一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构制造技术

本发明专利技术公开了一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构，包括1号舵机、股节、2号舵机、胫节、3号舵机、踝节、4号舵机和仿生足，股节、胫节和踝节都具有两个连接端，分别为固定连接端和转动连接端，仿生足具有两个连接端，一端用于连接舵机，另一端用于连接摩擦底块；本发明专利技术的仿生腿结构，通过4个舵机，具有4个运动自由度，1号舵机使腿能够前后摆动，实现机器人的前后运动；2号舵机、3号舵机可以改变腿部的伸展

【技术实现步骤摘要】
一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构


[0001]本专利技术涉及爬壁机器人
，具体涉及一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构。

技术介绍

[0002]现有的采用机器人检测混凝土管桩桩身完整性方法存在许多不足，例如天津大学研制的“一种管道内部缺陷扫描机器人”、中国地质大学(北京)研制的“一种用于管道梯度方位测量扫描的机器人”，均采用了传统的驱动轮或履带方式进行运动，而不是仿生运动，故自适应功能不足。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中驱动轮或履带自适应能力差，不适用于管桩爬壁机器人在管道内行走的技术问题，提供了一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构，能够应用于管桩爬壁机器人，使管桩爬壁机器人能在混凝土管桩内壁实现自主移动。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0005]一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构，包括1号舵机、股节、2号舵机、胫节、3号舵机、踝节、4号舵机和仿生足，股节、胫节和踝节都具有两个连接端，分别为固定连接端和转动连接端，仿生足具有两个连接端，一端用于连接舵机，另一端用于连接摩擦底块；每个舵机的转轴一端均连接有一个舵盘，1号舵机的舵盘连接在股节的转动连接端，股节的固定连接端与2号舵机固定连接，2号舵机的舵盘连接在胫节的转动连接端，胫节的固定连接端与3号舵机固定连接，3号舵机的舵盘转动连接在踝节的转动连接端，踝节的固定连接端与4号舵机固定连接，4号舵机的舵盘连接在仿生足的一端。
[0006]1号舵机固定安装在机器人核心板上，1号舵机舵盘与股节连接，输出扭矩带动股节转动；2号舵机安装在股节上，受1号舵机的转动控制，2号舵机的舵盘与胫节连接，输出扭矩带动胫节转动；3号舵机安装在胫节上，受2号舵机的转动控制，3号舵机的舵盘与踝节连接，输出扭矩带动踝节转动；4号舵机安装在踝节上，受3号舵机的转动控制，4号舵机的舵盘与仿生足转动连接，输出扭矩带动仿生足转动，4号舵机转动时可带动仿生足的接触角度与地面或管壁面相适应。1号舵机、2号舵机、3号舵机、4号舵机提供了4个运动自由度，实现了仿生腿在空间中的自由运动。
[0007]优选地，舵机通过螺钉/螺栓固定连接在股节、胫节或踝节的固定连接端，舵机能拆卸更换。
[0008]优选地，仿生足连接舵机的一端具有两个相对设置的侧板，股节、胫节和踝节的转动连接端均具有两个相对设置的侧板，一侧板上开设有安装舵机舵盘的安装槽，另一侧板上开设有连接舵机转轴的安装孔，舵机位于两个侧板之间。
[0009]优选地，胫节和踝节的转动连接端与固定连接端之间均开设有用于减重的凹槽，凹槽内设置有用于增加强度的加强杆。一方面减轻仿生腿的重量，另一方面还能保证仿生腿的强度。
[0010]优选地，仿生足的底端通过螺纹连接有摩擦底块。摩擦底块用于增强机器人与混凝土壁面的摩擦力，从而使机器人运行平稳。
[0011]优选地，仿生足上开设有用于安装传感器的传感器凹槽，传感器凹槽朝向机器人的外侧，传感器凹槽侧壁上开设有穿线孔。传感器凹槽和穿线孔可用于安装各类传感器，传感器凹槽朝向机器人的外侧，方便传感器安装及工作。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0013]本专利技术的仿生腿结构，通过4个舵机，具有4个运动自由度，1号舵机使腿能够前后摆动，实现机器人的前后运动；2号舵机、3号舵机可以改变腿部的伸展-收缩角度，从而控制机器人整体的占用空间；4号舵机直接控制仿生足底部相对管桩内壁的角度。4个舵机的协同工作满足仿生腿在空间内进行4个自由度转动的功能，使管桩爬壁机器人能类似动物用摆动腿部的方式运动。
[0014]调整2号舵机、3号舵机的舵盘角度，使管桩爬壁机器人的每一条腿伸展开，使管桩爬壁机器人能够在大直径管桩内部行走，还可以通过改变2号舵机、3号舵机的舵盘转角，减小整个腿部的占用空间，使管桩爬壁机器人也能够在较小直径的管道内行走，从而在一定程度上使管桩爬壁机器人具备穿越狭窄空间，如管桩转折处、管径较小处等复杂工况的能力。
[0015]本专利技术仿生足末端的摩擦底块提高了仿生足的抗滑能力，可以适应各类管桩内壁的壁面情况，对于管道内壁凹凸不平或有裂缝的工况适应较好，摩擦底块为可拆卸设计，在磨损过多的情况下可更换，提高管桩爬壁机器人仿生足的使用寿命，能够应用于管桩内部仿生扫描建模机器人，满足了管桩内部仿生扫描建模机器人对仿生足抗滑性能的要求。
[0016]本专利技术仿生足预留有传感器安装凹槽和穿线孔，可用于安装各类传感器，能够应用于管桩内部仿生扫描建模机器人，满足了管桩内部仿生扫描建模机器人对智能传感器的要求。
[0017]本专利技术的大部分结构零件可以3D打印，可以设计为任意需要的形状，所有的舵机固定安装方式均可依靠3D打印模型确定，结构设计简单、灵活。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的整体结构图；
[0019]图2是腿部结构的爆炸视图；
[0020]图3是股节与1号舵机、2号舵机的连接关系示意图；
[0021]图4是胫节与2号舵机、3号舵机的连接关系示意图；
[0022]图5是踝节与3号舵机、4号舵机的连接关系以及仿生足的安装位置示意图；
[0023]图6是仿生足的结构示意图；
[0024]图7是舵机舵盘与胫节的连接结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：
[0026]如图1-2所示，仿生腿1包括腿部结构2和仿生足3，腿部结构包括1号舵机4、股节5、2号舵机6、胫节7、3号舵机8、踝节9和4号舵机10，每个舵机的转轴一端均连接有一个舵盘，
股节、胫节和踝节都具有两个连接端，分别为固定连接端和转动连接端，固定连接端与相应舵机固定连接，转动连接端与相应舵机的舵盘转动连接；仿生足具有两个连接端，一端用于连接舵机，另一端用于连接摩擦底块；
[0027]1号舵机的舵盘连接在股节的转动连接端，股节的固定连接端与2号舵机固定连接，2号舵机的舵盘连接在胫节的转动连接端，胫节的固定连接端与3号舵机固定连接，3号舵机的舵盘转动连接在踝节的转动连接端，踝节的固定连接端与4号舵机固定连接，4号舵机的舵盘连接在仿生足的一端。
[0028]如图3-5所示，1号舵机的舵盘转动连接在股节5的转动连接端上，扭矩输出到股节5上，1号舵机4固定安装于机器人核心板上，机器人核心板图中未示出。股节5的转动连接端与1号舵机4的舵盘转动连接，接受1号舵机4输出的扭矩，股节的固定连接端与2号舵机6通过螺钉/螺栓固定连接。
[0029]如图3-5所示，所述的2号舵机6通过螺钉/螺栓固定连接在股节5的固定连接端，2号舵机的舵盘与胫节7的转动连接端连接，扭矩输出到胫节7。胫节7一端与2号舵机6的舵盘相连，接受2号舵机6输出的扭矩，另一端与3号舵机8固定连接。
[0030]如图3-5所示，所述的3号舵机8通过螺钉/螺栓固定连接在胫节7上，3号舵机的舵盘与踝节9连接，扭矩输出到踝节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管桩爬壁机器人的仿生腿结构，其特征是：包括1号舵机、股节、2号舵机、胫节、3号舵机、踝节、4号舵机和仿生足，股节、胫节和踝节都具有两个连接端，分别为固定连接端和转动连接端，仿生足具有两个连接端，一端用于连接舵机，另一端用于连接摩擦底块；每个舵机的转轴一端均连接有一个舵盘，1号舵机的舵盘连接在股节的转动连接端，股节的固定连接端与2号舵机固定连接，2号舵机的舵盘连接在胫节的转动连接端，胫节的固定连接端与3号舵机固定连接，3号舵机的舵盘转动连接在踝节的转动连接端，踝节的固定连接端与4号舵机固定连接，4号舵机的舵盘连接在仿生足的一端。2.根据权利要求1所述的管桩爬壁机器人的仿生腿结构，其特征是：舵机通过螺钉/螺栓固定连接在股节、胫节或踝节的固定连接端。3.根据权利要求2所述的管桩爬壁机器人的仿生腿结构，其特征是：胫节和踝节的转动连接端...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵润泽，朱晋，吕辉，张颖男，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：