一种攀爬机器人及其攀爬方法技术

本发明专利技术公开了一种攀爬机器人及其攀爬方法。实现在垂直墙壁上稳定攀爬是机器人实现三维空间无障碍运动的关键技术之一。本发明专利技术一种攀爬机器装置，包括攀爬架、攀爬前进机构和攀爬爪部机构。攀爬前进机构包括回转动力源、运动摇杆、第一连杆、第二连杆、第一滑道、第二滑道、第一滑块和第二滑块。攀爬爪部机构包括固定外管、滑动内管、顶杆、收缩弹簧、攀爬勾爪、从动凸轮、滚轮、勾爪固定杆、顶杆活塞、固定销和销钉顶紧弹簧。本发明专利技术通过攀爬前进机构与攀爬爪部机构相配合，通过单个回转动力源的往复转动就实现了持续向上的攀爬动作。与传统的攀爬机器人相比，本专利结构简单，操作难度小，成本低。

A climbing robot and its climbing method

【技术实现步骤摘要】
一种攀爬机器人及其攀爬方法
本专利技术属于攀爬机器
，具体涉及一种攀爬机器人及其攀爬方法。
技术介绍
三维空间无障碍运动为未来机器人技术的主要发展方向之一，在灾难搜救、空间探测、危险环境作业、军事侦察等领域具有重要的应用价值。实现在垂直墙壁上稳定攀爬是机器人实现三维空间无障碍运动的关键技术之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种攀爬机器人及其攀爬方法。本专利技术一种攀爬机器装置，包括攀爬架、攀爬前进机构和攀爬爪部机构。两个攀爬爪部机构分别设置在攀爬架头端的两侧。攀爬前进机构包括回转动力源、运动摇杆、第一连杆、第二连杆、第一滑道、第二滑道、第一滑块和第二滑块。第一滑道、第二滑道分别设置在攀爬架头端的两侧。运动摇杆的内端与攀爬架构成转动副，外端与第一连杆及第二连杆的一端铰接。运动摇杆由回转动力源驱动。第一连杆、第二连杆的另一端与第一滑块、第二滑块分别铰接。所述的攀爬爪部机构包括固定外管、滑动内管、顶杆、收缩弹簧、攀爬勾爪、从动凸轮、滚轮、勾爪固定杆、顶杆活塞、固定销和销钉顶紧弹簧。滑动内管的内端伸入固定外管的内壁，并与固定外管构成滑动副。两根收缩弹簧的一端均与固定外管的内端端部固定，另一端均与滑动内管的内端固定。滑动内管的内端设置有外倒角。伸缩固定外管的内壁上开设有销钉滑槽。销钉滑槽内设置有销钉顶紧弹簧。固定销与销钉滑槽构成滑动副。固定销的内端与销钉顶紧弹簧的外端固定。所述勾爪固定杆的内端与滑动内管外端固定。攀爬勾爪的中部与勾爪固定杆的外端铰接。攀爬勾爪的外端呈尖锐状，且朝向攀爬架的内侧。攀爬勾爪与勾爪固定杆之间的铰接轴上套置有扭簧。扭簧的两端与攀爬勾爪、勾爪固定杆分别固定。攀爬勾爪的内端固定有从动凸轮。顶杆穿过滑动内管内。顶杆的中部固定有顶杆活塞。顶杆活塞与滑动内管的内壁构成滑动副。滑动内管内壁的外端设置有环形限位块。顶杆活塞的内端设置有倒角。两个攀爬爪部机构内的固定外管与第一滑道、第二滑道分别固定。两个攀爬爪部机构内的顶杆内端与第一滑块、第二滑块分别固定。作为优选，所述的攀爬前进机构还包括右偏顶杆、左偏顶杆、转向导杆、导杆定位组件、第一伸缩杆和第二伸缩杆。所述的转向导杆与攀爬架构成滑动副。导杆定位组件包括第一定位吸附块、第一从动吸附块、第二从动吸附块、第二定位吸附块、第三从动吸附块和第三定位吸附块。第一从动吸附块、第二从动吸附块、第三从动吸附块与转向导杆的中部、一端端部、另一端端部分别固定。第二定位吸附块、第三定位吸附块分别固定在攀爬架的左侧、右侧，且与第二从动吸附块、第三从动吸附块的外端分别正对设置。第一定位吸附块均固定在攀爬架的中部。第一定位吸附块与第一从动吸附块相互之间有吸力。第二定位吸附块与第二从动吸附块相互之间有吸力。第三定位吸附块与第三从动吸附块相互之间有吸力。转向导杆具有三个功能位置，分别为左转位、中位、右转位。左转位对应转向导杆的右极限位置；中位对应转向导杆的中间位置；右转位对应转向导杆的左极限位置。第一滑道及第二滑道均与攀爬架铰接。第一滑道、第二滑道的内端与第一伸缩杆、第二伸缩杆的一端分别固定。第一伸缩杆、第二伸缩杆的另一端与转向导杆的两端分别铰接。右偏顶杆及左偏顶杆均呈L形。右偏顶杆、左偏顶杆的一端与转向导杆的两端分别固定。右偏顶杆、左偏顶杆的另一端相对设置，且均固定有推球。运动摇杆位于右偏顶杆与左偏顶杆之间。当运动摇杆向右偏顶杆转动至接触右偏顶杆上的推球后，运动摇杆推动右偏顶杆滑动，使得转向导杆向左滑动至右转位，第一滑道、第二滑道的外端均倾斜朝向攀爬架右前方。当运动摇杆向左偏顶杆转动至接触左偏顶杆上的推球后，运动摇杆推动左偏顶杆滑动，使得转向导杆向右滑动至左转位，第一滑道、第二滑道的外端均倾斜朝向攀爬架左前侧。作为优选，本专利技术一种攀爬机器装置还包括攀爬尾部机构和抽气泵。所述的攀爬尾部机构包括尾部连接杆、尾部连接弹簧、尾部固定架、真空吸盘、尾部行进轮和吸盘固定套。尾部连接杆的一端与攀爬架的尾部铰接，另一端与尾部固定架的一端铰接。尾部连接弹簧的一端与尾部连接杆的中部固定，另一端与尾部固定架的中部固定。尾部行进轮支承在尾部固定架的另一端。吸盘固定套固定在尾部固定架上。真空吸盘安装在吸盘固定套的内侧。真空吸盘的出气口与抽气泵的抽气口连接。作为优选，所述的攀爬前进机构还包括运动滑块和圆弧滑轨。所述的圆弧滑轨固定在攀爬架的中部。圆弧滑轨的内凹侧朝向第一滑道与第二滑道之间的位置。运动滑块与圆弧滑轨构成沿圆弧滑动的滑动副。运动摇杆的外端与运动滑块固定。运动摇杆与攀爬架所成转动副的公共轴线与圆弧滑轨的圆心轴线重合。作为优选，所述固定销的外端设置有倒角。作为优选，所述攀爬勾爪的外端设置有多根倒钩和绒毛。作为优选，所述顶杆的外端支承有滚轮。作为优选，所述的顶杆活塞内端端面的半径小于固定销在伸出销钉滑槽状态下到固定外管中心轴线的距离。该攀爬机器装置的攀爬方法如下：步骤一、将位于攀爬架左侧的攀爬爪部机构作为第一攀爬爪部机构；将位于攀爬架右侧的攀爬爪部机构作为第二攀爬爪部机构。运动摇杆具有第一行进极限位置和第二行进极限位置。运动摇杆位于第一行进极限位置的状态下，运动摇杆靠近左偏顶杆但不与左偏顶杆接触。运动摇杆位于第二行进极限位置的状态下，运动摇杆靠近右偏顶杆但不与右偏顶杆接触。将攀爬机器装置附着到被攀爬物体上，使得运动摇杆处于正中位置，第一滑块和第二滑块均处于中位，第一攀爬爪部机构内的滑动内管被固定销锁住，攀爬勾爪扣在被攀爬物体上；第二攀爬爪部机构内的滑动内管没有被第二滑道内的固定销锁住，攀爬勾爪在顶杆的推动下与被攀爬物体分离。尾部连接弹簧为收缩状态。抽气泵驱动真空吸盘吸紧被攀爬物体。步骤二、运动摇杆向左偏顶杆翻转至第一行进极限位置，使第一滑块向内滑动，第二滑块向外移动。第一滑块拉动第一攀爬爪部机构内顶杆相对于攀爬架向内移动，第一攀爬爪部机构内滑动内管在顶杆活塞到达固定销前保持静止。当第一攀爬爪部机构内的顶杆活塞到达固定销时，顶杆活塞推动固定销向内滑动，固定销对滑动内管的锁止解除，滑动内管与固定外管在伸缩弹簧的拉动下进行相对滑动，固定外管拉动攀爬架向上移动。尾部连接弹簧被拉伸。第二滑块推动第二攀爬爪部机构内的顶杆相对于攀爬架向外移动。第二攀爬爪部机构内的滑动内管向外伸出，当滑动内管的内端越过固定销时，固定销弹出。步骤三、运动摇杆向右偏顶杆翻转，使第一滑块向外滑动，第二滑块向内移动。第一攀爬爪部机构内顶杆相对于攀爬架向外移动，第一攀爬爪部机构内的顶杆未推到对应的攀爬勾爪，滑动内管及攀爬勾爪均保持静止。第二攀爬爪部机构内的顶杆相对于攀爬架向内移动，第二攀爬爪部机构内的顶杆远离攀爬勾爪；第二攀爬爪部机构内的攀爬勾爪在扭簧的作用下，外端向被攀爬物体翻转，扣住被攀爬物体。步骤四、两个攀爬勾爪均扣住被攀爬物体后，运动摇杆停止运动，真空吸盘释放。尾部固定架在尾部连接弹簧的拉力作用下向上运动。步骤五、抽气泵驱动真空吸盘吸紧被攀爬物体。运动摇杆向右偏顶杆翻转至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种攀爬机器人，包括攀爬架、攀爬前进机构和攀爬爪部机构；其特征在于：两个攀爬爪部机构分别设置在攀爬架头端的两侧；攀爬前进机构包括回转动力源、运动摇杆、第一连杆、第二连杆、第一滑道、第二滑道、第一滑块、第二滑块；第一滑道、第二滑道分别设置在攀爬架头端的两侧；运动摇杆的内端与攀爬架构成转动副，外端与第一连杆及第二连杆的一端铰接；运动摇杆由回转动力源驱动；第一连杆、第二连杆的另一端与第一滑块、第二滑块分别铰接；/n所述的攀爬爪部机构包括固定外管、滑动内管、顶杆、收缩弹簧、攀爬勾爪、从动凸轮、滚轮、勾爪固定杆、顶杆活塞、固定销和销钉顶紧弹簧；滑动内管的内端伸入固定外管的内壁，并与固定外管构成滑动副；两根收缩弹簧的一端均与固定外管的内端端部固定，另一端均与滑动内管的内端固定；滑动内管的内端设置有外倒角；伸缩固定外管的内壁上开设有销钉滑槽；销钉滑槽内设置有销钉顶紧弹簧；固定销与销钉滑槽构成滑动副；固定销的内端与销钉顶紧弹簧的外端固定；/n所述勾爪固定杆的内端与滑动内管外端固定；攀爬勾爪的中部与勾爪固定杆的外端铰接；攀爬勾爪的外端呈尖锐状，且朝向攀爬架的内侧；攀爬勾爪与勾爪固定杆之间的铰接轴上套置有扭簧；扭簧的两端与攀爬勾爪、勾爪固定杆分别固定；攀爬勾爪的内端固定有从动凸轮；顶杆穿过滑动内管内；顶杆的中部固定有顶杆活塞；顶杆活塞与滑动内管的内壁构成滑动副；滑动内管内壁的外端设置有环形限位块；顶杆活塞的内端设置有倒角；/n两个攀爬爪部机构内的固定外管与第一滑道、第二滑道分别固定；两个攀爬爪部机构内的顶杆内端与第一滑块、第二滑块分别固定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种攀爬机器人，包括攀爬架、攀爬前进机构和攀爬爪部机构；其特征在于：两个攀爬爪部机构分别设置在攀爬架头端的两侧；攀爬前进机构包括回转动力源、运动摇杆、第一连杆、第二连杆、第一滑道、第二滑道、第一滑块、第二滑块；第一滑道、第二滑道分别设置在攀爬架头端的两侧；运动摇杆的内端与攀爬架构成转动副，外端与第一连杆及第二连杆的一端铰接；运动摇杆由回转动力源驱动；第一连杆、第二连杆的另一端与第一滑块、第二滑块分别铰接；
所述的攀爬爪部机构包括固定外管、滑动内管、顶杆、收缩弹簧、攀爬勾爪、从动凸轮、滚轮、勾爪固定杆、顶杆活塞、固定销和销钉顶紧弹簧；滑动内管的内端伸入固定外管的内壁，并与固定外管构成滑动副；两根收缩弹簧的一端均与固定外管的内端端部固定，另一端均与滑动内管的内端固定；滑动内管的内端设置有外倒角；伸缩固定外管的内壁上开设有销钉滑槽；销钉滑槽内设置有销钉顶紧弹簧；固定销与销钉滑槽构成滑动副；固定销的内端与销钉顶紧弹簧的外端固定；
所述勾爪固定杆的内端与滑动内管外端固定；攀爬勾爪的中部与勾爪固定杆的外端铰接；攀爬勾爪的外端呈尖锐状，且朝向攀爬架的内侧；攀爬勾爪与勾爪固定杆之间的铰接轴上套置有扭簧；扭簧的两端与攀爬勾爪、勾爪固定杆分别固定；攀爬勾爪的内端固定有从动凸轮；顶杆穿过滑动内管内；顶杆的中部固定有顶杆活塞；顶杆活塞与滑动内管的内壁构成滑动副；滑动内管内壁的外端设置有环形限位块；顶杆活塞的内端设置有倒角；
两个攀爬爪部机构内的固定外管与第一滑道、第二滑道分别固定；两个攀爬爪部机构内的顶杆内端与第一滑块、第二滑块分别固定。


2.根据权利要求1所述的一种攀爬机器人，其特征在于：所述的攀爬前进机构还包括右偏顶杆、左偏顶杆、转向导杆、导杆定位组件、第一伸缩杆和第二伸缩杆；所述的转向导杆与攀爬架构成滑动副；导杆定位组件包括第一定位吸附块、第一从动吸附块、第二从动吸附块、第二定位吸附块、第三从动吸附块和第三定位吸附块；第一从动吸附块、第二从动吸附块、第三从动吸附块与转向导杆的中部、一端端部、另一端端部分别固定；第二定位吸附块、第三定位吸附块分别固定在攀爬架的左侧、右侧，且与第二从动吸附块、第三从动吸附块的外端分别正对设置；第一定位吸附块均固定在攀爬架的中部；第一定位吸附块与第一从动吸附块相互之间有吸力；第二定位吸附块与第二从动吸附块相互之间有吸力；第三定位吸附块与第三从动吸附块相互之间有吸力；转向导杆具有三个功能位置，分别为左转位、中位、右转位；左转位对应转向导杆的右极限位置；中位对应转向导杆的中间位置；右转位对应转向导杆的左极限位置；
第一滑道及第二滑道均与攀爬架铰接；第一滑道、第二滑道的内端与第一伸缩杆、第二伸缩杆的一端分别固定；第一伸缩杆、第二伸缩杆的另一端与转向导杆的两端分别铰接；右偏顶杆及左偏顶杆均呈L形；右偏顶杆、左偏顶杆的一端与转向导杆的两端分别固定；右偏顶杆、左偏顶杆的另一端相对设置，且均固定有推球；运动摇杆位于右偏顶杆与左偏顶杆之间；
当运动摇杆向右偏顶杆转动至接触右偏顶杆上的推球后，运动摇杆推动右偏顶杆滑动，使得转向导杆向左滑动至右转位，第一滑道、第二滑道的外端均倾斜朝向攀爬架右前方；当运动摇杆向左偏顶杆转动至接触左偏顶杆上的推球后，运动摇杆推动左偏顶杆滑动，使得转向导杆向右滑动至左转位，第一滑道、第二滑道的外端均倾斜朝向攀爬架左前侧。


3.根据权利要求2所述的一种攀爬机器人，其特征在于：还包括攀爬尾部机构和抽气泵；所述的攀爬尾部机构包括尾部连接杆、尾部连接弹簧、尾部固定架、真空吸盘、尾部行进轮和吸盘固定套；尾部连接杆的一端与攀爬架的尾部铰接，另一端与尾部固定架的一端铰接；尾部连接弹簧的一端与尾部连接杆的中部固定，另一端与尾部固定架的中部固定；尾部行进轮支承在尾部固定架的另一端；吸盘固定套固定在尾部固定架上；真空吸盘安装在吸盘固定套的内侧；真空吸盘的出气口与抽气泵的抽气口连接。


4.根据权利要求1所述的一种攀爬机器人，其特征在于：所述的攀爬前进机构还包括运动滑块和圆弧滑轨；所述的圆弧滑轨固定在攀爬架的中部；圆弧滑轨的内凹侧朝向第一滑道与第二滑道之间的位置；运动滑块与圆弧滑轨构成沿圆弧滑动的滑动副；运动摇杆的外端与运动滑块固定；运动摇杆与攀爬架所成转动副的公共轴线与圆弧滑轨的圆心轴线重合。


5.根据权利要求1所述的一种攀爬机器人，其特征在于：所述固定销的外端设置有倒角。


6.根据权利要求1所述的一种攀爬机器人，其特征在于：所述攀爬勾爪的外端设置有多根倒钩和绒毛。


7.根据权利要求1所述的一种攀爬机器人，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明，孙森，陈国金，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33