所示攀爬机器人转弯示意图。
[0028]图8绘示了足轮的结构变形示意图。
具体实施方式
[0029]请参照图1，一种攀爬机器人，包括机架1、多个足轮2及安装在所述机架上的驱动模块3，这些所述足轮2是多个并共同支撑起所述车架1，所述驱动模块3安装于所述机架1上，所述足轮2在所述驱动模块3的驱动下旋转以实现攀爬机器人在攀爬表面5行走。优选
地，所述足轮2是三个并呈品字形布置，前端二个足轮2左右对称设置，后端的足轮2安装在轮架4上，所述轮架4可转动地枢接于所述机架1上。进一步优选地，前端二个足轮2为主动轮，后端的足轮2为从动轮，所述驱动模块3是两个，分别用于驱动前端的二个足轮旋转。本实施例当中，所有足轮2的轴线处于同一水平面，这样可使攀爬机器人的运动更加平稳。
[0030]请参照图2和图3，所述足轮2包括轮毂21以及多根轮辐22，所述轮辐22至少是三根并绕所述轮毂21外周呈放射状均匀间隔设置，所述轮辐22内端连接所述轮毂21，所述足轮2还包括多块足板23，所述足板23与所述轮辐22一一对应。所述足板23中心位置与所述轮辐22外端之间通过球铰链24连接，从而使所述足板23具有三个旋转自由度，即可以绕X、Y、Z轴摆动旋转。所述足板23左右两侧分别通过弹簧25与所述轮毂21连接以使所述足板23在自然状态下垂直所述轮辐22，这样足轮就能够朝两个方向旋转前进。
[0031]优选地，所述轮辐22外侧端面的左右两侧对称设有限位斜面221，足轮2行进中接触地面(即攀爬表面5)的足板23可逐渐摆动至其限位斜面221抵顶于足板内表面。该限位斜面221限制足板2绕球铰链24转动的范围，同时为足板23提供支撑，使机器人行进时相邻足之间平稳切换。进一步优选地，所述轮辐22是六根，即相邻轮辐中心线的夹角为60
°
，所述轮辐22左右两侧的限位斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种攀爬机器人的足轮，包括轮毂以及多根轮辐，所述轮辐至少是三根并绕所述轮毂外周呈放射状均匀间隔设置，所述轮辐内端连接所述轮毂，其特征在于：还包括多块足板，所述足板与所述轮辐一一对应，所述足板中心位置与所述轮辐外端之间通过球铰链连接从而使所述足板具有三个旋转自由度，所述足板左右两侧分别通过弹簧与所述轮毂连接以使所述足板在自然状态下垂直所述轮辐。2.根据权利要求1所述的足轮，其特征在于：所述轮辐外侧端面的左右两侧对称设有限位斜面，足轮行进中接触地面的足板可逐渐摆动至其限位斜面抵顶于足板内表面。3.根据权利要求2所述的足轮，其特征在于：所述轮辐的数目为n，则相邻轮辐的夹角为360
°
/n，所述轮辐左右两侧的限位斜面的夹角为180
°‑
360
°
/n。4.根据权利要求3所述的足轮，其特征在于：所述轮辐是六根，所述轮辐左右两侧的限位斜面的夹角是120
°
。5.根据权利要求1或2或3或4所述的足轮，其特征在于：所述轮辐包括辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，石清标，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：