专利名称：一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种爬壁机器人，更特别地说，是指一种将模块化设计的多个吸附关 节相接形成可重构蠕虫式爬壁机器人。
背景技术：
爬壁机器人根据在非铁磁性壁面上吸附的原理，可以划分为三种①真空抽吸装 置——靠高速气流的抽吸作用排除吸盘固定密闭空间内的气体形成真空；②扩容真空 装置——利用定质量气体增加容积减低压力的原理在密封腔(吸盘)内产生真空；③ 旋翼吸附——借助螺旋桨旋转产生的矢量推力把机器人压向壁面。
总的来说，在面向小型化设计时，它们都暴露出一些共性问题
(1) 本征矛盾与地面移动相比，壁面移动的难点在重力的影响。在壁面上， 吸附和移动两者始终构成一对矛盾防止跌落，吸盘就须臾不可脱离墙壁，这有赖于
足够的摩擦力，而获得它的代价是必须保持强大的正压力；但是要移动，吸盘又不得
不克服摩擦力沿壁面做切向滑动。机器人正向压迫壁面越重，摩擦力越大，就越安全， 但是移动就越困难，显然这是一种"内斗"、"内耗"，降低了能量的利用效率。
(2) 尺度效应如同飞行器，在翼展〈150mw后，传统飞行理论已经不再适 用，而需要低雷诺数、非定常条件下的气动力学理论，机翼也应该改成扑翼。为了提 供足够的吸附力以及适当的安全系数，上述①、②两种吸附方式都需要相对较大的平 面吸盘面积，否则无法可靠地吸附。爬壁机器人在小型化时同样面临所谓"尺度效应" 的困难，需要有创,新的吸附理论来化解。
(3) 真空的维持吸盘难免泄漏，而吸附力对泄漏十分敏感，因此国内外几十 种有代表性的爬壁机器人中不乏巧妙的设计用以维系原来已经形成的真空环境，不过 为此也付出了高昂的代价。如果面对粗糙壁面(工作面)，如瓷砖、水泥砂浆、马赛 克、土砖墙等，泄漏更是一个困扰因素。众所周知，按照目前气路设计的水平，为了 构建和维持真空环境，大量气流被白白地排空到大气中，能源的利用率不会大于20 %。小型爬壁机器人具有轻巧、低功耗、低危险性等特点，因此被广泛应用于建筑检 测、城市搜救以及对未知环境的探测等。但由于其工作表面大多为复杂曲面，并需要 克服重力，已有的爬壁机器人很难兼顾结构轻巧和运动灵活。发 明 内 容
为了解决小型爬壁机器人自由度低、越障能力差和运动灵活性弱等问题，本发明 设计出了一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人。该机器人采用多个结构相同的吸附关 节相接成可重构蠕虫式爬壁机器人，在前行方向上，通过多个吸附关节协调动作使各 自的吸盘与工作面接触或分离，从而达到前进和转向的目的。本发明应用模块化设计 理念，对于每一个吸附关节采用相同的结构，提高了机器人关节模块的互换性，降低 了制造成本，减少了机械加工周期。
本发明的一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，该爬壁机器人的相邻两个吸附关
节为正交连接；即A吸附关节上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，B吸附关节上的 舵机的驱动轴沿y轴方向放置，C吸附关节上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，D 吸附关节上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，E吸附关节上的舵机的驱动轴沿x轴方 向放置，F吸附关节上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，G吸附关节上的舵机的驱动 轴沿x轴方向放置；
A吸附关节、B吸附关节、C吸附关节、D吸附关节、E吸附关节、F吸附关节 和G吸附关节结构相同；
A吸附关节包括有骨架、定位块、A舵盘、B舵盘、吸排组件和舵机；A舵盘与 B舵盘结构相同；
骨架为一体成型件，骨架上设有支撑体和A半环凸耳、B半环凸耳、C半环凸 耳和D半环凸耳四个半环凸耳，四个半环凸耳分别置于支撑体的前端；
在支撑体的前端设有A半环凸耳、B半环凸耳、C半环凸耳、D半环凸耳，且A 半环凸耳与C半环凸耳对称，B半环凸耳与D半环凸耳对称；
A半环凸耳上设有A光孔，A半环凸耳的端部设有A半环口，该A半环口用于
与相邻吸附关节上的一个舵盘配合；
B半环凸耳上设有B光孔，该B光孔用于与B舵盘上的H通孔配合实现B舵盘 与B半环凸耳的连接；B半环凸耳的端部设有B半环口，该B半环口用于与B舵盘 的B圆凸台的定位；B舵盘的B轴孔内连接有舵机的随动轴；
C半环凸耳上设有C光孔，C半环凸耳的端部为C半环口，该C半环口用于与 相邻吸附关节上的另 一个舵盘配合；D半环凸耳上设有D光孔，该D光孔用于与A舵盘上的G通孔配合实现A舵盘 与D半环凸耳的连接；D半环凸耳的端部设有D半环口，该D半环口用于与A舵盘 的A圆凸台的定位；A舵盘的A轴孔内连接有舵机的驱动轴；
在支撑体的上面板上设有A通孔，该A通孔用于A导柱穿过，且A导柱的A挡 块与上面板粘接；
在支撑体的下面板上^:有B通孔，该B通孔用于B导柱穿过，且B导柱的B挡 块与下面板粘接；
在支撑体的左面板上设有椭圆孔，该椭圆孔的圆周设有四个螺纹孔，该螺纹孔与 定位块上的E通孔配合实现定位块安装在支撑体的左面板上；在支撑体的左面板的 背面平行设有D限位块、C限位块；
在支撑体的右面板的背面平行设有A限位块、B限位块；该A限位块与B限位 块，D限位块与C限位块形成一个空腔，该空腔用于放置舵机，且起到对舵机的定 位，舵机安装在定位块上；
在支撑体的后端设有A凹形面和B凹形面，A凹形面位于A限位块与B限位块 之间，B凹形面位于D限位块与C限位块之间；该A凹形面和B凹形面能够消除舵 机与骨架在转动时的机械干涉；
吸排组件由A吸盘、B吸盘、气泵、两位单通阀、A导柱和B导柱组成；
A吸盘上设有C通孔、连接端，C通孔用于A导柱穿过；
B吸盘上设有D通孔、连接端，D通孔用于B导柱穿过；
气泵的进气口通过一软管与气泵的A接口连通；
两位单通阀的控制正端和控制负端分别与5F电压的正、负端连接，两位单通阀 的A接口通过A软管与气泵的进气口联通，两位单通阔的B接口上连接B软管的一 端，B软管的另一端穿过B导柱的B导气孔后连接在B吸盘上，两位单通阀的C接 口与大气导通；
A导柱的中心设有A导气孔，A导柱的上端设有A凸缘，该A凸缘与A吸盘的 C通孔配合，A导柱的下端设有A挡块，该A挡块安装在支撑体的上面板上的A通 孔处，A凸缘与A挡块之间是A圆柱段，该A圆柱段装配在A吸盘的连接端上；B导柱的中心设有B导气孔，B导柱的上端设有B凸缘，该B凸缘与B吸盘的 D通孔配合，B导柱的下端设有B挡块，该B挡块安装在支撑体的下面板上的B通 孔处，B凸缘与B挡块之间是B圆柱段，该B圆柱段装配在B吸盘的连接端上；
定位块为一体成型件，该定位块为"丁"字形；定位块的安装板的四个角上设有 四个E通孔，通过螺钉穿过该E通孔后与A螺纹孔连接，从而实现将定位块安装在 支撑体的左面板上；定位块的安装板的中心位置处设有两个F通孔，且该F通孔贯 穿椭圆柱，通过长螺钉顺次穿过该F通孔、舵机上的安装孔后连接一螺母实现舵机 固定安装在定位块的椭圆柱的端面上；
A舵盘的中心设有A轴孔，该A轴孔内用于放置相邻吸附关节的驱动轴；A舵盘 上设有A圆凸台、A外缘，A圆凸台与A外缘为同心，A外缘的圆周上设有四个G通 孔，该四个G通孔中有三个G通孔与D半环凸耳上的三个D光孔配合，通过螺钉实 现将A舵盘安装在D半环凸耳上；
B舵盘的中心设有B轴孔，该B轴孔内用于放置相邻吸附关节的随动轴；B舵盘 上设有B圆凸台、B外缘，B圆凸台与B外缘为同心，B外缘的圆周上设有四个H 通孔，该四个通孔中有三个H通孔与B半环凸耳上的三个B光孔配合，通过螺钉实 现将B舵盘安装在B半环凸耳上。
本发明的一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人的优点在于
(1) 相同模块化的吸附关节，便于实现机器人的可重构。
(2) 相邻两个吸附关节正交连接(即保证相邻两个吸附关节的舵机的驱动轴垂直) 构成了机器人的串联蠕虫式结构，使得机器人具有多自由度的特征。
(3) 采用七个或七个以上结构相同的吸附关节相接构成蠕虫式机器人，增强了机器 人的运动灵活性、吸附可靠性和越障能力。
(4) 每个吸附关节设计有独立的骨架，骨架内安装有两位单通阀和气泵，使吸盘的 吸排气与舵机的转动互不干涉。
(5) 每个吸附关节中设计两个对称安装的吸盘，提高了吸附能力和机械结构的紧凑 性。
(6) 舵机安装在骨架内部，减小了吸附关节的旋转力臂，增加了压缩吸盘的作用力， 降低了能耗，延长了舵机使用寿命。
图1是采用七个吸附关节构成的本发明蠕虫式爬壁机器人的结构图。
图2是本发明吸附关节的结构图。
图2A是本发明吸附关节的另一视角结构图。
图3是本发明骨架的结构图。
图3A是本发明骨架的另一视角结构图。
图4是本发明吸排组件的结构图。
图4A是本发明吸排组件的分解图。
图5是本发明定位块与舵机的装配图。
图5A是本发明定位块的结构图。
图6是本发明A舵盘的结构图。
图7是本发明B舵盘的结构图。
图中 l.A吸附关节 2.B吸附关节 3.C吸附关节
4.D吸附关节5.E吸附关节 6.F吸附关节 7.G吸附关节8.骨架801.支撑体802.A通孔803.B通孔804.椭圆孔
805.螺纹孔806.A凹形面807,B凹形面851.上面板852.下面板853.左面板854.右面板81.A半环凸耳81a.A光孔81b.A半环口
82.B半环凸耳82a.B光孔82b.B半环口83.C半环凸耳83a.C光孔
83b.C半环口84.D半环凸耳84a.D光孔84b.D半环口85.A限位块
86.B限位块87.C限位块88.D限位块8a.定位块8a-l.安装板
8a-2.椭圆柱8a-3.E通孔8a-4.F通孔8b.A舵盘8b-l.A圆凸台
8b-2.A外缘8b-3.A轴孔8b-4.G通孔8c.B舵盘8c-l.B圆凸台
8c-2.B外缘8c-3.B轴孔8c-4.H通孔9.吸排组件91.A吸盘
911.C通孔912.连接端92.B吸盘921.D通孔922.连接端
93.气泵931.进气口932.排气口94.两位单通阀941.A接口
942.B接口943.C接口944.控制正端945.控制负端95.A导柱
951.A导气孔952.A凸缘953.A挡块954.A圆柱段96.B导柱
961.B导气孔962.B凸缘963.B挡块964.B圆柱段
10.舵机lOa.驱动轴10b.随动轴10c.安装孔
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，该爬壁机器人的相邻两个吸附关 节为正交连接，若为七个吸附关节构成的蠕虫式爬壁机器人的正交连接为(参见图1 所示)A吸附关节1上的舵机10的驱动轴10a沿x轴方向放置，B吸附关节2上 的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，C吸附关节3上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置， D吸附关节4上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，E吸附关节5上的舵机的驱动轴 沿x轴方向放置，F吸附关节6上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，G吸附关节7 上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置。在本发明中，蠕虫式爬壁机器人在x轴方向至 少应当放置三个，那么在y轴方向上则至少应当放置四个，这样才能实现一个蠕虫式 爬壁机器人的功能。
在本发明中，参见图1所示，七个吸附关节的连接关系为
A吸附关节1的A舵盘8b与B吸附关节2上的舵机的驱动轴轴孔连接，A吸 附关节1的B舵盘8c与B吸附关节2上的舵机的随动轴轴孔连接，从而实现A吸 附关节1与B吸附关节2的转动连接。
由于本发明为模块化设计，且七个吸附关节结构相同，因此根据A吸附关节1 分别与B吸附关节2的转动连接,可以得到B吸附关节2与C吸附关节3的转动连 接、C吸附关节3与D吸附关节4的转动连接、D吸附关节4与E吸附关节5的转 动连接、E吸附关节5与F吸附关节6的转动连接、F吸附关节6与G吸附关节7 的转动连接。
参见图2、图2A所示，本发明中的A吸附关节l包括有骨架8、定位块8a、 A 舵盘8b、 B舵盘8c、吸排组件9和舵机10。 A舵盘8b与B舵盘8c结构相同，A 舵盘8b与B吸附关节2的舵机的驱动轴轴孔连接，B舵盘8c与B吸附关节2的舵
机的随动轴轴孔连接。
舵机10为外购件，舵机10上有驱动轴和随动轴。舵机10的扭矩为12.5^^cw， 角速度为60度/0.1秒。 (一)骨架8
参见图3、图3A所示，骨架8为一体成型件，骨架8上设有支撑体801和四 个半环凸耳(A半环凸耳81、 B半环凸耳82、 C半环凸耳83和D半环凸耳84)， 四个半环凸耳分别置于支撑体801的前端。支撑体801作为承重件，相对设置(x 轴、y轴)的两个半环凸耳上连接舵盘后作为转动关节。在支撑体801的前端设有A半环凸耳81、 B半环凸耳82、 C半环凸耳83、 D 半环凸耳84，且A半环凸耳81与C半环凸耳83对称，B半环凸耳82与D半环 凸耳84对称。
A半环凸耳81上设有A光孔81a， A半环凸耳81的端部设有A半环口 81b， 该A半环口 81b用于与相邻吸附关节上的一个舵盘配合。
B半环凸耳82上设有B光孔82a，该B光孔82a用于与B舵盘8c上的H通 孔8c-4配合实现B舵盘8c与B半环凸耳82的连接；B半环凸耳82的端部设有 B半环口 82b,该B半环口 82b用于与B舵盘8c的B圆凸台8c-1的定位；B舵 盘8c的B轴孔8c-3内连接有舵机的随动轴。
C半环凸耳83上设有C光孔83a, C半环凸耳83的端部为C半环口 83b, 该C半环口 83b用于与相邻吸附关节上的另一个舵盘配合。
D半环凸耳84上设有D光孔84a，该D光孔84a用于与A舵盘8b上的G通 孔8b-4配合实现A舵盘8b与D半环凸耳84的连接；D半环凸耳84的端部设有 D半环口84b，该D半环口84b用于与A舵盘8b的A圆凸台8b-l的定位；A舵 盘8b的A轴孔8b-3内连接有舵机的驱动轴。
在支撑体801的上面板851上设有A通孔802，该A通孔802用于A导柱95 穿过，且A导柱95的A挡块951与上面板851粘接。
在支撑体801的下面板852上设有B通孔803，该B通孔803用于B导柱96穿 过，且B导柱96的B挡块961与下面板852粘接。
在支撑体801的左面板853上设有椭圆孔804，该椭圆孔804的圆周设有四个螺 纹孔805，该螺纹孔805与定位块8a上的E通孔8a-3配合实现定位块8a安装在 支撑体801的左面板853上。在支撑体801的左面板853的背面(支撑体801的 左面板853向外的称为正面)平行设有D限位块88、 C限位块87。
在支撑体801的右面板854的背面(支撑体801的右面板854向外的称为正面) 平行设有A限位块85、 B限位块86。
该A限位块85与B限位块86， D限位块88与C限位块87形成一个空腔，该 空腔用于放置舵机IO，且起到对舵机10的定位，舵机10安装在定位块8a上。
在支撑体801的后端设有A凹形面806和B凹形面807， A凹形面806位于A 限位块85与B限位块86之间，B凹形面807位于D限位块88与C限位块87 之间。该A凹形面806和B凹形面807能够消除舵机10与骨架8在转动时的机械 干涉。(二) 吸排组件9
参见图4、图4A所示，吸排组件9由A吸盘91、 B吸盘92、气泵93、两位
单通阀94、 A导柱95和B导柱96组成。
A吸盘91上设有C通孔911、连接端912， C通孔911用于A导柱95穿过。 B吸盘92上设有D通孔921 、连接端922 ， D通孔921用于B导柱96穿过。 气泵93为外购件，气泵93的功率为2PF、排气量为1.5丄/min。气泵93的
进气口 931通过一软管(该软管为导气管，为A吸盘91提供气源)与气泵93的A
接口 941连通。
两位单通阀94为外购件，两位单通阀94的控制正端944和控制负端945分 别与5F电压的正、负端连接，两位单通阀94的A接口 941通过A软管(图中未 示出)与气泵93的进气口 931联通，两位单通阀94的B接口 942上连接B软管 (图中未示出)的一端，B软管的另一端穿过B导柱96的B导气孔961后连接在 B吸盘92上，两位单通阀94的C接口 943与大气导通。
A导柱95的中心设有A导气孔951, A导柱95的上端设有A凸缘952,该A 凸缘952与A吸盘91的C通孔911配合，A导柱95的下端设有A挡块953，该 A挡块953安装在支撑体801的上面板851上的A通孔802处，A凸缘952与A 挡块953之间是A圆柱段954，该A圆柱段954装配在A吸盘91的连接端912 上。
B导柱96的中心设有B导气孔961 ， B导柱96的上端设有B凸缘962,该B 凸缘962与B吸盘92的D通孔921配合，B导柱96的下端设有B挡块963，该 B挡块963安装在支撑体801的下面板852上的B通孔803处，B凸缘962与B 挡块963之间是B圆柱段964 ，该B圆柱段964装配在B吸盘92的连接端922 上。
(三) 定位块8a
参见图5、图5A所示，定位块8a为一体成型件，该定位块8a为"丁"字形； 定位块8a的安装板8a-1的四个角上设有四个E通孔8a-3，通过螺钉穿过该E通 孔8a-3后与A螺纹孔805连接，从而实现将定位块8a安装在支撑体801的左面 板853上；定位块8a的安装板8a-l的中心位置处设有两个F通孔8a-4，且该F通孔8a-4贯穿椭圆柱8a-2，通过长螺钉顺次穿过该F通孔8a-4、舵机10上的安 装孔10c后连接一螺母实现舵机10固定安装在定位块8a的椭圆柱8a-2的端面上。 在本发明中，通过一 "丁"字形定位块8a能够实现舵机10在骨架8上的定位 安装，进而得到舵机10的驱动轴10a和随动轴10b分别与两个舵盘(A舵盘8b 安装在支撑体801前端的D半环凸耳84上，C舵盘8c安装在支撑体801前端的 B半环凸耳82上)的位置关系。
(四) A舵盘8b
参见图6所示，A舵盘8b的中心设有A轴孔8b-3，该A轴孔8b-3内用于放 置后一吸附关节(B吸附关节2)的驱动轴；A舵盘8b上设有A圆凸台8b-1、 A 外缘8b-2， A圆凸台8b-l与A外缘8b-2为同心，A外缘8b-2的圆周上设有四个 G通孔8b-4 ，该四个G通孔8b-4中有三个G通孔8b-4与D半环凸耳84上的三 个D光孔84a配合，通过螺钉实现将A舵盘8b安装在D半环凸耳84上。
(五) B舵盘8c
参见图7所示，B舵盘8c的中心设有B轴孔8c-3，该B轴孔8c-3内用于放 置后一吸附关节(B吸附关节2)的随动轴；B舵盘8c上设有B圆凸台8c-l、 B 外缘8c-2， B圆凸台8c-l与B外缘8c-2为同心，B外缘8c-2的圆周上设有四个 H通孔8c-4，该四个通孔8c-4中有三个H通孔8c-4与B半环凸耳82上的三个B 光孔82a配合，通过螺钉实现将B舵盘8c安装在B半环凸耳82上。
本发明的一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，通过相邻两个吸附关节上的支撑 体和半环凸耳与舵机驱动轴、随动轴连接构成了机器人的串联蠕虫式结构，使得机器 人具有多自由度的特征。通过采用七个或七个以上结构相同的吸附关节相接构成蠕虫 式机器人，增强了机器人的运动灵活性、吸附可靠性和越障能力。
权利要求
1、一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，其特征在于该爬壁机器人的相邻两个吸附关节为正交连接；即A吸附关节(1)上的舵机(10)的驱动轴(10a)沿x轴方向放置，B吸附关节(2)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，C吸附关节(3)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，D吸附关节(4)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，E吸附关节(5)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，F吸附关节(6)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，G吸附关节(7)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置；A吸附关节(1)、B吸附关节(2)、C吸附关节(3)、D吸附关节(4)、E吸附关节(5)、F吸附关节(6)和G吸附关节(7)结构相同；A吸附关节(1)包括有骨架(8)、定位块(8a)、A舵盘(8b)、B舵盘(8c)、吸排组件(9)和舵机(10)；A舵盘(8b)与B舵盘(8c)结构相同；骨架(8)为一体成型件，骨架(8)上设有支撑体(801)和A半环凸耳(81)、B半环凸耳(82)、C半环凸耳(83)和D半环凸耳(84)四个半环凸耳，四个半环凸耳分别置于支撑体(801)的前端；在支撑体(801)的前端设有A半环凸耳(81)、B半环凸耳(82)、C半环凸耳(83)、D半环凸耳(84)，且A半环凸耳(81)与C半环凸耳(83)对称，B半环凸耳(82)与D半环凸耳(84)对称；A半环凸耳(81)上设有A光孔(81a)，A半环凸耳(81)的端部设有A半环口(81b)，该A半环口(81b)用于与相邻吸附关节上的一个舵盘配合；B半环凸耳(82)上设有B光孔(82a)，该B光孔(82a)用于与B舵盘(8c)上的H通孔(8c-4)配合实现B舵盘(8c)与B半环凸耳(82)的连接；B半环凸耳(82)的端部设有B半环口(82b)，该B半环口(82b)用于与B舵盘(8c)的B圆凸台(8c-1)的定位；B舵盘(8c)的B轴孔(8c-3)内连接有舵机的随动轴；C半环凸耳(83)上设有C光孔(83a)，C半环凸耳(83)的端部为C半环口(83b)，该C半环口(83b)用于与相邻吸附关节上的另一个舵盘配合；D半环凸耳(84)上设有D光孔(84a)，该D光孔(84a)用于与A舵盘(8b)上的G通孔(8b-4)配合实现A舵盘(8b)与D半环凸耳(84)的连接；D半环凸耳(84)的端部设有D半环口(84b)，该D半环口(84b)用于与A舵盘(8b)的A圆凸台(8b-1)的定位；A舵盘(8b)的A轴孔(8b-3)内连接有舵机的驱动轴；在支撑体(801)的上面板(851)上设有A通孔(802)，该A通孔(802)用于A导柱(95)穿过，且A导柱(95)的A挡块(951)与上面板(851)粘接；在支撑体(801)的下面板(852)上设有B通孔(803)，该B通孔(803)用于B导柱(96)穿过，且B导柱(96)的B挡块(961)与下面板(852)粘接；在支撑体(801)的左面板(853)上设有椭圆孔(804)，该椭圆孔(804)的圆周设有四个螺纹孔(805)，该螺纹孔(805)与定位块(8a)上的E通孔(8a-3)配合实现定位块(8a)安装在支撑体(801)的左面板(853)上；在支撑体(801)的左面板(853)的背面平行设有D限位块(88)、C限位块(87)；在支撑体(801)的右面板(854)的背面平行设有A限位块(85)、B限位块(86)；该A限位块(85)与B限位块(86)，D限位块(88)与C限位块(87)形成一个空腔，该空腔用于放置舵机(10)，且起到对舵机(10)的定位，舵机(10)安装在定位块(8a)上；在支撑体(801)的后端设有A凹形面(806)和B凹形面(807)，A凹形面(806)位于A限位块(85)与B限位块(86)之间，B凹形面(807)位于D限位块(88)与C限位块(87)之间；该A凹形面(806)和B凹形面(807)能够消除舵机(10)与骨架(8)在转动时的机械干涉；吸排组件(9)由A吸盘(91)、B吸盘(92)、气泵(93)、两位单通阀(94)、A导柱(95)和B导柱(96)组成；A吸盘(91)上设有C通孔(911)、连接端(912)，C通孔(911)用于A导柱(95)穿过；B吸盘(92)上设有D通孔(921)、连接端(922)，D通孔(921)用于B导柱(96)穿过；气泵(93)的进气口(931)通过一软管与气泵(93)的A接口(941)连通；两位单通阀(94)的控制正端(944)和控制负端(945)分别与5V电压的正、负端连接，两位单通阀(94)的A接口(941)通过A软管与气泵(93)的进气口(931)联通，两位单通阀(94)的B接口(942)上连接B软管的一端，B软管的另一端穿过B导柱(96)的B导气孔(961)后连接在B吸盘(92)上，两位单通阀(94)的C接口(943)与大气导通；A导柱(95)的中心设有A导气孔(951)，A导柱(95)的上端设有A凸缘(952)，该A凸缘(952)与A吸盘(91)的C通孔(911)配合，A导柱(95)的下端设有A挡块(953)，该A挡块(953)安装在支撑体(801)的上面板(851)上的A通孔(802)处，A凸缘(952)与A挡块(953)之间是A圆柱段(954)，该A圆柱段(954)装配在A吸盘(91)的连接端(912)上；B导柱(96)的中心设有B导气孔(961)，B导柱(96)的上端设有B凸缘(962)，该B凸缘(962)与B吸盘(92)的D通孔(921)配合，B导柱(96)的下端设有B挡块(963)，该B挡块(963)安装在支撑体(801)的下面板(852)上的B通孔(803)处，B凸缘(962)与B挡块(963)之间是B圆柱段(964)，该B圆柱段(964)装配在B吸盘(92)的连接端(922)上；定位块(8a)为一体成型件，该定位块(8a)为“丁”字形；定位块(8a)的安装板(8a-1)的四个角上设有四个E通孔(8a-3)，通过螺钉穿过该E通孔(8a-3)后与A螺纹孔(805)连接，从而实现将定位块(8a)安装在支撑体(801)的左面板(853)上；定位块(8a)的安装板(8a-1)的中心位置处设有两个F通孔(8a-4)，且该F通孔(8a-4)贯穿椭圆柱(8a-2)，通过长螺钉顺次穿过该F通孔(8a-4)、舵机(10)上的安装孔(10c)后连接一螺母实现舵机(10)固定安装在定位块(8a)的椭圆柱(8a-2)的端面上；A舵盘(8b)的中心设有A轴孔(8b-3)，该A轴孔(8b-3)内用于放置相邻吸附关节的驱动轴；A舵盘(8b)上设有A圆凸台(8b-1)、A外缘(8b-2)，A圆凸台(8b-1)与A外缘(8b-2)为同心，A外缘(8b-2)的圆周上设有四个G通孔(8b-4)，该四个G通孔(8b-4)中有三个G通孔(8b-4)与D半环凸耳(84)上的三个D光孔(84a)配合，通过螺钉实现将A舵盘(8b)安装在D半环凸耳(84)上；B舵盘(8c)的中心设有B轴孔(8c-3)，该B轴孔(8c-3)内用于放置相邻吸附关节的随动轴；B舵盘(8c)上设有B圆凸台(8c-1)、B外缘(8c-2)，B圆凸台(8c-1)与B外缘(8c-2)为同心，B外缘(8c-2)的圆周上设有四个H通孔(8c-4)，该四个通孔(8c-4)中有三个H通孔(8c-4)与B半环凸耳(82)上的三个B光孔(82a)配合，通过螺钉实现将B舵盘(8c)安装在B半环凸耳(82)上。
2、 根据权利要求1所述的模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，其特《正在于舵机(10) 的扭矩为12.5《g.c附，角速度为60度/0.1秒；
3、 根据权利要求1所述的模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，其特征在于气泵(93) 的功率为2『、排气量为1.5丄/ min 。
全文摘要
本发明公开了一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人，该爬壁机器人的相邻两个吸附关节为正交连接；即A吸附关节(1)上的舵机(10)的驱动轴(10a)沿x轴方向放置，B吸附关节(2)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，C吸附关节(3)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，D吸附关节(4)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，E吸附关节(5)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置，F吸附关节(6)上的舵机的驱动轴沿y轴方向放置，G吸附关节(7)上的舵机的驱动轴沿x轴方向放置。该机器人采用多个结构相同的吸附关节相接成可重构蠕虫式爬壁机器人，在前行方向上，通过多个吸附关节协调动作使各自的吸盘与工作面接触或分离，从而达到前进和转向的目的。本发明应用模块化设计理念，对于每一个吸附关节采用相同的结构，提高了机器人关节模块的互换性，降低了制造成本，减少了机械加工周期。
文档编号B25J11/00GK101537619SQ200910082198
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者宗光华, 李大寨, 坤 王, 巍 王 申请人:北京航空航天大学