一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人的制作方法
【专利摘要】本发明属于机械制造【技术领域】，具体是一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人。本发明包括上机体板、下机体板、曲柄滑块、脚爪、尾巴。上机体板、下机体板分别至少连接有三只脚爪，并左、右对称分布，每个脚爪通过弹性簧片与上机体板、下机体板连接。弹性簧片变形具有方向性，以被动方式为脚爪提供预压力。本发明采用单向弹性脚爪结构设计，爬壁机器人在运动过程中，脚爪具有滑移和固定抓附的特点。当脚爪随机体沿壁面向上滑移时，脚爪向后翘起，减小了向上运动的阻力；当脚爪抓附在墙壁上时，脚爪由于结构限制，脚爪位置固定不变，抓附更牢靠。另外，本发明结构简单、方便操作使用、造价成本不高，适合在相关【技术领域】中推广应用。
【专利说明】一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人
【技术领域】
[0001]本发明属于机械制造【技术领域】，具体是一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人。
【背景技术】
[0002]爬壁机器人对于军事侦察、极限环境下救助等有重要意义。而爬壁机器人为实现爬行功能，必须具有吸附和移动两个基本功能。一般爬壁机器人通过负压吸附和磁吸附，以及近年来发展很快的仿生纳米粘附材料。其中负压吸附要求壁面光滑平整，磁吸附要求壁面具有铁磁性，而仿生纳米粘附材料制造比较困难且对于粗糙的壁面粘附效果不佳。因此，三种吸附方式都具有局限性。
[0003]爬壁机器人的移动方式主要有腿式和履带式两种，腿式结构都比较复杂，需要的驱动较多，攀爬稳定性不好，履带式要求壁面光滑。因此设计一种可攀爬粗糙壁面，同时结构简单，驱动少的爬壁机器人具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种可攀爬粗糙壁面，结构简单，驱动少的被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人。
[0005]一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，包括上机体板、下机体板、曲柄滑块、脚爪、尾巴，其中，上机体板装有用来提供预压力的弹性尾巴。上机体板与下机体板通过曲柄滑块连接，滑块集成在下机体板，滑槽集成在上机体板。
[0006]本发明曲柄滑块包括曲柄、连杆组成。上机体板上安装有直流电机，直流电机的输出轴与曲柄连接，通过曲柄滑块的方式驱动上机体板、下机体板做相对运动。其中，直流电机是单个电机驱动。
[0007]本发明上机体板、下机体板分别至少连接有三只脚爪，并左、右对称分布，每个脚爪通过弹性簧片与上机体板、下机体板连接。弹性簧片变形具有方向性，以被动方式为脚爪提供预压力。每个脚爪由弹性簧片、钩刺基体、刚性钩刺、弹性橡胶膜组成，其中，弹性橡胶膜包裹在刚性钩刺的尖端表面。
[0008]本发明采用单向弹性脚爪结构设计，爬壁机器人在运动过程中，脚爪具有滑移和固定抓附的特点。当脚爪随机体沿壁面向上滑移时，脚爪向后翘起，减小了向上运动的阻力；当脚爪抓附在墙壁上时，脚爪由于结构限制，脚爪位置固定不变，抓附更牢靠。另外，本发明结构简单、方便操作使用、造价成本不高，适合在相关【技术领域】中推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的立体结构示意图；
[0010]图2为本发明的立体结构辅助示意图；
[0011]图3是本发明的脚爪结构示意图；[0012]图4是本发明的脚爪二向异性结构示意图。
[0013]图中:1、上机体板；2、下机体板；3、脚爪；4、尾巴；5、曲柄；6、连杆；7、直流电机；
8、弹性黃片；9、钩刺基体；10、刚性钩刺；11、弹性橡I父月旲。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明的技术方案和特点更加清楚，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步的详细说明。在此，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0015]如图1、图2所示，本发明包括上机体板1、下机体板2、曲柄滑块的曲柄5、连杆6、脚爪3、尾巴4。在上机体板I上装有直流电机7，上机体板I与下机体板2通过曲柄滑块连接，滑块集成在下机体板2，滑槽集成在上机体板I。
[0016]本发明的直流电机7输出轴与曲柄5连接，驱动曲柄滑块运动，使上机体板I与下机体板2产生相对运动。本发明的尾巴4对上机体板I和下机体板2具有被动压紧作用，使爬壁机器人在运动过程中，脚爪3更容易抓附。
[0017]如图3、图4所示，脚爪3由弹性簧片8、钩刺基体9、刚性钩刺10、弹性橡胶膜11组成。其中，弹性橡胶膜11也可以采用其他柔性材料替代。脚爪3通过刚性钩刺10抓附在壁面的凹坑里，此时刺10表面的弹性橡胶膜11发生大形变，对凹坑起到填充作用，增大了与壁面的接触面积，抓附更加稳定。
[0018]当上机体板I相对下机体板2沿着壁面向上运动时，下机体板2安装的脚爪3处于固定抓附状态，稳定的抓附在壁面的凹坑里，上机体板I安装的脚爪3处于滑移状态，脚爪3的后部向上翘起，减小了运动阻力。因此，便实现了爬壁机器人在粗糙壁面上的稳定攀爬功能。
[0019]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1.一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于:包括上机体板、下机体板、曲柄滑块、脚爪、尾巴，其中，上机体板装有用来提供预压力的弹性尾巴，上机体板与下机体板通过曲柄滑块连接，滑块集成在下机体板，滑槽集成在上机体板。
2.根据权利要求1所述的一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于曲柄滑块包括曲柄、连杆组成。
3.根据权利要求1所述的一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于上机体板上安装有直流电机，直流电机的输出轴与曲柄连接，通过曲柄滑块的方式驱动上机体板、下机体板做相对运动。
4.根据权利要求3所述的一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于所述的直流电机是单个电机驱动。
5.根据权利要求1所述的一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于上机体板、下机体板分别至少连接有三只脚爪，并左、右对称分布，每个脚爪通过弹性簧片与上机体板、下机体板连接，弹性簧片变形具有方向性，以被动方式为脚爪提供预压力。
6.根据权利要求5所述的一种具有被动压紧结构和仿生脚爪的爬壁机器人，其特征在于每个脚爪由弹性簧片、钩刺基体、刚性钩刺、弹性橡胶膜组成，其中，弹性橡胶膜包裹在刚性钩刺的尖端表面。
【文档编号】B62D57/024GK103507870SQ201210220235
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】刘彦伟, 梅涛, 孙少明, 胡重阳, 张勇杰, 吴暄, 张丽华 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所