一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人。本發(fā)明包括上機(jī)體板、下機(jī)體板、曲柄滑塊、腳爪、尾巴。上機(jī)體板、下機(jī)體板分別至少連接有三只腳爪，并左、右對(duì)稱(chēng)分布，每個(gè)腳爪通過(guò)彈性簧片與上機(jī)體板、下機(jī)體板連接。彈性簧片變形具有方向性，以被動(dòng)方式為腳爪提供預(yù)壓力。本發(fā)明采用單向彈性腳爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爬壁機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，腳爪具有滑移和固定抓附的特點(diǎn)。當(dāng)腳爪隨機(jī)體沿壁面向上滑移時(shí)，腳爪向后翹起，減小了向上運(yùn)動(dòng)的阻力；當(dāng)腳爪抓附在墻壁上時(shí)，腳爪由于結(jié)構(gòu)限制，腳爪位置固定不變，抓附更牢靠。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便操作使用、造價(jià)成本不高，適合在相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】中推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]爬壁機(jī)器人對(duì)于軍事偵察、極限環(huán)境下救助等有重要意義。而爬壁機(jī)器人為實(shí)現(xiàn)爬行功能，必須具有吸附和移動(dòng)兩個(gè)基本功能。一般爬壁機(jī)器人通過(guò)負(fù)壓吸附和磁吸附，以及近年來(lái)發(fā)展很快的仿生納米粘附材料。其中負(fù)壓吸附要求壁面光滑平整，磁吸附要求壁面具有鐵磁性，而仿生納米粘附材料制造比較困難且對(duì)于粗糙的壁面粘附效果不佳。因此，三種吸附方式都具有局限性。
[0003]爬壁機(jī)器人的移動(dòng)方式主要有腿式和履帶式兩種，腿式結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，需要的驅(qū)動(dòng)較多，攀爬穩(wěn)定性不好，履帶式要求壁面光滑。因此設(shè)計(jì)一種可攀爬粗糙壁面，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)少的爬壁機(jī)器人具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可攀爬粗糙壁面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)少的被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人。
[0005]一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，包括上機(jī)體板、下機(jī)體板、曲柄滑塊、腳爪、尾巴，其中，上機(jī)體板裝有用來(lái)提供預(yù)壓力的彈性尾巴。上機(jī)體板與下機(jī)體板通過(guò)曲柄滑塊連接，滑塊集成在下機(jī)體板，滑槽集成在上機(jī)體板。
[0006]本發(fā)明曲柄滑塊包括曲柄、連桿組成。上機(jī)體板上安裝有直流電機(jī)，直流電機(jī)的輸出軸與曲柄連接，通過(guò)曲柄滑塊的方式驅(qū)動(dòng)上機(jī)體板、下機(jī)體板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其中，直流電機(jī)是單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0007]本發(fā)明上機(jī)體板、下機(jī)體板分別至少連接有三只腳爪，并左、右對(duì)稱(chēng)分布，每個(gè)腳爪通過(guò)彈性簧片與上機(jī)體板、下機(jī)體板連接。彈性簧片變形具有方向性，以被動(dòng)方式為腳爪提供預(yù)壓力。每個(gè)腳爪由彈性簧片、鉤刺基體、剛性鉤刺、彈性橡膠膜組成，其中，彈性橡膠膜包裹在剛性鉤刺的尖端表面。
[0008]本發(fā)明采用單向彈性腳爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爬壁機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，腳爪具有滑移和固定抓附的特點(diǎn)。當(dāng)腳爪隨機(jī)體沿壁面向上滑移時(shí)，腳爪向后翹起，減小了向上運(yùn)動(dòng)的阻力；當(dāng)腳爪抓附在墻壁上時(shí)，腳爪由于結(jié)構(gòu)限制，腳爪位置固定不變，抓附更牢靠。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便操作使用、造價(jià)成本不高，適合在相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】中推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)輔助示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明的腳爪結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖4是本發(fā)明的腳爪二向異性結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、上機(jī)體板；2、下機(jī)體板；3、腳爪；4、尾巴；5、曲柄；6、連桿；7、直流電機(jī)；
8、彈性黃片；9、鉤刺基體；10、剛性鉤刺；11、彈性橡I父月旲。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明的技術(shù)方案和特點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。在此，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0015]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括上機(jī)體板1、下機(jī)體板2、曲柄滑塊的曲柄5、連桿6、腳爪3、尾巴4。在上機(jī)體板I上裝有直流電機(jī)7，上機(jī)體板I與下機(jī)體板2通過(guò)曲柄滑塊連接，滑塊集成在下機(jī)體板2，滑槽集成在上機(jī)體板I。
[0016]本發(fā)明的直流電機(jī)7輸出軸與曲柄5連接，驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)，使上機(jī)體板I與下機(jī)體板2產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的尾巴4對(duì)上機(jī)體板I和下機(jī)體板2具有被動(dòng)壓緊作用，使爬壁機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，腳爪3更容易抓附。
[0017]如圖3、圖4所示，腳爪3由彈性簧片8、鉤刺基體9、剛性鉤刺10、彈性橡膠膜11組成。其中，彈性橡膠膜11也可以采用其他柔性材料替代。腳爪3通過(guò)剛性鉤刺10抓附在壁面的凹坑里，此時(shí)刺10表面的彈性橡膠膜11發(fā)生大形變，對(duì)凹坑起到填充作用，增大了與壁面的接觸面積，抓附更加穩(wěn)定。
[0018]當(dāng)上機(jī)體板I相對(duì)下機(jī)體板2沿著壁面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下機(jī)體板2安裝的腳爪3處于固定抓附狀態(tài)，穩(wěn)定的抓附在壁面的凹坑里，上機(jī)體板I安裝的腳爪3處于滑移狀態(tài)，腳爪3的后部向上翹起，減小了運(yùn)動(dòng)阻力。因此，便實(shí)現(xiàn)了爬壁機(jī)器人在粗糙壁面上的穩(wěn)定攀爬功能。
[0019]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于:包括上機(jī)體板、下機(jī)體板、曲柄滑塊、腳爪、尾巴，其中，上機(jī)體板裝有用來(lái)提供預(yù)壓力的彈性尾巴，上機(jī)體板與下機(jī)體板通過(guò)曲柄滑塊連接，滑塊集成在下機(jī)體板，滑槽集成在上機(jī)體板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于曲柄滑塊包括曲柄、連桿組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于上機(jī)體板上安裝有直流電機(jī)，直流電機(jī)的輸出軸與曲柄連接，通過(guò)曲柄滑塊的方式驅(qū)動(dòng)上機(jī)體板、下機(jī)體板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于所述的直流電機(jī)是單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于上機(jī)體板、下機(jī)體板分別至少連接有三只腳爪，并左、右對(duì)稱(chēng)分布，每個(gè)腳爪通過(guò)彈性簧片與上機(jī)體板、下機(jī)體板連接，彈性簧片變形具有方向性，以被動(dòng)方式為腳爪提供預(yù)壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有被動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)和仿生腳爪的爬壁機(jī)器人，其特征在于每個(gè)腳爪由彈性簧片、鉤刺基體、剛性鉤刺、彈性橡膠膜組成，其中，彈性橡膠膜包裹在剛性鉤刺的尖端表面。
【文檔編號(hào)】B62D57/024GK103507870SQ201210220235
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】劉彥偉, 梅濤, 孫少明, 胡重陽(yáng), 張勇杰, 吳暄, 張麗華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所