轮足式爬壁机器人机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种轮足式爬壁机器人机构，包括半圆柱形的第1本体及第2本体、连杆、第1吸盘足以及第2吸盘足，其中第1本体及第2本体下部分别设有第1吸盘足以及第2吸盘足，第1本体及第2本体轴线平行，以接触方式并行设置，在两本体并行设置的两端部分别通过连杆连接成具有能够相对旋转的结构；第1吸盘足采用负压吸附结构，第2吸盘足采用真空吸附结构；第1本体内设有行走轮。本实用新型专利技术有机地结合了轮式移动机构和足式移动机构的各自优点，机构具有较好的运动特性和力特性，移动速度快，越障能力强，曲面适应性好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及移动机器人机构，具体地说是一种轮足式爬壁机器人机构。
技术介绍
在现有的微小型爬壁机器人机构中，大部分采用腿足式的移动机构(参考文献1 H. R. Choi, S. Μ. Ryew, Τ. H. Kang, J. H. Lee, and H. Μ. Kim, "A Wall Climbing Robot with Closed Link Mechanism,，，in Proc. of the 2000 IEEE/RSJ Int. Con. on Intelligent Robots and Systems, 2000，vol. 3，pp. 2006-2011，“一种具有闭合连杆 机构的爬壁机器人”，智能机器人及系统，2000年，第3卷，2006-2011页；文献2 :R. Pack, J. Christopher, and K. Kawamura, "A rubbertuator-based structure-climbing inspection robot,，，in Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, 1997, vol. 3，pp. 1869-1874. “一种具有闭合连杆机构的爬壁机器人”，机器人及自动化技 术，1997年，第3卷，1869-1874页)，或者采用由多个单元模块组成的可重构机构(文 K 3 :D0MENIC0 L0NG0 AND GIOVANNI MUSCAT0, "The Alicia3 climbing robot: a three-module robot for automatic wall inspection，，， IEEE Robotics & Automation Magazine, 2006，Vol 13，pp. 42 - 50, “Alicia3爬壁机器人一种具有自动壁面侦查功 能的三模块机器人”，机器人与自动化技术杂志，第13卷，42-50页)，吸附方式多采用负压 吸附(文献4 爬壁机器人技术的应用，刘淑霞，王炎，徐殿国，赵言正，Vol. 21 No. 2 1999)这 些机构的结构复杂、重量大、功耗多而且综合运动性能(机动性、稳定性及越障能力)较差， 因此，难以应用于实际的应用作业中。
技术实现思路
针对现有技术中存在的机构结构复杂、功耗大并且运动性能较差等不足之处，本 技术要解决的技术问题是提供一种移动速度快、越障能力强和曲面适应性好的轮足式 爬壁机器人机构。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是本技术一种轮足式爬壁机器人机构包括半圆柱形的第1本体及第2本体、连 杆、第1吸盘足以及第2吸盘足，其中第1本体及第2本体下部分别设有第1吸盘足以及第 2吸盘足，第1本体及第2本体轴线平行，以接触方式并行设置，在两本体并行设置的两端部 分别通过连杆连接成具有能够相对旋转的结构；第1吸盘足采用负压吸附结构，第2吸盘足 采用真空吸附结构；第1本体内设有行走轮。所述第1本体第2本体结构相同，均具托板，托板上安装可使两本体进行相对滚动 的半圆形轨道；轨道为表面加工有齿的半圆柱结构，两本体上的轨道通过齿啮合；轨道表 面为能够提供足够摩擦力的材料。所述负压吸附结构为托板底部安装有密封裙，通过引风机产生吸附负压；所述真 空吸附结构采用真空吸盘足，通过真空泵产生吸附负压；所述连杆两端分别设有旋转关节，各旋转关节与两本体的半圆柱形同心；所述行走轮至少为三个，设于同一水平面上，至少两 个轮为主动轮，通过电机驱动；所述第2吸盘足通过垂直设置的移动关节连接在第2本体 上；所述第2吸盘足通过水平设置的旋转关节连接在第2本体上。本技术具有以下有益效果及优点1.本技术有机地结合了轮式移动机构和足式移动机构的各自优点，机构具 有较好的运动特性和力特性。2.移动速度快。在通过引风机产生负压的吸盘足中，电机通过驱动行走轮的旋转 关节实现了机构的轮式移动行走功能。3.越障能力强。通过两个半圆柱体的相对滚动调节吸盘足的空间姿态，实现机构 对不同角度的交叉壁面跨越能力。4.曲面适应性好。本技术的行走移动机构位于负压吸盘足内，同时由于两个 半圆柱体可相对滚动，因此该机构可适应的曲面曲率范围广。5.应用范围广。本技术可以作为反恐侦查及壁面检测的机器人移动机构。附图说明图1为本技术机构示意图；图加为直线行走示意图(第一吸盘足4吸附)；图2b为直线行走示意图(第二吸盘足5收缩)；图2c为直线行走示意图(驱动电机驱动旋转关节实现机构行走)；图3a_l为原地旋转过程示意图(吸附第一吸盘足4情况俯视图)；图3a_2为原地旋转过程示意图(吸附第一吸盘足4情况主视图)；图北-1为原地旋转过程示意图(抬起第二吸盘足5情况俯视图)；图北-2为原地旋转过程示意图(抬起第二吸盘足5情况主视图)；图3c_l为原地旋转过程示意图(机构旋转至目标位置状态俯视图)；图3c_2为原地旋转过程示意图(机构旋转至目标位置状态主视图)；图如为交叉壁面跨越过程示意图(机构运动步骤1)；图4b为交叉壁面跨越过程示意图(机构运动步骤2)；图如为交叉壁面跨越过程示意图(机构运动步骤3)；图4d为交叉壁面跨越过程示意图(机构运动步骤4)；图如为交叉壁面跨越过程示意图(机构运动步骤5)；图5为本技术另一实施例机构示意图。具体实施方式如图1所示，轮足式爬壁机器人机构包括半圆柱形的第1本体1及第2本体2、连 杆3、第1吸盘足4以及第2吸盘足5，其中第1本体1及第2本体2下部分别设有第1吸 盘足4以及第2吸盘足5，第1本体1及第2本体2轴线平行，以接触方式并行设置，在两本 体并行设置的两端部分别通过连杆连接成具有能够相对旋转的结构；第1吸盘足4采用负 压吸附结构，第2吸盘足5采用真空吸附结构；第1本体1内设有行走轮。第1本体1和第 2本体2结构相同，均具托板，托板上安装可使两本体进行相对滚动的半圆形轨道。本实施例采用有齿的半圆柱结构，使两本体上的轨道通过齿啮合。也可为能够提 供足够摩擦力的材料，如摩擦系数较大的橡胶。负压吸附结构为托板底部安装有密封裙，通过引风机产生吸附负压；真空吸附结 构采用真空吸盘足，通过真空泵产生吸附负压。连杆两端分别设有旋转关节，各旋转关节与两本体的半圆柱形同心；行走轮至少 为三个，设于同一水平面上，至少两个轮为主动轮，通过电机驱动；第2吸盘足5通过垂直设 置的移动关节连接在第2本体2上。本技术机构具有四个自由度，第一旋转关节9、第二旋转关节10、第四旋转关 节12以及第一移动关节14分别由四个电机驱动，可实现行走轮转动、原地旋转、俯仰和第 二吸盘足5的伸缩移动。并且第四旋转关节12与第五旋转关节13存在1 :1的耦合关系。第一吸盘足4采用负压吸附方式，通过驱动风扇产生负压实现吸盘足的吸附与释 放。第二吸盘足5采用真空吸附方式，利用真空泵和排气阀实现吸盘足的吸附与释放。本技术机构可在水平、垂直或倾斜壁面爬行。本技术机构的直线行走如图加-c所示，其中有阴影填充部分代表第一吸盘 足4。如图加所示，第一吸盘足4吸附工作壁面，释放第二吸盘足5 ；如图2b所示，电机驱 动第一移动关节14移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轮足式爬壁机器人机构，其特征在于包括：半圆柱形的第１本体（１）及第２本体（２）、连杆（３）、第１吸盘足（４）以及第２吸盘足（５），其中第１本体（１）及第２本体（２）下部分别设有第１吸盘足（４）以及第２吸盘足（５），第１本体（１）及第２本体（２）轴线平行，以接触方式并行设置，在两本体并行设置的两端部分别通过连杆连接成具有能够相对旋转的结构；第１吸盘足（４）采用负压吸附结构，第２吸盘足（５）采用真空吸附结构；第１本体（１）内设有行走轮。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪光，刘爱华，景凤仁，董伟光，李贞辉，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：89