一種四足攀爬移動機器人的制作方法
【專利摘要】一種四足攀爬移動機器人，屬于攀爬移動機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的機首攀爬足與第一機身攀爬足相連接，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足相連接，第二機身攀爬足與機尾攀爬足相連接，機首攀爬足與機尾攀爬足結(jié)構(gòu)相同，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足結(jié)構(gòu)相同，機首攀爬足、機尾攀爬足由單自由度關(guān)節(jié)驅(qū)動，第一機身攀爬足、第二機身攀爬足由雙自由度關(guān)節(jié)驅(qū)動，在單自由度關(guān)節(jié)及雙自由度關(guān)節(jié)上均連接有夾持爪。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在面對復(fù)雜形狀和類型的輸電鐵塔時，能夠輕松適應(yīng)輸電鐵塔并進行攀爬作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)在主材、斜材及橫擔(dān)之間進行攀爬跨越，攀爬靈活性較高，攀爬過程中能夠保證始終有兩個攀爬足處于夾緊狀態(tài)，保證了攀爬安全性。
【專利說明】一種四足攀爬移動機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于攀爬移動機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種四足攀爬移動機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國電力系統(tǒng)中，輸電鐵塔的巡檢大多為人工巡檢，但是人工巡檢效率普遍不高，且危險性極大，則相關(guān)技術(shù)人員便研發(fā)出了攀爬移動機器人用以代替人工進行巡檢作業(yè)，但是現(xiàn)有的攀爬移動機器人都還不是很完善，且或多或少存在一些不足，其中攀爬移動機器人對輸電鐵塔的形狀和類型要求高,很難適應(yīng)復(fù)雜類型的斜材和橫擔(dān),對攀爬環(huán)境適應(yīng)性差，在攀爬過程中，難以實現(xiàn)對主材、斜材及橫擔(dān)之間的攀爬跨越，攀爬靈活性較差，且攀爬安全性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、對攀爬環(huán)境適應(yīng)性強、攀爬靈活性好及安全性高的四足攀爬移動機器人。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種四足攀爬移動機器人，包括機首攀爬足、第一機身攀爬足、第二機身攀爬足及機尾攀爬足，所述機首攀爬足與第一機身攀爬足相連接，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足相連接，第二機身攀爬足與機尾攀爬足相連接，所述機首攀爬足與機尾攀爬足結(jié)構(gòu)相同，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足結(jié)構(gòu)相同，所述機首攀爬足、機尾攀爬足包括單自由度關(guān)節(jié)，所述第一機身攀爬足、第二機身攀爬足包括雙自由度關(guān)節(jié)，在所述單自由度關(guān)節(jié)及雙自由度關(guān)節(jié)上均連接有夾持爪。
[0005]所述單自由度關(guān)節(jié)包括第一支座、第一驅(qū)動電機、第一轉(zhuǎn)動軸、第二轉(zhuǎn)動軸、第一夾持爪驅(qū)動電機及第一夾持爪驅(qū)動軸，所述第一驅(qū)動電機固定在第一支座上，在第一驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，所述第一轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第一支座上，在第一轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第二轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第一支座上，第二轉(zhuǎn)動軸與第一轉(zhuǎn)動軸相平行；所述第一轉(zhuǎn)動軸與第二轉(zhuǎn)動軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0006]在所述第二轉(zhuǎn)動軸上固裝有轉(zhuǎn)接塊，第一夾持爪驅(qū)動電機固裝于轉(zhuǎn)接塊上，所述第一夾持爪驅(qū)動軸安裝在轉(zhuǎn)接塊上且垂直于第二轉(zhuǎn)動軸，第一夾持爪驅(qū)動軸相對于轉(zhuǎn)接塊可轉(zhuǎn)動但軸向不可動，在第一夾持爪驅(qū)動軸一端安裝有從動齒輪，在第一夾持爪驅(qū)動電機的電機軸上安裝有主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪相哨合；所述第一夾持爪驅(qū)動軸另一端與夾持爪相連接。
[0007]所述雙自由度關(guān)節(jié)包括第二支座、第二驅(qū)動電機、第三轉(zhuǎn)動軸、第四轉(zhuǎn)動軸、第五轉(zhuǎn)動軸、十字軸、第三支座、第三驅(qū)動電機、第二夾持爪驅(qū)動電機及第二夾持爪驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動電機固定在第二支座上，在第二驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，所述第三轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第二支座上，在第三轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述十字軸的橫軸通過軸承安裝在第二支座上，十字軸的橫軸與第三轉(zhuǎn)動軸相平行；所述第三轉(zhuǎn)動軸與十字軸的橫軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0008]所述十字軸的縱軸通過軸承安裝在第三支座上，所述第四轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座上，第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸相平行；所述第三驅(qū)動電機固定在第三支座上，在第三驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，在第四轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0009]所述第五轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座上，第五轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸相平行；所述第二夾持爪驅(qū)動電機固定在第三支座上，在第二夾持爪驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，在第五轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第五轉(zhuǎn)動軸與第二夾持爪驅(qū)動軸通過旋轉(zhuǎn)接頭相連接，第二夾持爪驅(qū)動軸與第五轉(zhuǎn)動軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合。
[0010]所述夾持爪包括電動夾持型手爪、磁吸附型手爪或真空吸附型手爪。
[0011]在所述機首攀爬足與第一機身攀爬足之間、第一機身攀爬足與第二機身攀爬足之間、第二機身攀爬足與機尾攀爬足之間均安裝有足間連接桿。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在面對復(fù)雜形狀和類型的輸電鐵塔時，能夠輕松適應(yīng)輸電鐵塔并進行攀爬作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)在主材、斜材及橫擔(dān)之間進行攀爬跨越，攀爬靈活性較高，攀爬過程中能夠保證始終有兩個攀爬足處于夾緊狀態(tài)，保證了攀爬安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種四足攀爬移動機器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的單自由度關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的雙自由度關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為實施例一中攀爬步態(tài)分解原理圖；
[0018]圖5為實施例二中攀爬步態(tài)分解原理圖；
[0019]圖中，I一機首攀爬足，2—第一機身攀爬足，3—第二機身攀爬足，4一機尾攀爬足，5—夾持爪，6—足間連接桿，7—第一支座，8—第一驅(qū)動電機，9—第一轉(zhuǎn)動軸，10—第二轉(zhuǎn)動軸，11一第一夾持爪驅(qū)動電機，12一第一夾持爪驅(qū)動軸，13一轉(zhuǎn)接塊，14一主動齒輪，15一從動齒輪，16一第二支座，17一第二驅(qū)動電機，18一第二轉(zhuǎn)動軸，19一十字軸,20—第二支座,21一第二驅(qū)動電機，22一第二夾持爪驅(qū)動電機，23一第二夾持爪驅(qū)動軸。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。
[0021]如圖1、2、3所示，一種四足攀爬移動機器人，包括機首攀爬足1、第一機身攀爬足
2、第二機身攀爬足3及機尾攀爬足4，所述機首攀爬足I與第一機身攀爬足2相連接，第一機身攀爬足2與第二機身攀爬足3相連接，第二機身攀爬足3與機尾攀爬足4相連接，所述機首攀爬足I與機尾攀爬足4結(jié)構(gòu)相同，第一機身攀爬足2與第二機身攀爬足3結(jié)構(gòu)相同，所述機首攀爬足1、機尾攀爬足4包括單自由度關(guān)節(jié)，所述第一機身攀爬足2、第二機身攀爬足3包括雙自由度關(guān)節(jié)，在所述單自由度關(guān)節(jié)及雙自由度關(guān)節(jié)上均連接有夾持爪5。
[0022]所述單自由度關(guān)節(jié)包括第一支座7、第一驅(qū)動電機8、第一轉(zhuǎn)動軸9、第二轉(zhuǎn)動軸10、第一夾持爪驅(qū)動電機11及第一夾持爪驅(qū)動軸12,所述第一驅(qū)動電機8固定在第一支座7上，在第一驅(qū)動電機8的電機軸上連接有蝸桿，所述第一轉(zhuǎn)動軸9通過軸承安裝在第一支座7上，在第一轉(zhuǎn)動軸9上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第二轉(zhuǎn)動軸10通過軸承安裝在第一支座7上，第二轉(zhuǎn)動軸10與第一轉(zhuǎn)動軸9相平行；所述第一轉(zhuǎn)動軸9與第二轉(zhuǎn)動軸10之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0023]在所述第二轉(zhuǎn)動軸10上固裝有轉(zhuǎn)接塊13，第一夾持爪驅(qū)動電機11固裝于轉(zhuǎn)接塊13上,所述第一夾持爪驅(qū)動軸12安裝在轉(zhuǎn)接塊13上且垂直于第二轉(zhuǎn)動軸10,第一夾持爪驅(qū)動軸12相對于轉(zhuǎn)接塊13可轉(zhuǎn)動但軸向不可動，在第一夾持爪驅(qū)動軸12 —端安裝有從動齒輪15，在第一夾持爪驅(qū)動電機11的電機軸上安裝有主動齒輪14，主動齒輪14與從動齒輪15相嚙合；所述第一夾持爪驅(qū)動軸12另一端與夾持爪5相連接。
[0024]所述雙自由度關(guān)節(jié)包括第二支座16、第二驅(qū)動電機17、第三轉(zhuǎn)動軸18、第四轉(zhuǎn)動軸、第五轉(zhuǎn)動軸、十字軸19、第三支座20、第三驅(qū)動電機21、第二夾持爪驅(qū)動電機22及第二夾持爪驅(qū)動軸23，所述第二驅(qū)動電機17固定在第二支座16上，在第二驅(qū)動電機17的電機軸上連接有蝸桿，所述第三轉(zhuǎn)動軸18通過軸承安裝在第二支座16上，在第三轉(zhuǎn)動軸18上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述十字軸19的橫軸通過軸承安裝在第二支座16上，十字軸19的橫軸與第三轉(zhuǎn)動軸18相平行；所述第三轉(zhuǎn)動軸18與十字軸19的橫軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0025]所述十字軸19的縱軸通過軸承安裝在第三支座20上，所述第四轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座20上，第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸19的縱軸相平行；所述第三驅(qū)動電機21固定在第三支座20上，在第三驅(qū)動電機21的電機軸上連接有蝸桿，在第四轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸19的縱軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合；
[0026]所述第五轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座20上，第五轉(zhuǎn)動軸與十字軸19的縱軸相平行；所述第二夾持爪驅(qū)動電機22固定在第三支座20上，在第二夾持爪驅(qū)動電機22的電機軸上連接有蝸桿，在第五轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第五轉(zhuǎn)動軸與第二夾持爪驅(qū)動軸23通過旋轉(zhuǎn)接頭相連接，第二夾持爪驅(qū)動軸23與第五轉(zhuǎn)動軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合。
[0027]根據(jù)攀爬環(huán)境的不同，所述夾持爪5包括電動夾持型手爪、磁吸附型手爪或真空吸附型手爪。
[0028]在所述機首攀爬足I與第一機身攀爬足2之間、第一機身攀爬足2與第二機身攀爬足3之間、第二機身攀爬足3與機尾攀爬足4之間均安裝有足間連接桿6，根據(jù)實際攀爬距離的需要，備有若干不同桿長的足間連接桿6以滿足更換需要。
[0029]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的使用過程:
[0030]應(yīng)用實施例一
[0031]本實施例中，本發(fā)明用于攀爬輸電鐵塔主材，主材為角鋼塔架，夾持爪5選用電動夾持型手爪，攀爬前，首先將本發(fā)明送到角鋼塔架上，令機首攀爬足I和第一機身攀爬足2夾緊角鋼塔架，第二機身攀爬足3和機尾攀爬足4處于松開狀態(tài)，此時處于攀爬前的初始狀態(tài)，如圖4所示，為攀爬步態(tài)分解原理圖；
[0032]動作一:第一機身攀爬足2通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制第二機身攀爬足3抬起，同時第二機身攀爬足3通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制機尾攀爬足4沿著角鋼塔架表面向上爬升，當(dāng)達到預(yù)定高度后，機尾攀爬足4夾緊角鋼塔架，然后第二機身攀爬足3松開；
[0033]動作二:機首攀爬足I通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第一機身攀爬足2抬起，同時機尾攀爬足4通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第二機身攀爬足3落下，直到第二機身攀爬足3夾緊角鋼塔架，然后機首攀爬足I松開；
[0034]動作三:第二機身攀爬足3通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制第一機身攀爬足2落下，同時第一機身攀爬足2通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制機首攀爬足I沿著角鋼塔架表面向上爬升，直到第一機身攀爬足2的夾持爪5與角鋼塔架表面相接觸，此時機首攀爬足I和第一機身攀爬足2同時夾緊角鋼塔架，然后第二機身攀爬足3和機尾攀爬足4依次松開，此時完成一個攀爬步態(tài)，重復(fù)步態(tài)完成攀爬作業(yè)。
[0035]應(yīng)用實施例二
[0036]本實施例中，本發(fā)明用于攀爬跨越輸電鐵塔斜材，斜材為角鋼架，夾持爪5選用電動夾持型手爪，攀爬前，首先令機尾攀爬足4和第二機身攀爬足3夾緊第一層角鋼架，同時令機首攀爬足I夾緊第二層角鋼架，第一機身攀爬足2懸空，此時處于攀爬前的初始狀態(tài)，如圖5所示，為攀爬步態(tài)分解原理圖；
[0037]動作一:第二機身攀爬足3松開，機尾攀爬足4通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第二機身攀爬足3抬起，同時機首攀爬足I通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第一機身攀爬足2抬起并接觸第二層角鋼架，此時第一機身攀爬足2夾緊第二層角鋼架，第二機身攀爬足3懸空；
[0038]動作二:機首攀爬足I松開，第一機身攀爬足2通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制機首攀爬足I抬起，直到機首攀爬足I與第三層角鋼架相接觸，此時機首攀爬足I夾緊第三層角鋼架，然后機尾攀爬足4松開，第二機身攀爬足3通過其雙自由度關(guān)節(jié)控制機尾攀爬足4抬起，直到機尾攀爬足4與第二層角鋼架相接觸，此時機尾攀爬足4夾緊第二層角鋼架；
[0039]動作三:第一機身攀爬足2松開，機尾攀爬足4通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第二機身攀爬足3抬起，同時機首攀爬足I通過其單自由度關(guān)節(jié)控制第一機身攀爬足2抬起，直到第二機身攀爬足3與第二層角鋼架相接觸，此時第二機身攀爬足3夾緊第二層角鋼架，同時第一機身攀爬足2懸空，此時完成一個攀爬步態(tài)，重復(fù)步態(tài)完成攀爬作業(yè)。
[0040]實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種四足攀爬移動機器人，其特征在于:包括機首攀爬足、第一機身攀爬足、第二機身攀爬足及機尾攀爬足，所述機首攀爬足與第一機身攀爬足相連接，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足相連接，第二機身攀爬足與機尾攀爬足相連接，所述機首攀爬足與機尾攀爬足結(jié)構(gòu)相同，第一機身攀爬足與第二機身攀爬足結(jié)構(gòu)相同，所述機首攀爬足、機尾攀爬足包括單自由度關(guān)節(jié)，所述第一機身攀爬足、第二機身攀爬足包括雙自由度關(guān)節(jié)，在所述單自由度關(guān)節(jié)及雙自由度關(guān)節(jié)上均連接有夾持爪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足攀爬移動機器人，其特征在于:所述單自由度關(guān)節(jié)包括第一支座、第一驅(qū)動電機、第一轉(zhuǎn)動軸、第二轉(zhuǎn)動軸、第一夾持爪驅(qū)動電機及第一夾持爪驅(qū)動軸，所述第一驅(qū)動電機固定在第一支座上，在第一驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，所述第一轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第一支座上，在第一轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第二轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第一支座上，第二轉(zhuǎn)動軸與第一轉(zhuǎn)動軸相平行；所述第一轉(zhuǎn)動軸與第二轉(zhuǎn)動軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合； 在所述第二轉(zhuǎn)動軸上固裝有轉(zhuǎn)接塊，第一夾持爪驅(qū)動電機固裝于轉(zhuǎn)接塊上，所述第一夾持爪驅(qū)動軸安裝在轉(zhuǎn)接塊上且垂直于第二轉(zhuǎn)動軸，第一夾持爪驅(qū)動軸相對于轉(zhuǎn)接塊可轉(zhuǎn)動但軸向不可動，在第一夾持爪驅(qū)動軸一端安裝有從動齒輪，在第一夾持爪驅(qū)動電機的電機軸上安裝有主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪相嚙合；所述第一夾持爪驅(qū)動軸另一端與夾持爪相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足攀爬移動機器人，其特征在于:所述雙自由度關(guān)節(jié)包括第二支座、第二驅(qū)動電機、第三轉(zhuǎn)動軸、第四轉(zhuǎn)動軸、第五轉(zhuǎn)動軸、十字軸、第三支座、第三驅(qū)動電機、第二夾持爪驅(qū)動電機及第二夾持爪驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動電機固定在第二支座上，在第二驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，所述第三轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第二支座上，在第三轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述十字軸的橫軸通過軸承安裝在第二支座上，十字軸的橫軸與第三轉(zhuǎn)動軸相平行；所述第三轉(zhuǎn)動軸與十字軸的橫軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合； 所述十字軸的縱軸通過軸承安裝在第三支座上，所述第四轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座上，第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸相平行；所述第三驅(qū)動電機固定在第三支座上，在第三驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，在第四轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第四轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配合； 所述第五轉(zhuǎn)動軸通過軸承安裝在第三支座上，第五轉(zhuǎn)動軸與十字軸的縱軸相平行；所述第二夾持爪驅(qū)動電機固定在第三支座上，在第二夾持爪驅(qū)動電機的電機軸上連接有蝸桿，在第五轉(zhuǎn)動軸上固定套裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿相嚙合；所述第五轉(zhuǎn)動軸與第二夾持爪驅(qū)動軸通過旋轉(zhuǎn)接頭相連接，第二夾持爪驅(qū)動軸與第五轉(zhuǎn)動軸之間通過皮帶及皮帶輪傳動配口 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足攀爬移動機器人，其特征在于:所述夾持爪包括電動夾持型手爪、磁吸附型手爪或真空吸附型手爪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四足攀爬移動機器人，其特征在于:在所述機首攀爬足與第一機身攀爬足之間、第一機身攀爬足與第二機身攀爬足之間、第二機身攀爬足與機尾攀爬足之間均安裝有足間連接桿。
【文檔編號】B62D57/024GK103950030SQ201410175899
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】房立金, 梁笑 申請人:東北大學(xué)