一种曲面适应装置和曲面适应机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种曲面适应装置及曲面适应机器人。

背景技术：

在工程实施过程中或者机器人运动过程中，工程机械或者机器人的支撑面常常难以保证为一个良好运作环境的平面，所以实践中常常面对曲面上作业的问题，现有的技术面对曲面多采用，手动调节各支撑点的高度从而保证作业平稳，但是常常效率低，不可靠。

在大型的工程实施过程中，往往需要进行高空作业。现行的方法主要有以下几种。一种为对作业人员采用吊索的方式，从建筑物最上面开始下放绳索，使作业人员到达指定的高度，进行作业。该方法需要事先确定作业范围，一次只能作业竖直方向的作业范围，作业范围有限。一种是采用大型工程车辆，通过工程车辆上的起重吊篮将作业人员送至作业区域进行作业。该方法的灵活性好，但是成本过高。一种方法是采用搭建脚手架的方式进行作业。该方法稳定且安全系数高。但是搭建脚手架需要的周期和成本都大，不适宜小面积范围的作业要求。再加上高空作业所面对的多位曲面，现有的技术难以在曲面上寻找支撑进行作业。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中工程机械或者机器人在曲面上难以寻找到稳定支撑点的问题，提供了一种能够自适应曲面的曲面适应装置，包括夹紧单元，所述夹紧单元包括至少两个夹紧结构、伸缩杆、夹紧部件，所述夹紧单元中的夹紧结构并排设置，所述夹紧单元中至少两个相邻的所述夹紧结构之间形成有第一安装空间，所述伸缩杆设置在所述第一安装空间内；所述夹紧部件连接所述至少两个夹紧结构，用于在第一状态时，使所述第一安装空间体积减小从而使所述伸缩杆与所述夹紧结构固定，还用于在第二状态时，使所述伸缩杆可相对于所述第一安装空间摆动并延着所述伸缩杆的轴线方向移动。

进一步地，还包括设置在所述伸缩杆径向方向上的夹紧块，所述夹紧块设置在所述第一安装空间内，所述夹紧块上设有与所述伸缩杆直径相匹配的通孔，所述伸缩杆穿过所述通孔，所述夹紧块上延着所述通孔的径向方向设有通槽，所述夹紧块上设置有限位结构，所述限位结构用于与所述夹紧结构配合限制所述通槽的宽度方向，使所述通槽的宽度方向与所述夹紧结构在所述第一状态时的运动方向一致。

进一步地，所述夹紧块上的通槽数量为一个，或者所述通槽包括设置在所述伸缩杆两侧的第一通槽和第二通槽。

进一步地，在垂直于所述伸缩杆的平面上，所述夹紧块存在夹紧块几何尺寸，所述第一安装空间存在第一安装空间几何尺寸，所述夹紧块尺寸和所述第一安装空间尺寸限制所述夹紧块上的通槽的宽度方向与所述夹紧结构在所述第一状态时的运动方向保持一致，或者，

位于所述第一安装空间内，所述夹紧块和所述夹紧结构中的一个上设置有销孔，所述夹紧块和所述夹紧结构中的另一个上设置有与所述销孔配合的销轴，所述销轴的径向尺寸小于所述销孔的径向尺寸。

进一步地，所述夹紧块外形为球形，所述通孔的轴线穿过所述夹紧块的中心，所述第一安装空间包括设置在所述夹紧结构上与所述夹紧块配合的凹槽。

进一步地，所述伸缩杆径向方向上设置有凸台，所述凸台设置在所述第一安装空间内，在所述第一状态时的所述夹紧结构的运动方向上，所述凸台与临近的所述夹紧结构的距离之和小于所述相邻夹紧结构之间的距离。

进一步地，所述伸缩杆两端分别安装有端盖和曲面接触结构，所述端盖与所述夹紧结构之间设有套设在所述伸缩杆上的第一弹性件，所述曲面接触结构与所述夹紧结构之间设有套设在所述伸缩杆上的第二弹性件。

进一步地，所述至少两个夹紧结构上设有第二通孔，所述夹紧部件包括穿过第二通孔的夹紧杆，所述夹紧部件还包括设置在所述夹紧杆一端或两端的夹紧螺母，或者所述夹紧部件还包括设置在所述夹紧杆一端或两端的偏心压紧装置。

进一步地，还包括设置在所述夹紧单元周围的机架，所述机架包括第一机架和第二机架，所述第一机架和所述第二机架之间设有定位杆，所述夹紧结构上设有与所述定位杆匹配的凹槽或通孔。

进一步地，所述夹紧单元包括多个，所述夹紧单元并排设置，所述夹紧结构上靠近相邻的夹紧单元位置处设有与所述定位杆匹配的所述凹槽，至少部分相邻的所述夹紧单元共同匹配于一根定位杆。

本发明另一方面还提供了一种曲面适应机器人，包括上述的曲面适应装置。使得机器人能够在曲面平稳行走，平稳作业。

通过上述实施例的技术方案，本发明实施例中的曲面适应装置和曲面适应机器人能够自适应不同曲面的曲率，继而在保持刚性固定，其上的机器人或者工程机械提供了良好的地形适应能力，曲面适应能力和稳定支撑，增加了工程机械和机器人的运用场景，为在曲面上进行作业提供了良好的基础。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明一些实施例中曲面适应装置的结构示意图；

图2为本发明一些实施例中曲面适应装置的侧面结构示意图；

图3为本发明一些实施例中曲面适应装置的侧面结构示意图；

图4为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部结构示意图；

图5为本发明一些实施例中曲面适应装置的结构示意图；

图6为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部结构示意图；

图7为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部结构示意图；

图8为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部结构示意图；

图9为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部结构示意图；

图10为本发明一些实施例中曲面适应装置的结构示意图；

图11为本发明一些实施例中曲面适应装置的结构示意图；

图12为本发明一些实施例中曲面适应装置的剖视结构示意图；

图13为本发明一些实施例中曲面适应装置的剖视结构示意图；

图14为本发明一些实施例中曲面适应装置的局部剖视结构示意图；

图15为本发明一些实施例中曲面适应装置中的局部结构示意图；

图16为本发明一些实施例中曲面适应装置的结构示意图；

图17为本发明一些实施例中曲面适应机器人的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

如图1、图2所示，本发明实施里提供了一种曲面适应装置100，包括夹紧单元，所述夹紧单元包括至少两个夹紧结构101、伸缩杆102、夹紧部件103，所述夹紧单元中的夹紧结构101并排设置，所述夹紧单元110中至少两个相邻的所述夹紧结构1011之间形成有第一安装空间104，所述伸缩杆102设置在所述第一安装空间104内；所述夹紧部件103连接所述至少两个夹紧结构101，用于在第一状态时，使所述第一安装空间104体积减小从而使所述伸缩杆102与所述夹紧结构101固定，还用于在第二状态时，使所述伸缩杆102可相对于所述第一安装空间104摆动并延着所述伸缩杆102的轴线方向移动。本发明实施例中第一安装空间104在相邻的夹紧结构101的之间形成，例如本发明实施例中的第一安装空间104可为半球形空间，组成所述第一安装空间104的结构包括设置在所述夹紧结构101上的侧平面和设置在相邻的所述夹紧结构101上的球形腔，所述伸缩杆102穿过所述半球形腔，所述伸缩杆102位于半球形腔中的部分例如可为半球形凸台，凸台限制所述伸缩杆在自由状态时不会脱离所述半球形腔，或者所述伸缩杆位于所述半球形空间内的部分不需凸台，只需保证相邻的夹紧结构在所述夹紧部件103作用下所述夹紧结构101距离变近从而所述夹紧结构101与所述伸缩杆102接触并压紧所述伸缩杆102即可。以上说明的所述半球形空间，还可采用球形空间替代，所述球形空间由设置所述夹紧结构101上第一半球形腔和设置在相邻的夹紧结构101上的第二半球形腔，所述第一半球形腔和所述第二半球形腔合在一起组成球形腔，采用球形腔时可保证夹紧结构101对所述伸缩杆102的受力均衡，保证所述伸缩杆102在长期使时不会弯曲变形，保证了设备的使用寿命。需要说明的是，对应半球形腔采用了半球形凸台，对应球形腔可采用球形凸台，也可如上所述不设置凸台，控制球形腔的尺寸即可。还需说明的是，如图3所示，上述半球形凸台或者球形凸台的外形还可采用半圆柱形或者圆柱型，或者还可采用半圆锥台形或者圆锥台形，或者其他形状，图中示例性展示了圆柱形形式的凸台1021，只要能够限制所述伸缩杆102在所述第一安装空间104内运动时不致运动脱离所述第一安装空间即可，由此对应设置相应的第一安装空间104。还需说明的是上述设置在伸缩杆102上的凸台1021和锥台或者其他形式的凸出结构，可与所述伸缩杆脱离，即外形保持一致，如图4所示，在凸台1022或者锥台上设置凹槽10221，当所述夹紧结构101之间的距离缩小时，夹紧结构101压迫所述凸台1022或者锥台，所述凸台1022或者锥台压所述伸缩杆102，所述伸缩杆102压相邻的夹紧结构101，这样即能将所述伸缩杆102固定。本发明实施例中的曲面适应装置100，由于能够保证所述伸缩杆102相对于第一安装空间104，即相对于夹紧结构101自由伸缩和自由摆动，这样，所述伸缩杆102的末端能够适应不同曲面，如图5所示，多个伸缩杆102相对于曲面900的距离各不相同从而使得多个伸缩杆102相对于夹紧结构101的角度也不相同，通过设置伸缩杆102能够相对于所述夹紧结构101伸缩和摆动，使得所述曲面适应装置100能够适应不同位置具有不同曲率的曲面900。本发明实施例中的伸缩杆102的数量和第一安装空间104的数量相对，数量可为一个或者多个，当为一个时，所述曲面适应装置100可安装在机器人或者曲面作业机械上的多个位置，当为多个时，如采用四个或者六个伸缩杆时，采用一个曲面适用装置100即能适应曲面900，当然为了保证可靠性，仍可采用多个曲面适应装置100。本发明实施例中的曲面适应装置100中的伸缩杆102除了能够相对于所述第一安装空间104摆动伸缩外，还能相对于所述夹紧结构101固定，从而在所述曲面适应装置100适应了曲面900之后能够变成刚性连接，从而能够在所述机器人或者曲面作业机械下一个动作时提供有效的支撑作用，保证了动作的连贯性和可靠性，例如，当所述曲面适应装置安装在机器人的足部时，当所述曲面适应装置100刚移动到对应曲面900位置时，所述曲面适应装置10处于第二状态，这时伸缩杆102自适应曲面900的不同曲率，之后所述曲面适应装置100切换到第一状态，所述机器人的足部能够提供有效的支撑，当机器人移动另一只足时，能够提供有效的支撑力，保证所述机器人减少在曲面900上滑动，从而增加移动的效率。再例如，当所述机器人适应的是与水平面呈一定角度的曲面时，如呈60度或者80度的曲面900时，如图3所示，可在伸缩杆102的末端再安装上曲面接触结构106，如吸附装置，针刺装置等，这时，机器人移动足部到相应位置时，切换到第二状态，所述伸缩杆102进行伸缩和/或摆动适应曲面900，然后切换到第一状态，从而保证机器人足部与曲面作用可靠，这时，再移动其他足部时，保证机器人不会与曲面脱离，从而保证了机器人曲面移动的可靠性。如上说明，本发明实施例中的伸缩杆102的末端可不安装曲面接触结构106，利用伸缩杆102末端作用到曲面上，这时，对应的曲面与水平面角度较小；当对应与水平面所呈角度较大的曲面时，可在所述伸缩杆102的末端设置曲面接触结构106，如吸附装置或针刺装置，吸附装置可为真空吸附装置、磁吸附装置、静电吸附装置中的一种或多种，在此不做限定，使用时针对不同的曲面质地再相应选用，值得说明的是，如采用了吸附装置，机器人或者曲面作业机械时，足部在运动到相应位置时，先处于第一状态，即所述伸缩杆102相对于所述夹紧结构101固定，这时曲面900对吸附装置的反作用力作用到夹紧结构101上，从而使得所述夹紧结构101整体运动到靠近曲面900的位置，然后再切换到第二状态，进行曲面适应，这样，给伸缩杆102预留了较大的变动空间，使得曲面适应过程更加可靠。需要说明是，所述伸缩杆102的摆动自由度可为一个或者两个，当为两个时，可使所述曲面适应装置100具有更好的曲面适应能力。

本发明实施例中的曲面适应装置100中的夹紧结构101的数量为可为两个，也可为两个以上，相邻的两个夹紧结构101之间形成所述第一安装空间104，为了适用不同曲面使用要求，可为部分相邻的夹紧结构101之间形成所述第一安装空间104，也可以为任意相邻的夹紧结构101之间形成所述第一安装空间104。

如上所述，如图2所示，本发明实施例中的曲面适应装置100在所述伸缩杆102径向方向上的设置夹紧块1023，所述夹紧块1023设置在所述第一安装空间104内，所述夹紧块1023上设有与所述伸缩杆102直径相匹配的通孔，所述伸缩杆102穿过所述通孔，所述夹紧块1023上延着所述通孔的径向方向设有通槽10231，所述夹紧块1023上设置有限位结构，所述限位结构用于与所述夹紧结构配合限制所述通槽的宽度方向，使所述通槽10231的宽度方向与所述夹紧结构在所述第一状态时的运动方向一致，本发明实施例中的“一致”可解释为方向在一条线上即可，不对方向是否相同或者相反进行约束。本发明实施例中的伸缩杆102可相对于所述夹紧块1023运动，这样增加了伸缩杆102的运动范围，提高了曲面的适应能力。所述夹紧结构101对夹紧块1023施加压力，所述夹紧块1023弹性形变，从而与所述伸缩杆102紧密接触，迫使所述伸缩杆102相对于所述夹紧块1023固定，从而使所述伸缩杆102相对于所述夹紧结构101固定。

本发明一些实施例中，所述夹紧块1023上的通槽10231数量为一个，如图6所示，这时通槽10231的宽度方向与所述相邻夹紧结构101之间的距离的方向一致，所述夹紧块1023外形呈“c”形，所述通槽10231延所述通孔的径向的长度可完全贯穿所述夹紧块或者部分贯穿，只要保证所述夹紧块1023在受压时具有弹性形变即可；本发明一些实施例中的夹紧块，可设置多条通槽10231，这样可容纳更多变形，在本发明的一种实施例中，所述通槽10231包括设置在所述伸缩杆102两侧的第一通槽102311和第二通槽102312，所述第一通槽10231和所述第二通槽102312长度方向上贯穿所述夹紧块，将所述夹紧块1023分成第一夹紧块10232和第二夹紧块10233。所述第一夹紧块10232和所述第二夹紧块10233之间形成有所述通孔。

本发明曲面适应装置的一些实施例中，为了防止所述夹紧块1023上的通槽10231的长度方向与所述夹紧结构101之间的距离方向一致，从而造成夹紧块受力延着所述通槽10231的长度方向，继而不能使所述夹紧块1023变形，不能压紧所述伸缩杆102的情况发生，本发明的一些实施例中还对所述夹紧块1023的结构进行了限定，例如，在垂直于所述伸缩杆102的平面上，所述夹紧块1023存在夹紧块几何尺寸，所述第一安装空间104存在第一安装空间几何尺寸，所述夹紧块尺寸和所述第一安装空间尺寸限制所述夹紧块1023上的通槽10231的宽度方向与所述夹紧结构101在所述第一状态时的运动方向保持一致，如图8所示，所述第一安装空间104在所述伸缩杆102垂直的平面上外形为椭圆形或者长方形，这时夹紧块1023的尺寸相应设置成长方形或者其他多边形，保证所述夹紧块1023内的点的最长连接线l大于所述第一安装空间104的内的距离方向上的最大连接线h，这样，所述夹紧块1023在运动过程中不能整周旋转，只能旋转部分角度，保证了通槽10231的宽度方向与所述夹紧结构的距离方向一致，从而避免了产生夹紧结构101加压所述夹紧块1023不在通槽10231的宽度方向上形变的情况，避免了失效的情况发生。

在本发明的一些实施例中，位于所述第一安装空间104内，所述夹紧块1023上设置有销孔，所述夹紧结构中的另一个上设置有与所述销孔配合的销轴，所述销轴的径向尺寸小于所述销孔的径向尺寸；或者，如图9所示，所述夹紧结构101中的一个上设置有销孔1041，与所述销孔1041配合的销轴10234设置在所述夹紧块1023上，这时销轴10234和销孔1041之间的配合限制了所述夹紧块1023延着所述伸缩杆102的轴线方向上旋转，从而保证了通槽10231的宽度方向与所述夹紧结构101的距离方向一致，本发明实施例中销孔1041直径可选为5mm~8mm，销轴直径尺寸可选为3mm~4mm，保证了销轴10234的强度，同时能够为所述夹紧块1023留有足够的摆动空间。

在本发明的一些实施例中，可将所述夹紧块1023外形设置为球形，所述通孔的轴线穿过所述夹紧块1023的中心，所述第一安装空间104包括设置在所述夹紧结构上与所述夹紧块1023配合的凹槽，由于球形的接触法线穿过球心，所以所述球形的夹紧块1023受力经过球心，保证受力均衡，在一些实施例里，还可将与所述球形的夹紧块1023配合的凹槽设置成开放式球形腔或者半球形腔，使得受力更加均衡，在所述夹紧结构101的距离方向之外的合力近乎为零，不会使所述夹紧结构101错位，本发明实施例中的“夹紧结构的距离方向”如图1所示，为标记t表示的方向。

在本发明的一些实施例里，如图3所示，所述伸缩杆102径向方向上设置有凸台1021，所述凸台1021设置在所述第一安装空间104内，在所述第一状态时的所述夹紧结构的运动方向上，所述凸台1021与临近的所述夹紧结构101的距离之和小于所述相邻夹紧结构101之间的距离，当所述夹紧结构101的距离变小时，所述夹紧结构101优先与所述凸台1021接触从而固定所述伸缩杆102。

为了保证本发明实施例中的伸缩杆能够自动回正位置，在所述伸缩杆的轴线方向上还设有弹性力方向的相反的一对弹性件，保证所述伸缩杆在曲面适应后释放时能够及时回到初始位置，为下一个作用状态做好准备，具体地，如图3所示，所述伸缩杆两端分别安装有端盖105和曲面接触结构106，所述端盖105与所述夹紧结构101之间设有套设在所述伸缩杆102上的第一弹性件，所述曲面接触结构106与所述夹紧结构101之间设有套设在所述伸缩杆102上的第二弹性件，所述第一弹性件、第二弹性件可采用弹簧或者橡胶弹性件；所述曲面接触结构106可为端盖，或者设有安装孔的法兰连接件，或者吸附结构的一个端面，这时吸附结构安装在所述伸缩杆102的末端。

本发明实施例中的夹紧部件103通过使相邻的所述夹紧结构101距离缩小，从而压缩第一安装空间104，使得所述伸缩杆102固定，具体地，如图1所示，所述至少两个夹紧结构101上设有第二通孔，所述夹紧部件103包括穿过第二通孔的夹紧杆1031，所述夹紧部件103还包括设置在所述夹紧杆一端或两端的夹紧螺母1032，所述夹紧杆1031一端可与一个夹紧结构101固定，另一端穿过所述第二通孔，在所述夹紧杆1031的另一端设置所述夹紧螺母1032，通过电动或者手动转动所述夹紧螺母1032，所述夹紧螺母1032作用到临近的所述夹紧结构101上，继而夹紧结构101作用到相邻的夹紧结构101上，使得相邻的夹紧结构101距离缩小，从而固定所述伸缩杆102，采用螺纹压紧的方式，压紧力大，稳定；本发明是实施例中的所述夹紧部件103还可包括设置在所述夹紧杆1031一端的偏心压紧装置，通过偏心压紧所述夹紧结构101，从而固定所述伸缩杆102，采用偏心压紧的方式，可快速压紧和释放，提高压紧效率，本发明实施例中的第二通孔的轴线大致与所述夹紧结构101的距离方向一致，当所述夹紧结构101压缩的方向为水平时，即距离方向为水平时，所述第二通孔的轴线也可相应水平设置，当所述夹紧结构101的压缩方向为竖直时，即距离方向为竖直时，所述第二通孔的轴线方向可相应设置成竖直，如图1所示，所述夹紧结构的距离为水平时，设置所述第二通孔的轴线也为水平，具体地，例如还可将所述第二通孔的轴线与所述相邻的夹紧结构101之间的缝隙之间设置成垂直关系，从而能快速缩小缝隙，缩小距离，快速夹紧所述伸缩杆102，所述第二通孔可设置在所述夹紧结构101的两端，也可设置在中心，设置在中心时可减少第二通孔的数量，同时也能使第二通孔周围第一安装空间104内的伸缩杆102受力均匀，减少了多个第一安装空间104时的控制量，减少了控制复杂性。如图1、如2所示，相邻的夹紧结构101之间形成两个第一安装空间104，所述第二通孔设置在这两个第一安装空间104的中间，通过设置一个夹紧杆1031即可实现压紧两个伸缩杆102，提供了压紧的效率，同时第二通孔设置在中间，保证了所述两个第一安装空间104内的两根伸缩杆102受力均匀，由于采用两根夹紧杆1031时，当两根夹紧杆1031压缩的距离不一致时，将导致两个第一安装空间104压缩不一致，从而会出现，一根杆压紧，另一根杆压不紧的现象产生，而采用一夹紧杆1031于中间位置压缩，可有效避免这种情况发生。

本发明的一些实施例中，如图10所示，还包括设置在所述夹紧单元周围的机架，所述机架包括第一机架108和第二机架109，所述第一机架和所述第二机架之间设有定位杆107，所述夹紧结构101与所述定位杆匹配的凹槽或通孔，所述定位杆107方便了所述夹紧结构101的安装，同时还可作为所述夹紧结构101运动的导向轴，保证了所述第一安装空间104压缩方向的一致性，除了可以采用轴的方式实现定位杆，还可通过设置滑轨的方式，所述夹紧结构101上设置有与所述夹紧结构101固定的滑块，所述滑块可相对于所述滑轨滑动。

在本发明的一些实施例中，为了增加所述曲面适应装置100与曲面900的接触点数量，或者为了提升所述曲面适应装置100与曲面900的作用力，这时，如图10所示，所述夹紧单元110可包括多个，相邻的夹紧单元110并排设置，所述夹紧结构101上靠近相邻的夹紧单元110位置处设有与所述定位杆107匹配的所述凹槽，至少部分相邻的所述夹紧单元110共同匹配于一根定位杆107，这时，夹紧结构101与相邻的夹紧单元110中的夹紧结构101之间留有间隙，保证各自夹紧单元的运作的独立性，共用一根定位杆107减少了定位杆107的数量，减少了所述曲面适用装置100的复杂度和重量，同时所述定位杆107也可作为所述夹紧结构101运动的导向轴，保证了运动的一致性。

本发明实施例中的曲面适应装置100能够自适应不同曲率的曲面900，适应完曲面之后能变成近似刚性连接的方式，提供了有效的支撑力，为了系统的连续运行提供了有效保证。本发明实施例中的曲面适应装置100的伸缩杆102的末端例如安装上吸附装置，即可变成曲面吸附装置；例如安装上了滚轮，又能转换成曲面运动装置，当然这时对于伸缩杆102的固定状态可不做要求；例如装上针刺装置或者壁面吸附装置，又能转换为曲面爬行装置，综上，本发明的曲面适应装置100适应场景丰富，运用范围广。

实施例二

如图11、图12、图13所示，本发明的一些实施例提供了一种曲面适应装置200，包括了夹紧结构，夹紧杆3，定位杆4以及图14所示的伸缩单元，其中，所述夹紧结构包括了前夹紧结构2，中间夹紧结构8，后夹紧结构5，这三种夹紧结构的共性是组装曲面适应装置时，相邻的夹紧结构之间形成有安装所述伸缩单元的第一安装空间，根据夹紧结构所在位置，区分为前夹紧结构2、中间夹紧结构8和后夹紧结构5。曲面适应装置200的装配如图11所示。其中，伸缩单元的数量可以根据需要进行配置。曲面适应装置200至少由一块前夹紧结构2，一块后夹紧结构5，一套伸缩单元，一个夹紧杆3组成，当然也可设置两套伸缩单元保持了平衡对称。曲面适应装置200总的伸缩单元的数量可以扩充。扩充方法为在前夹紧结构2和后夹紧结构5之间增加中间夹紧结构8的数量，每增加一块中间夹紧结构8，可以增加两个伸缩单元。本发明实施例中的中间夹紧结构8如图15所示，中间夹紧结构8的两个侧面各设有两个半球形腔。一个夹紧杆3及由该夹紧杆3连接的前夹紧结构2，中间夹紧结构8，后夹紧结构5，及安装在夹紧结构之间的伸缩单元组成一组曲面适应单元。两组曲面适应单元通过定位杆4进行装配。因此按照需求对多组曲面适应单元进行组合，组成一套曲面适应装置200，曲面适应单元中的夹紧结构的侧面设有与所述定位杆4配合的凹槽或者半圆孔，相邻的曲面适应单元共用一根定位杆4，共同配合于一根定位杆4。

如图14所示的伸缩单元安装在由前夹紧结构2，中间夹紧结构8，后夹紧结构5，夹紧杆3组成的框架上。伸缩单元包括了伸缩杆10，还可包括穿线垫11、吸附装置6、端盖1，从而实现曲面吸附，本发明实施例中的伸缩单元还可包括前半球12、后半球13、球销14、轴15键、9上弹簧、7下弹簧。前夹紧结构2的一面开有半球形的凹槽，后夹紧结构5与前夹紧结构2相对的面上开有半球形的凹槽。中间夹紧接结构5在与前夹紧结构2和后夹紧结构5对应面上分别开有半球形的凹槽。前半球12例如可与前夹紧结构2或中间夹铁5配合，后半球13例如可与中间夹紧结构8或后夹紧结构5配合，两个半球中间安装有伸缩杆10，伸缩杆10两端配有上弹簧9和下弹簧7，用于控制伸缩杆10轴向的运动。前后半球12、13及前后夹紧结构2、8以及中间夹紧结构8组成的结构组成球销副，保证伸缩单元可以在一定角度内摆动，即前半球12或者后半球13与所述前夹紧结构2或中间夹紧结构8或者后夹紧结构5形成销孔配合，使得所述伸缩单元摆动角度在20度以内。其中吸附装置6为可以提供吸附力的单元，包括不限于电磁铁，永磁铁，吸盘，真空吸附装置等，其作用为提供吸附力，使曲面吸附机构可以附着于被吸附表面。以吸附表面为圆柱面为例来进行说明该曲面吸附装置如何提供最大的吸附力。吸附装置6采用电磁铁或者永磁铁时，吸附装置6与吸附表面的距离越小吸附力越大。由前夹紧结构2，中间夹紧结构8和后夹紧结构5组成的曲面适应装置200为一平板结构，当其与圆柱面贴合时，会在切点处接触。曲面适应装置200上远离切点的部分会与圆柱表面产生距离不等的间隙。依靠吸附装置本身提供的吸附力，会自动进行找准，并与被吸附表面接触。由于所处的空间位置不同，每个伸缩单元，即伸缩杆10的伸长量与摆动角度均由吸附装置6产生的吸力自适应，当然在未安装吸附装置6时，所述曲面适应装置200靠自身重力或者载物的重力也能自适应曲面，这里采用安装有吸附装置6的实施例来说明，说明了本发明实施例可运用到曲面吸附的场景中，且能到来良好的效果。需要说明是，本发明实施例中伸缩单元或者伸缩杆10的摆动除了绕自身轴线旋转外还可有一个或者两个摆动自由度，当有两个摆动自由度时，能够适应的曲面范围更广。

如图12所示，为两组曲面适应单元的剖视图。所述夹紧杆3例如可为螺栓形结构，从前夹紧结构2，中间夹紧结构8，后夹紧结构5中穿过，前夹紧结构2与中间夹紧结构8可以绕夹紧杆自由旋转，后夹紧结构5与夹紧杆3的一端通过螺纹连接。如图16所示，所述夹紧杆的另一端安装有螺母18，通过转动螺母使夹紧结构夹紧。

如图5所示为四块中间夹紧结构8及五个伸缩单元组成的曲面适应单元的剖视图。键15用于固定伸缩杆10，使其不会发生旋转，致使伸缩杆10中的电缆因为扭转而导致断裂。销14用于限制后半球在一定角度范围内摆动，保证夹紧杆3锁紧时，前半球12和后半球13在力的作用线上，实现对伸缩杆10的压紧，即保证了前半球12和后半球13之间的间隙与力的作用线大致垂直。

以安装有吸附装置6的曲面适应装置200说明本发明的曲面适应装置200的工作过程，进行吸附前或者曲面适应前旋转夹紧杆3上的螺母18，使曲面适应装置200处于锁紧状态。锁紧状态为伸缩单元无法进行自由伸缩及摆动。自由状态为伸缩单元可以自由伸缩和摆动。将吸附单元贴于被吸附表面，可以为平面或者曲面。旋转夹紧杆3上的螺母，使曲面适应装置200处于自由状态，此时伸缩单元可以在伸缩和摆动方向不受限制。使吸附装置6处于吸附状态。吸附状态为使提供被吸附表面与吸附装置6产生吸力。例如当吸附装置6为电磁铁时，吸附状态为充磁状态。等待一段时间，吸附装置6进行自适应过程，伸缩单元到达稳定姿态。旋转夹紧杆3上的螺母，使曲面适应装置200处于锁紧状态。此时曲面适应装置200中的所有组成单元自由度为0，无相对运动，完成吸附动作，即曲面适应动作。

如图16所示，本发明实施例中的曲面适应装置200还包括设置在夹紧结构周围的第一机架16和第二机架17，所述第一机架16和所述第二机架17之间设置有定位杆4，所述夹紧结构与所述定位杆4配合，定位杆4除了具有定位安装的作用外，还具有为夹紧结构移动导向的作用。使得夹紧过程顺畅，夹紧均匀。

本发明实施例中的曲面适应装置、曲面吸附装置能够有效地适应曲面，使得在曲面上作业、平稳行走成为可能，还能适应不同曲率的曲面，通过重力或者吸附力自适应曲面保证了，运行的稳定性，为了连续作业提供了有力的保证。

实施例三

本发明另一方面，还提供了一种曲面适应机器人300，包含实施例一和/或实施例二中的曲面适应装置200、100，如图17所示，所述曲面适应机器人具有多足，图中提供了一种两足的方式，所述曲面适应装置安装在所述曲面适应机器人300的足部末端301。所述曲面适应机器人300能够在运动过程中，自适应不同曲率的曲面，能够有效支撑住所述曲面适应机器人300，保证了运行的连续性。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。