專利名稱：多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壁面移動機(jī)器人，更特別地說，是指一種具有模塊化、可重構(gòu)、多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人。

背景技術(shù)：
壁面移動機(jī)器人在非鐵磁性壁面上吸附的原理，大概可以劃分為三種①真空抽吸裝置——靠高速氣流的抽吸作用排除吸盤固定密閉空間內(nèi)的氣體形成真空；②擴(kuò)容真空裝置——利用定質(zhì)量氣體增加容積減低壓力的原理在密封腔(吸盤)內(nèi)產(chǎn)生真空；③旋翼吸附——借助螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的矢量推力把機(jī)器人壓向壁面。
總的來說，在面向小型化設(shè)計時，它們都暴露出一些共性問題 (1)本征矛盾與地面移動相比，壁面移動的難點(diǎn)在重力的影響。在壁面上，吸附和移動兩者始終構(gòu)成一對矛盾防止跌落，吸盤就須臾不可脫離墻壁，這有賴于足夠的摩擦力，而獲得它的代價是必須保持強(qiáng)大的正壓力；但是要移動，吸盤又不得不克服摩擦力沿壁面做切向滑動。機(jī)器人正向壓迫壁面越重，摩擦力越大，就越安全，但是移動就越困難，顯然這是一種“內(nèi)斗”、“內(nèi)耗”，降低了能量的利用效率。
(2)尺度效應(yīng)如同飛行器，在翼展＜150mm后，傳統(tǒng)飛行理論已經(jīng)不再適用，而需要低雷諾數(shù)、非定常條件下的氣動力學(xué)理論，機(jī)翼也應(yīng)該改成撲翼。為了提供足夠的吸附力以及適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，上述①、②兩種吸附方式都需要相對較大的平面吸盤面積，否則無法可靠地吸附。壁面移動機(jī)器人在小型化時同樣面臨所謂“尺度效應(yīng)”的困難，需要有創(chuàng)新的吸附理論來化解。但是，目前世界各國對壁面移動機(jī)器人小型化可能對科學(xué)機(jī)理帶來的變化尚研究不多，知之甚少。
(3)真空的維持吸盤難免泄漏，而吸附力對泄漏十分敏感，因此國內(nèi)外幾十種有代表性的壁面移動機(jī)器人中不乏巧妙的設(shè)計用以維系原來已經(jīng)形成的真空環(huán)境，不過為此也付出了高昂的代價。如果面對粗糙壁面，如瓷磚、水泥砂漿、馬賽克、土磚墻等，泄漏更是一個困擾因素。眾所周知，按照目前氣路設(shè)計的水平，為了構(gòu)建和維持真空環(huán)境，大量氣流被白白地排空到大氣中，能源的利用率不會大于20％。小型爬壁機(jī)器人具有輕巧、低功耗、低危險性等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于建筑檢測、城市搜救以及對未知環(huán)境的探測等。但由于其工作表面大多為復(fù)雜曲面，并需要克服重力，已有的爬壁機(jī)器人很難兼顧結(jié)構(gòu)輕巧和運(yùn)動靈活。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人，該機(jī)器人將頭部、尾部、軀干采用模塊化設(shè)計、對六個吸附組件中的振動單元、吸排單元采用模塊化設(shè)計，有利于機(jī)器人的重構(gòu)；應(yīng)用十二個舵機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的蠕動運(yùn)動，使機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)輕巧、運(yùn)動靈活的特點(diǎn)。
本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人由頭部1、軀干2和尾部3三部分組成，頭部1、軀干2和尾部3三者之間通過連接盤與舵機(jī)的兩個輸出軸連接，從而實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人整體構(gòu)形。其中，頭部1包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂(A連接臂21、B連接臂22)、兩個不同殼體單元、相同吸排單元、振動單元的吸附組件(A吸附組件11、B吸附組件12)、三個舵機(jī)(A舵機(jī)4A、B舵機(jī)4B、C舵機(jī)4C)、八個霍爾傳感器組成；軀干2由三個結(jié)構(gòu)相同的被動組件(A被動組件31、B被動組件32、C被動組件33)、兩個結(jié)構(gòu)相同的吸附組件(C吸附組件13、D吸附組件14)、八個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成；尾部3由兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂(C連接臂23、D連接臂24)、兩個吸附組件(E吸附組件15、F吸附組件16)、四個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成。四個連接臂每兩個為一組，一組安裝在機(jī)器人的頭部，另一組安裝在機(jī)器人的尾部，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人首尾的開鏈運(yùn)動，解決了機(jī)器人的冗余驅(qū)動問題。三個被動組件安裝于機(jī)器人的軀干部位，且與吸附組件間隔布局，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的被動轉(zhuǎn)彎和消除運(yùn)動過程中的內(nèi)力干涉。六個吸附組件用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與壁面的吸附，每個吸附組件內(nèi)的吸排單元與振動單元為結(jié)構(gòu)相同的模塊化設(shè)計，只有頭部、尾部的殼體單元約有不同，有利于機(jī)器人的可重構(gòu)。
本發(fā)明多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于(1)相同模塊化的吸附組件與相同模塊化的振動組件安裝于具有框架特征的殼體中，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的小型化和可重構(gòu)；(2)通過舵機(jī)的連接方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，使得機(jī)器人具有多自由度的特征；(3)在首尾采用四個連接臂能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人首尾的開鏈運(yùn)動，解決了機(jī)器人的冗余驅(qū)動問題；(4)采用三個被動組件作為軀干的柔性連接，可以有效地減少機(jī)器人運(yùn)動過程中產(chǎn)生的內(nèi)力干涉現(xiàn)象，提高了本發(fā)明機(jī)器人壁面爬行的安裝系數(shù)；(5)振動組件采用電機(jī)作為吸盤的驅(qū)動器，避免了真空發(fā)生器的笨重結(jié)構(gòu)和應(yīng)用氣管來產(chǎn)生真空，便于機(jī)器人實(shí)現(xiàn)無纜操作；(6)被動組件中的壓簧、拉簧采用力耦合設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎和復(fù)位；(7)舵機(jī)的安裝采用與殼體在同一平面內(nèi)，可以減小機(jī)器人爬壁過程中的翻轉(zhuǎn)力矩。



圖1是本發(fā)明機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明頭部的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是本發(fā)明頭部中A連接臂與B連接臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是本發(fā)明頭部中B吸附組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2C是本發(fā)明頭部中B吸附組件的B殼體的結(jié)構(gòu)圖。
圖2D是本發(fā)明頭部中B吸附組件的B殼體的另一角度結(jié)構(gòu)圖。
圖2E是本發(fā)明頭部中B吸附組件的B殼體的B框架結(jié)構(gòu)圖。
圖2F是本發(fā)明頭部中B吸附組件的未裝配B殼體的吸排單元與振動單元的結(jié)構(gòu)圖。
圖2G是圖2F的爆炸示圖。
圖2H是本發(fā)明頭部中A吸附組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2I是本發(fā)明頭部中A吸附組件的A殼體的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明軀干的結(jié)構(gòu)圖。
圖3A是本發(fā)明軀干中A被動組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖3B是本發(fā)明軀干中的A被動組件的U形架的結(jié)構(gòu)圖。
圖3C是本發(fā)明軀干中的A被動組件的T形架的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明尾部的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A是本發(fā)明尾部中C連接臂與D連接臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖4B是本發(fā)明尾部中F吸附組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖4C是本發(fā)明尾部中F吸附組件的F殼體的爆炸示圖。
圖中1.頭部 2.軀干 3.尾部 11.A吸附組件 11a.A吸盤 11b.B吸盤 11c.C吸盤 11d.D吸盤 12.B吸附組件 12a.E吸盤 12c.G吸盤 12d.H吸盤 13.C吸附組件 13a.I吸盤 13b.J吸盤 13c.K吸盤 13d.L吸盤 14.D吸附組件 14a.M吸盤 14b.N吸盤 14c.O吸盤 14d.P吸盤 15.E吸附組件 15a.Q吸盤 15b.R吸盤 15c.S吸盤 15d.T吸盤 16.F吸附組件 16a.U吸盤 16b.V吸盤 16c.W吸盤 16d.X吸盤 21.A連接臂 22.B連接臂 23.C連接臂 24.D連接臂 101.A連接端 102.B連接端 103.C連接端 104.D連接端105.E連接端 106.F連接端 107.A連接頭 110.G連接端 111.H連接端112.B連接頭 201.K連接端 202.L連接端 203.M連接端 204.N連接端205.O連接端 206.P連接端 207.C連接頭 210.Q連接端 211.R連接端212.D連接頭 31.A被動組件 32.B被動組件 33.C被動組件 31a.U形架 31b.T形架 301.A拉簧302.B拉簧303.A壓簧304.B壓簧 305.A導(dǎo)桿 306.B導(dǎo)桿311.I連接端 312.J連接端 313.減重孔 314.橫板 315.A通孔316.B通孔317.A鎖扣318.B鎖扣 321.下支臂 322.上支臂 323.直線軸承 324.橫板 325.上軸承座 326.下軸承座 327.C鎖扣328.D鎖扣329.直線軸承 330.直線軸承 331.上轉(zhuǎn)軸 332.下轉(zhuǎn)軸 4A.A舵機(jī) 4B.B舵機(jī) 4C.C舵機(jī) 4D.D舵機(jī) 4E.E舵機(jī) 4F.F舵機(jī) 4G.G舵機(jī) 4H.H舵機(jī) 4I.I舵機(jī) 4J.J舵機(jī) 4K.K舵機(jī) 4L.L舵機(jī) 401.A連接盤 402.B連接盤 403.C連接盤 404.D連接盤405.E連接盤 406.F連接盤 407.G連接盤 408.H連接盤 409.I連接盤410.J連接盤 411.K連接盤 412.L連接盤 413.M連接盤 414.N連接盤415.O連接盤 416.P連接盤 417.Q連接盤 418.R連接盤 419.S連接盤420.T連接盤 421.U連接盤 422.V連接盤 423.W連接盤 424.X連接盤 5A.A振動單元 5B.B振動單元 5B-1.A直線滑塊 5B-11.A銷柱 5B-12.A偏心輪5B-13.A滾動軸承 5B-14.銷連接端 5B-15.上滑槽 5B-16.偏心外框 5B-17.下滑槽 5B-2.B直線滑塊 5B-21.B銷柱 5B-22.B偏心輪5B-23.B滾動軸承 5B-24.銷連接端 5B-25.上滑槽 5B-26.偏心外框 5B-27.下滑槽 5B-3.上限位塊5B-4.下限位塊 5B-5.電機(jī) 5B-6.內(nèi)軸5B-7.單向軸承5B-8.凸輪5C.C振動單元 5D.D振動單元 5E.E振動單元 5F.F振動單元 7A.A吸排單元 7B.B吸排單元 7B-1.A杠桿 7B-2.B杠桿 7B-3.吸排壓件7B-11.A直線軸承 7B-12.B直線軸承 7B-13.C直線軸承 7B-14.D直線軸承 7B-21.A吸盤導(dǎo)柱 7B-22.B吸盤導(dǎo)柱 7B-23.C吸盤導(dǎo)柱 7B-24.D吸盤導(dǎo)柱 7C.C吸排單元7D.D吸排單元 7E.E吸排單元 7F.F吸排單元 8A.A殼體單元 8A-1.A上蓋板8A-2.A框架 8A-3.A底板 8A-2a.A軸承座 8A-2b.B軸承座 8A-2c.C軸承座 8A-2d.D軸承座8A-21.左連接板 8A-22.右連接板8A-23.后連接板 8A-24.前連接板 8A-25.空腔 8B.B殼體單元 8B-1.B上蓋板 8B-2.B框架 8B-3.B底板 8B-2a.A軸承座8B-2b.B軸承座8B-2c.C軸承座 8B-2d.D軸承座 8B-21.左連接板 8B-22.右連接板 8B-23.后連接板 8B-24.前連接板8B-25.空腔 8B-26.上支臂8B-27.下支臂 8C.C殼體單元 8D.D殼體單元 8E.E殼體單元 8F.F殼體單元8F-1.F上蓋板 8F-2.F框架 8F-3.F底板8F-2a.A軸承座 8F-2b.B軸承座 8F-2c.C軸承座8F-2d.D軸承座8F-21.左連接板8F-22.右連接板 8F-23.后連接板 8F-24.前連接板 8F-25.空腔 8F-26.上支臂 8F-27.下支臂 6A.A霍爾傳感器6B.B霍爾傳感器6C.C霍爾傳感器6D.D霍爾傳感器 6E.E霍爾傳感器6F.F霍爾傳感器6G.G霍爾傳感器6H.H霍爾傳感器 6I.I霍爾傳感器6J.J霍爾傳感器6K.K霍爾傳感器6L.L霍爾傳感器 6M.M霍爾傳感器6N.N霍爾傳感器6O.O霍爾傳感器6P.P霍爾傳感器 6Q.Q霍爾傳感器6R.R霍爾傳感器6S.S霍爾傳感器6T.T霍爾傳感器 6U.U霍爾傳感器6V.V霍爾傳感器6W.W霍爾傳感器6X.X霍爾傳感器
具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人由頭部1、軀干2和尾部3三部分組成。其中，六個吸附組件用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與壁面的吸附。三個被動組件用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的被動轉(zhuǎn)彎和消除運(yùn)動過程中的內(nèi)力干涉。四個連接臂用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人首尾的開鏈運(yùn)動，解決了機(jī)器人的冗余驅(qū)動問題。十二個舵機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的蠕動運(yùn)動。二十四個霍爾傳感器用于檢測吸盤在運(yùn)動狀態(tài)的振動位置。
在本發(fā)明中，六個吸附組件是指A吸附組件11、B吸附組件12、C吸附組件13、D吸附組件14、E吸附組件15、F吸附組件16，其中B吸附組件12、C吸附組件13、D吸附組件14、E吸附組件15的結(jié)構(gòu)完全相同； 每個吸附組件由殼體單元、吸排單元、振動單元構(gòu)成，所述的殼體單元包括有A殼體單元8A、B殼體單元8B、C殼體單元8C、D殼體單元8D、E殼體單元8E、F殼體單元8F；所述的振動單元包括有A振動單元8A、B振動單元8B、C振動單元8C、D振動單元8D、E振動單元8E、F振動單元8F；所述吸排單元包括有A吸排單元8A、B吸排單元8B、C吸排單元8C、D吸排單元8D、E吸排單元8E、F吸排單元8F；每個吸排單元中的四個導(dǎo)柱分別安裝有四個吸盤，共計二十四個吸盤，即A吸排單元8A中的四個導(dǎo)柱分別安裝有A吸盤11a、B吸盤11b、C吸盤11c、D吸盤11d(參見圖2H所示)；B吸排單元8B中的四個導(dǎo)柱(A吸盤導(dǎo)柱7B-21、B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23、D吸盤導(dǎo)柱7B-24)分別安裝有E吸盤12a、F吸盤(圖2B中未示出)、G吸盤12c、H吸盤12d(參見圖2B、圖2H所示)；C吸排單元8C中的四個導(dǎo)柱分別安裝有I吸盤13a、J吸盤13b、K吸盤13c、L吸盤13d；D吸排單元8D中的四個導(dǎo)柱分別安裝有M吸盤14a、N吸盤14b、O吸盤14c、P吸盤14d；E吸排單元8E中的四個導(dǎo)柱分別安裝有Q吸盤15a、R吸盤15b、S吸盤15c、T吸盤15d；F吸排單元8F中的四個導(dǎo)柱分別安裝有U吸盤16a、V吸盤16b、W吸盤16c、X吸盤16d。
六個吸附組件中的吸排單元、振動單元結(jié)構(gòu)完全相同，六個吸附組件中的殼體單元除A吸附組件11、F吸附組件16不同以外，其余四個吸附組件的殼體單元結(jié)構(gòu)相同；在本發(fā)明中對于吸排單元、振動單元的具體結(jié)構(gòu)請參見圖2F、圖2G所示的B吸附組件12的結(jié)構(gòu)圖，為了簡約，其余五個吸附組件未給出圖示和文字說明。在本發(fā)明中對于B吸附組件12、C吸附組件13、D吸附組件14、E吸附組件15的四個殼體單元請參見圖2B～圖2E所示，但A吸附組件11與F吸附組件16的殼體單元結(jié)構(gòu)請參見圖2H、圖2I、圖4C所示。
在本發(fā)明中，三個被動組件是指結(jié)構(gòu)完全相同的A被動組件31、B被動組件32、C被動組件33，其中，A被動組件31安裝在B吸附組件12與C吸附組件13之間，B被動組件32安裝在C吸附組件13與D吸附組件14之間，C被動組件33安裝在D吸附組件14與E吸附組件15之間。
在本發(fā)明中，十二個舵機(jī)分別被夾持安裝在連接臂、或殼體上。二十四個霍爾傳感器每四個霍爾傳感器為一組，每一組安裝在一個殼體單元上，且兩個安裝在一個殼體單元的前連接板外側(cè)，另兩個安裝在殼體單元的后連接板外側(cè)。
本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人，從頭部至尾部的連接關(guān)系為A吸附組件11連接在A舵機(jī)4A的兩個輸出軸上，A舵機(jī)4A安裝在A連接臂21上；A連接臂21連接在B舵機(jī)4B的兩個輸出軸上，B舵機(jī)4B安裝在B連接臂22上；B連接臂22連接在C舵機(jī)4C的兩個輸出軸上，C舵機(jī)4C安裝在B吸附組件12上；B吸附組件12連接在D舵機(jī)4D的兩個輸出軸上，D舵機(jī)4D安裝在A被動組件31上；A被動組件31連接在E舵機(jī)4E的兩個輸出軸上，E舵機(jī)4E安裝在C吸附組件13上；C吸附組件13連接在F舵機(jī)4F的兩個輸出軸上，F(xiàn)舵機(jī)4F安裝在B被動組件32上；B被動組件32連接在G舵機(jī)4G的兩個輸出軸上，G舵機(jī)4G安裝在D吸附組件14上；D吸附組件14連接在H舵機(jī)4H的兩個輸出軸上，H舵機(jī)4H安裝在C被動組件33上；C被動組件33連接在I舵機(jī)4I的兩個輸出軸上，I舵機(jī)4I安裝在E吸附組件15上；E吸附組件15連接在J舵機(jī)4J的兩個輸出軸上，J舵機(jī)4J安裝在C連接臂23上；C連接臂23連接在K舵機(jī)4K的兩個輸出軸上，K舵機(jī)4K安裝在D連接臂24上；D連接臂24連接在L舵機(jī)4L的兩個輸出軸上，L舵機(jī)4L安裝在F吸附組件16上。
關(guān)于本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人，下面將對各部分進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)說明。針對如吸盤、霍爾傳感器、連接盤的標(biāo)識號圖中有的未示出，是為了方便區(qū)別說明。連接盤可以從圖1、圖2、圖2B、圖2H、圖3、圖4、圖4A中可以看出其結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系，連接盤是用于與舵機(jī)的輸出軸連接用的。部分吸盤可以從圖1、圖2、圖2B、圖2H、圖3、圖4、圖4B中可以看出其結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系，吸盤用于與壁面接觸，同時在抬起與落下的運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動。
一、頭部 參見圖1、圖2、圖2A所示，頭部1包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂(A連接臂21、B連接臂22)、兩個吸附組件(A吸附組件11、B吸附組件12)、三個舵機(jī)(A舵機(jī)4A、B舵機(jī)4B、C舵機(jī)4C)、八個霍爾傳感器組成；A吸附組件11上安裝有A霍爾傳感器6A、B霍爾傳感器6B、C霍爾傳感器6C、D霍爾傳感器6D，B吸附組件12上安裝有E霍爾傳感器6E、F霍爾傳感器6F、G霍爾傳感器6G、H霍爾傳感器6H； 參見圖2A所示，A連接臂21與B連接臂22結(jié)構(gòu)相同，且為一體成型的Y形結(jié)構(gòu)；A連接臂21上設(shè)有A連接端101、B連接端102、C連接端103、D連接端104；C連接端103的端部安裝有C連接盤403；D連接端104的端部安裝有D連接盤404；A連接端101與B連接端102的端部構(gòu)成A連接頭107，A連接頭107用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笰舵機(jī)4A夾緊在A連接端101與B連接端102之間。C連接盤403與D連接盤404分別與B舵機(jī)4B的輸出軸連接。B連接臂22上設(shè)有E連接端105、F連接端106、G連接端110、H連接端111；G連接端110的端部安裝有E連接盤405；H連接端111的端部安裝有F連接盤406；E連接端105與F連接端106的端部構(gòu)成B連接頭112，B連接頭112用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笲舵機(jī)4B夾緊在E連接端105與F連接端106之間。E連接盤405與F連接盤406分別與C舵機(jī)4C的輸出軸連接。采用一體加工成型連接臂，有利于減少形位誤差。A連接臂21與B連接臂22的通過B舵機(jī)4B連為一運(yùn)動體，能夠使本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人的頭部1實(shí)現(xiàn)開鏈運(yùn)動。
參見圖2H、圖2I所示，A吸附組件11由A殼體單元8A、A吸排單元7A、A振動單元5A組成；且A吸排單元7A與B吸排單元7B的結(jié)構(gòu)相同，A振動單元5A與B振動單元5B的結(jié)構(gòu)相同，故未作詳細(xì)說明，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過B吸排單元7B、B振動單元5B的結(jié)構(gòu)以及說明書附圖中得知其裝配關(guān)系。A霍爾傳感器6A、B霍爾傳感器6B安裝在前連接板8A-24的外側(cè)面上，C霍爾傳感器6C、D霍爾傳感器6D安裝在后連接板8A-23的外側(cè)面上； A殼體單元8A由A上蓋板8A-1、A框架8A-2、A底板8A-3組成，A上蓋板8A-1、A底板8A-3分別安裝在A框架8A-2的上下；A底板8A-3上安裝有A吸排單元7A、A振動單元5A，且A吸排單元7A、A振動單元5A置于A框架8A-2的空腔8A-25內(nèi)；A上蓋板8A-1上設(shè)有減重方孔；A框架8A-2的A左連接板8A-21與A右連接板8A-22相對，A前連接板8A-24與A后連接板8A-23相對；左連接板8A-21的U形端部安裝有B連接盤402，右連接板8A-22的U形端部安裝有A連接盤401；在A框架8A-2的空腔8A-25內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座8A-2a、B軸承座8A-2b、C軸承座8A-2c、D軸承座8A-2d；A軸承座8A-2a、B軸承座8A-2b、C軸承座8A-2c、D軸承座8A-2d內(nèi)分別安裝有四個直線軸承(所述的四個直線軸承為A吸排單元7A中的一部分)；該四個直線軸承的下端分別安裝有A吸盤11a、B吸盤11b、C吸盤11c、D吸盤11d。A上蓋板8A-1的結(jié)構(gòu)可以參見圖4C所示。A底板8A-3的結(jié)構(gòu)可以參見圖4C所示。B上蓋板8B-1的結(jié)構(gòu)可以參見圖4C所示。B底板8B-3的結(jié)構(gòu)可以參見圖4C所示。
本發(fā)明中，參見圖2B、圖2C、圖2D、圖2E所示，B吸附組件12由B殼體單元8B、B吸排單元7B、B振動單元5B組成。E霍爾傳感器6E、F霍爾傳感器6F安裝在前連接板8B-24的外側(cè)面上，G霍爾傳感器6G、H霍爾傳感器6H安裝在后連接板8B-23的外側(cè)面上； 參見圖2C、圖2D所示，B殼體單元8B由B上蓋板8B-1、B框架8B-2、B底板8B-3組成，B上蓋板8B-1、B底板8B-3分別安裝在B框架8B-2的上下；B底板8B-3上安裝有B吸排單元7B、B振動單元5B，且B吸排單元7B、B振動單元5B置于B框架8B-2的空腔8B-25內(nèi)；B上蓋板8B-1上設(shè)有減重方孔；B框架8B-2的左連接板8B-21與右連接板8B-22相對，B前連接板8B-24與B后連接板8B-23相對，B前連接板8B-24的外側(cè)面上有上支臂8B-26、下支臂8B-27，上支臂8B-26與下支臂8B-27相對，上支臂8B-26、下支臂8B-27用于夾緊C舵機(jī)4C；在B框架8B-2的空腔8B-25內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座8B-2a、B軸承座8B-2b、C軸承座8B-2c、D軸承座8B-2d；A軸承座8B-2a、B軸承座8B-2b、C軸承座8B-2c、D軸承座8B-2d內(nèi)分別安裝有A直線軸承7B-11、B直線軸承7B-12、C直線軸承7B-13、D直線軸承7B-14；B左連接板8B-21的U形端部安裝有H連接盤408，B右連接板8B-22的U形端部安裝有G連接盤407； 參見圖2F所示，B吸排單元7B由四個直線軸承(A直線軸承7B-11、B直線軸承7B-12、C直線軸承7B-13、D直線軸承7B-14)、四根吸盤導(dǎo)柱(A吸盤導(dǎo)柱7B-21、B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23、D吸盤導(dǎo)柱7B-24)、A杠桿7B-1、B杠桿7B-2、B吸排壓件7B-3組成；A直線軸承7B-11、B直線軸承7B-12、C直線軸承7B-13、D直線軸承7B-14分別套接在A吸盤導(dǎo)柱7B-21、B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23、D吸盤導(dǎo)柱7B-24上；A吸盤導(dǎo)柱7B-21、B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23、D吸盤導(dǎo)柱7B-24的下端分別安裝有E吸盤12a、F吸盤12b(圖中未示出)、G吸盤12c、H吸盤12d，A吸盤導(dǎo)柱7B-21與D吸盤導(dǎo)柱7B-24的上端連接在A杠桿7B-1的兩端，A杠桿7B-1的支點(diǎn)連接在后連接板8B-23的內(nèi)側(cè)面上，B吸盤導(dǎo)柱7B-22與C吸盤導(dǎo)柱7B-23的上端連接在B杠桿7B-2的兩端，B杠桿7B-2的支點(diǎn)連接在前連接板8B-24的內(nèi)側(cè)面上；B吸排壓件7B-3安裝在B底板8B-3上；在本發(fā)明中，A吸盤導(dǎo)柱7B-21、B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23和D吸盤導(dǎo)柱7B-24的中心導(dǎo)孔內(nèi)分別插接有A氣管、B氣管、C氣管、D氣管(這四根氣管，圖中未標(biāo)示出)。B氣管、C氣管的一端分別插接在B吸盤導(dǎo)柱7B-22、C吸盤導(dǎo)柱7B-23的中心導(dǎo)孔內(nèi)，B氣管、C氣管的另一端由B吸排壓件7B-3的一端壓緊，B吸排壓件7B-3的另一端壓緊A氣管、D氣管的另一端；A氣管、D氣管的一端分別插接在A吸盤導(dǎo)柱7B-21、D吸盤導(dǎo)柱7B-24的中心導(dǎo)孔內(nèi)，A氣管、D氣管的另一端壓緊在B吸排壓件7B-3的另一端下。
參見圖2G所示，B振動單元5B包括有A直線滑塊5B-1、B直線滑塊5B-2、上限位塊5B-3、下限位塊5B-4、電機(jī)5B-5、單向軸承5B-7、A偏心輪5B-12、B偏心輪5B-22、A滾動軸承5B-13、B滾動軸承5B-23；電機(jī)5B-5安裝在A底板8B-3上，電機(jī)5B-5輸出軸上順次連接有內(nèi)軸5B-6、B偏心輪5B-22、A偏心輪5B-12，內(nèi)軸5B-6的外部套接有單向軸承5B-7，單向軸承5B-7的外部套接有凸輪5B-8，B偏心輪5B-22的外部套接有B滾動軸承5B-23，B滾動軸承5B-23置于B直線滑塊5B-2的偏心外框5B-26內(nèi)，A偏心輪5B-12的外部套接有A滾動軸承5B-13，A滾動軸承5B-13置于A直線滑塊5B-1的偏心外框5B-16內(nèi)；A銷柱5B-11的一端連接在A直線滑塊5B-1的銷連接端5B-14上，A銷柱5B-11的另一端與A杠桿7B-1的一端連接；B銷柱5B-21的一端連接在B直線滑塊5B-2的銷連接端5B-24上，B銷柱5B-21的另一端與B杠桿7B-2的一端連接；上限位塊5B-3安裝在A直線滑塊5B-1的上滑槽5B-15，以及B直線滑塊5B-2的上滑槽5B-25內(nèi)，下限位塊5B-4安裝在A直線滑塊5B-1的下滑槽5B-17，以及B直線滑塊5B-2的下滑槽5B-27內(nèi)。A直線滑塊5B-1與B直線滑塊5B-2重疊放置在一起。
在本發(fā)明中，A吸附組件11與B吸附組件12除了殼體單元不同以外，吸排單元和振動單元的結(jié)構(gòu)完全相同。
寫出吸排單元與振動單元的運(yùn)動過程電機(jī)5B-5的正轉(zhuǎn)帶動B偏心輪5B-22、A偏心輪5B-12轉(zhuǎn)動，使B直線滑塊5B-2、A直線滑塊5B-1帶動四個吸盤導(dǎo)柱上下交替振動，進(jìn)而使四個吸盤上下交替振動；電機(jī)5B-5的反轉(zhuǎn)使凸輪5B-8轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使B吸排壓件7B-3抬起給四個吸盤放氣。
頭部1裝配關(guān)系 A吸附組件11通過A框架8A-2的左連接板8A-21上的B連接盤402與A舵機(jī)4A的一輸出端連接、右連接板8A-22上的A連接盤401與A舵機(jī)4A的另一輸出端連接，實(shí)現(xiàn)A吸附組件11與A連接臂21的連接(因A舵機(jī)4A夾緊在A連接臂21的A連接端101與B連接端102之間)； A連接臂21通過C連接端103上的C連接盤403與B舵機(jī)4B的一輸出端連接，D連接端104上的D連接盤404與B舵機(jī)4B的另一輸出端連接，實(shí)現(xiàn)A連接臂21與B連接臂22的連接； B連接臂22通過G連接端110上的E連接盤405與C舵機(jī)4C的一輸出端連接，H連接端111上的F連接盤406與C舵機(jī)4C的另一輸出端連接，實(shí)現(xiàn)B連接臂22與B吸附組件12的連接； B吸附組件12通過B框架8B-2的左連接板8B-21上的H連接盤408與D舵機(jī)4D的一輸出端連接、右連接板8B-22上的G連接盤407與D舵機(jī)4D的另一輸出端連接，實(shí)現(xiàn)B吸附組件12與A被動組件31的連接。
二、軀干 軀干2由三個結(jié)構(gòu)相同的被動組件、兩個結(jié)構(gòu)相同的吸附組件、八個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成； 三個被動組件是指A被動組件31、B被動組件32、C被動組件33； 五個舵機(jī)是指D舵機(jī)4D、E舵機(jī)4E、F舵機(jī)4F、G舵機(jī)4G、H舵機(jī)4H； 兩個吸附組件是指C吸附組件13、D吸附組件14；C吸附組件13上安裝有四個霍爾傳感器(I霍爾傳感器6I、J霍爾傳感器6J、K霍爾傳感器6K、L霍爾傳感器6L)，D吸附組件14上安裝有四個霍爾傳感器(M霍爾傳感器6M、N霍爾傳感器6N、O霍爾傳感器6O、P霍爾傳感器6P)； 在本發(fā)明的軀干2中的，C吸附組件13、D吸附組件14與B吸附組件12的結(jié)構(gòu)相同，請參見圖2B～圖2I所示，故在此部分中不作詳細(xì)說明。
參見圖3、圖3A所示，A被動組件31由兩組拉簧(A拉簧301、B拉簧302)、兩組壓簧(A壓簧303、B壓簧304)、U形架31a和T形架31b組成， 參見圖3、圖3B所示，U形架31a的I連接端311的端部安裝有I連接盤409(I連接盤409與E舵機(jī)4E的一輸出軸連接)，U形架31a的J連接端312的端部安裝有J連接盤410(J連接盤410與E舵機(jī)4E的另一輸出軸連接)，U形架31a的橫板314的中心開有減重孔313，橫板314與I連接端311的接合處安裝有B鎖扣318，橫板314與J連接端312的接合處安裝有A鎖扣317，在橫板314上設(shè)有A通孔315、B通孔316，且A通孔315、B通孔316與減重孔313同軸線；在本發(fā)明中，B鎖扣318用于掛接B拉簧302的一端，B拉簧302的另一端掛接在T形架31b上的D鎖扣328上。A鎖扣317用于掛接A拉簧301的一端，A拉簧301的另一端掛接在T形架31b上的C鎖扣327上。A通孔315用于A導(dǎo)桿305的一端穿過。B通孔316用于B導(dǎo)桿306的一端穿過。
參見圖3、圖3C所示，T形架31b的上支臂322上安裝有上軸承座325，T形架31b的下支臂321上安裝有下軸承座326，上軸承座325與下軸承座326結(jié)構(gòu)相同；上軸承座325為凹形體結(jié)構(gòu)，在凹形體的兩凸部的通孔內(nèi)安裝有兩個直線軸承(直線軸承323、直線軸承330)，該兩個直線軸承套接在A導(dǎo)桿305上；下軸承座326為凹形體結(jié)構(gòu)，在凹形體的兩凸部的通孔內(nèi)安裝有兩個直線軸承(直線軸承329、另一直線軸承圖中未示出)，該兩個直線軸承套接在B導(dǎo)桿306上；T形架31b的橫板324的兩端安裝有C鎖扣327、D鎖扣328。
在本發(fā)明中，A拉簧301的一端掛接在A鎖扣317上，A拉簧301的另一端掛接在C鎖扣327上。B拉簧302的一端掛接在B鎖扣318上，B拉簧302的另一端掛接在D鎖扣328。當(dāng)T形架31b繞上轉(zhuǎn)軸331、下轉(zhuǎn)軸332發(fā)生轉(zhuǎn)動時，A拉簧301、B拉簧302能夠?qū)形架31b復(fù)位，使得A被動組件31的內(nèi)力干涉現(xiàn)象被消除。
在本發(fā)明中，A壓簧303套接在A導(dǎo)桿305上。B壓簧304套接在B導(dǎo)桿306上。當(dāng)T形架31b與U形架31a之間的距離減小時，A壓簧303、B壓簧304能夠?qū)形架31b與U形架31a之間的距離復(fù)位，使得A被動組件31的內(nèi)力干涉現(xiàn)象被消除。
在本發(fā)明中，A被動組件31在整個多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人中具有兩個作用一方面是多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人在直線前進(jìn)中能夠消除關(guān)節(jié)內(nèi)的力干涉現(xiàn)象；另一方面是當(dāng)多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎運(yùn)動時能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)趕部分的轉(zhuǎn)彎和復(fù)位。
三、尾部 尾部3由兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂、兩個吸附組件、四個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成； 兩個連接臂是指C連接臂23、D連接臂24；在本發(fā)明中，A連接臂21、B連接臂22、C連接臂23和D連接臂24結(jié)構(gòu)相同。
四個舵機(jī)是指I舵機(jī)4I、J舵機(jī)4J、K舵機(jī)4K、L舵機(jī)4L； 兩個吸附組件是指E吸附組件15、F吸附組件16；E吸附組件15上安裝有Q霍爾傳感器6Q、R霍爾傳感器6R、S霍爾傳感器6S、T霍爾傳感器6T，F(xiàn)吸附組件16上安裝有U霍爾傳感器6U、V霍爾傳感器6V、W霍爾傳感器6W、X霍爾傳感器6X； 參見圖4、圖4A所示，C連接臂23與D連接臂24結(jié)構(gòu)相同，且為一體成型的Y形結(jié)構(gòu)；C連接臂23上設(shè)有K連接端201、L連接端202、M連接端203、N連接端204；M連接端203的端部安裝有U連接盤421；N連接端204的端部安裝有V連接盤422；K連接端201與L連接端202的端部構(gòu)成C連接頭207，B連接頭207用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笿舵機(jī)4J夾緊在K連接端201與L連接端202之間。U連接盤421與V連接盤422分別與K舵機(jī)4K的輸出軸連接。D連接臂24上設(shè)有O連接端205、P連接端206、Q連接端210、R連接端211；Q連接端210的端部安裝有W連接盤423；R連接端211的端部安裝有X連接盤424；O連接端205與P連接端206的端部構(gòu)成D連接頭212，D連接頭212用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜筁舵機(jī)4L夾緊在O連接端205與P連接端206之間。W連接盤423與X連接盤424分別與L舵機(jī)4L的輸出軸連接。采用一體加工成型連接臂，有利于減少形位誤差。C連接臂23與D連接臂24的通過K舵機(jī)4K連為一運(yùn)動體，能夠使本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人的尾部3實(shí)現(xiàn)開鏈運(yùn)動。
參見圖4B所示，F(xiàn)吸附組件16由F殼體單元8F、F吸排單元7F、F振動單元5F組成；且F吸排單元7F與B吸排單元7B的結(jié)構(gòu)相同，F(xiàn)振動單元5F與B振動單元5B的結(jié)構(gòu)相同，故未作詳細(xì)說明，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過B吸排單元7B、B振動單元5B的結(jié)構(gòu)以及說明書附圖中得知其裝配關(guān)系。U霍爾傳感器6U、V霍爾傳感器6V安裝在前連接板8F-24的外側(cè)面上(圖中未示出)，W霍爾傳感器6W、X霍爾傳感器6X安裝在后連接板8F-23的外側(cè)面上； F殼體單元8F由F上蓋板8F-1、F框架8F-2、F底板8F-3組成，F(xiàn)上蓋板8F-1、F底板8F-3分別安裝在F框架8F-2的上下；F底板8F-3上安裝有F吸排單元7F、F振動單元5F，且F吸排單元7F、F振動單元5F置于F框架8F-2的空腔8F-25內(nèi)；F上蓋板8F-1上設(shè)有減重方孔；F框架8F-2的F左連接板8F-21與F右連接板8F-22相對，F(xiàn)前連接板8F-24與F后連接板8F-23相對；在F框架8F-2的空腔8F-25內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座8F-2a、B軸承座8F-2b、C軸承座8F-2c、D軸承座8F-2d；A軸承座8F-2a、B軸承座8F-2b、C軸承座8F-2c、D軸承座8F-2d內(nèi)分別安裝有四個直線軸承(所述的四個直線軸承為F吸排單元7F中的一部分)；該四個直線軸承的下端分別安裝有U吸盤16a、V吸盤16b、W吸盤16c、X吸盤16d。
本發(fā)明的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人的運(yùn)動過程為首先尾部在舵機(jī)的作用下抬起和落下使機(jī)器人產(chǎn)生一步距，然后軀干在舵機(jī)的作用下與尾部協(xié)調(diào)蠕動，將該步距傳遞到頭部，最后頭部在舵機(jī)的作用下抬起和落下將該步距轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的前進(jìn)距離，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前行。
權(quán)利要求
1、一種多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人由頭部(1)、軀干(2)和尾部(3)三部分組成；頭部(1)、軀干(2)和尾部(3)之間通過連接盤與舵機(jī)的兩個輸出軸連接，從而實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人整體構(gòu)形；
頭部(1)由A連接臂(21)、B連接臂(22)、A吸附組件(11)、B吸附組件(12)、A舵機(jī)(4A)、B舵機(jī)(4B)、C舵機(jī)(4C)、八個霍爾傳感器組成；
軀干(2)由A被動組件(31)、B被動組件(32)、C被動組件(33)、C吸附組件(13)、D吸附組件(14)、D舵機(jī)(4D)、E舵機(jī)(4E)、F舵機(jī)(4F)、G舵機(jī)(4G)、H舵機(jī)(4H)、八個霍爾傳感器組成；
尾部(3)由C連接臂(23)、D連接臂(24)、E吸附組件(15)、F吸附組件(16)、I舵機(jī)(4I)、J舵機(jī)(4J)、K舵機(jī)(4K)、L舵機(jī)(4L)、八個霍爾傳感器組成；
A連接臂(21)、B連接臂(22)、C連接臂(23)、D連接臂(24)結(jié)構(gòu)相同；
B吸附組件(12)、C吸附組件(13)、D吸附組件(14)、E吸附組件(15)結(jié)構(gòu)相同；A吸附組件(11)、B吸附組件(12)、C吸附組件(13)、D吸附組件(14)、E吸附組件(15)和F吸附組件(16)分別由殼體單元、吸排單元和振動單元構(gòu)成；
A被動組件(31)、B被動組件(32)、C被動組件(33)結(jié)構(gòu)相同；
該機(jī)器人從頭部至尾部的連接關(guān)系為A吸附組件(11)連接在A舵機(jī)(4A)的兩個輸出軸上，A舵機(jī)(4A)安裝在A連接臂(21)上；A連接臂(21)連接在B舵機(jī)(4B)的兩個輸出軸上，B舵機(jī)(4B)安裝在B連接臂(22)上；B連接臂(22)連接在C舵機(jī)(4C)的兩個輸出軸上，C舵機(jī)(4C)安裝在B吸附組件(12)上；B吸附組件(12)連接在D舵機(jī)(4D)的兩個輸出軸上，D舵機(jī)(4D)安裝在A被動組件(31)上；A被動組件(31)連接在E舵機(jī)(4E)的兩個輸出軸上，E舵機(jī)(4E)安裝在C吸附組件(13)上；C吸附組件(13)連接在F舵機(jī)(4F)的兩個輸出軸上，F(xiàn)舵機(jī)(4F)安裝在B被動組件(32)上；B被動組件(32)連接在G舵機(jī)(4G)的兩個輸出軸上，G舵機(jī)(4G)安裝在D吸附組件(14)上；D吸附組件(14)連接在H舵機(jī)(4H)的兩個輸出軸上，H舵機(jī)(4H)安裝在C被動組件(33)上；C被動組件(33)連接在I舵機(jī)(4I)的兩個輸出軸上，I舵機(jī)(4I)安裝在E吸附組件(15)上；E吸附組件(15)連接在J舵機(jī)(4J)的兩個輸出軸上，J舵機(jī)(4J)安裝在C連接臂(23)上；C連接臂(23)連接在K舵機(jī)(4K)的兩個輸出軸上，K舵機(jī)(4K)安裝在D連接臂(24)上；D連接臂(24)連接在L舵機(jī)(4L)的兩個輸出軸上，L舵機(jī)(4L)安裝在F吸附組件(16)上；
A連接臂(21)與B連接臂(22)結(jié)構(gòu)相同，且為一體成型的Y形結(jié)構(gòu)；A連接臂(21)上設(shè)有A連接端(101)、B連接端(102)、C連接端(103)、D連接端(104)；C連接端(103)的端部安裝有C連接盤(403)；D連接端(104)的端部安裝有D連接盤(404)；A連接端(101)與B連接端(102)的端部構(gòu)成A連接頭(107)，A連接頭(107)用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笰舵機(jī)(4A)夾緊在A連接端(101)與B連接端(102)之間；C連接盤(403)與D連接盤(404)分別與B舵機(jī)(4B)的輸出軸連接；B連接臂(22)上設(shè)有E連接端(105)、F連接端(106)、G連接端(110)、H連接端(111)；G連接端(110)的端部安裝有E連接盤(405)；H連接端(111)的端部安裝有F連接盤(406)；E連接端(105)與F連接端(106)的端部構(gòu)成B連接頭(112)，B連接頭(112)用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笲舵機(jī)(4B)夾緊在E連接端(105)與F連接端(106)之間；E連接盤(405)與F連接盤(406)分別與C舵機(jī)(4C)的兩個輸出軸連接；
C連接臂(23)與D連接臂(24)結(jié)構(gòu)相同，且為一體成型的Y形結(jié)構(gòu)；C連接臂(23)上設(shè)有K連接端(201)、L連接端(202)、M連接端(203)、N連接端(204)；M連接端(203)的端部安裝有U連接盤(421)；N連接端(204)的端部安裝有V連接盤(422)；K連接端(201)與L連接端(202)的端部構(gòu)成C連接頭(207)，B連接頭(207)用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜笿舵機(jī)(4J)夾緊在K連接端(201)與L連接端(202)之間；U連接盤(421)與V連接盤(422)分別與K舵機(jī)(4K)的兩個輸出軸連接；D連接臂(24)上設(shè)有O連接端(205)、P連接端(206)、Q連接端(210)、R連接端(211)；Q連接端(210)的端部安裝有W連接盤(423)；R連接端(211)的端部安裝有X連接盤(424)；O連接端(205)與P連接端(206)的端部構(gòu)成D連接頭(212)，D連接頭(212)用于一螺釘穿過，且通過螺母與螺釘?shù)呐浜鲜筁舵機(jī)(4L)夾緊在O連接端(205)與P連接端(206)之間；W連接盤(423)與X連接盤(424)分別與L舵機(jī)(4L)的兩個輸出軸連接；
A吸附組件(11)由A殼體單元(8A)、A吸排單元(7A)、A振動單元(5A)組成；且A吸排單元(7A)與B吸排單元(7B)的結(jié)構(gòu)相同，A振動單元(5A)與B振動單元(5B)的結(jié)構(gòu)相同；A霍爾傳感器(6A)、B霍爾傳感器(6B)安裝在前連接板(8A-24)的外側(cè)面上，C霍爾傳感器(6C)、D霍爾傳感器(6D)安裝在后連接板(8A-23)的外側(cè)面上；A殼體單元(8A)由A上蓋板(8A-1)、A框架(8A-2)、A底板(8A-3)組成，A上蓋板(8A-1)、A底板(8A-3)分別安裝在A框架(8A-2)的上下；A底板(8A-3)上安裝有A吸排單元(7A)、A振動單元(5A)，且A吸排單元(7A)、A振動單元(5A)置于A框架(8A-2)的空腔(8A-25)內(nèi)A上蓋板(8A-1)上設(shè)有減重方孔；A框架(8A-2)的A左連接板(8A-21)與A右連接板(8A-22)相對，A前連接板(8A-24)與A后連接板(8A-23)相對；左連接板(8A-21)的U形端部安裝有B連接盤(402)，右連接板(8A-22)的U形端部安裝有A連接盤(401)；在A框架(8A-2)的空腔(8A-25)內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座(8A-2a)、B軸承座(8A-2b)、C軸承座(8A-2c)、D軸承座(8A-2d)；A軸承座(8A-2a)、B軸承座(8A-2b)、C軸承座(8A-2c)、D軸承座(8A-2d)內(nèi)分別安裝有四個直線軸承；該四個直線軸承分別套接在四根吸盤導(dǎo)柱上，該四根吸盤導(dǎo)柱的下端分別安裝有A吸盤(11a)、B吸盤(11b)、C吸盤(11c)、D吸盤(11d)；
B吸附組件(12)由B殼體單元(8B)、B吸排單元(7B)、B振動單元(5B)組成；E霍爾傳感器(6E)、F霍爾傳感器(6F)安裝在前連接板(8B-24)的外側(cè)面上，G霍爾傳感器(6G)、H霍爾傳感器(6H)安裝在后連接板(8B-23)的外側(cè)面上；B殼體單元(8B)由B上蓋板(8B-1)、B框架(8B-2)、B底板(8B-3)組成，B上蓋板(8B-1)、B底板(8B-3)分別安裝在B框架(8B-2)的上下；B底板(8B-3)上安裝有B吸排單元(7B)、B振動單元(5B)，且B吸排單元(7B)、B振動單元(5B)置于B框架(8B-2)的空腔(8B-25)內(nèi)；B上蓋板(8B-1)上設(shè)有減重方孔；B框架(8B-2)的左連接板(8B-21)與右連接板(8B-22)相對，B前連接板(8B-24)與B后連接板(8B-23)相對，B前連接板(8B-24)的外側(cè)面上有上支臂(8B-26)、下支臂(8B-27)，上支臂(8B-26)與下支臂(8B-127)相對，上支臂(8B-26)、下支臂(8B-27)用于夾緊C舵機(jī)(4C)；在B框架(8B-2)的空腔(8B-25)內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座(8B-2a)、B軸承座(8B-2b)、C軸承座(8B-2c)、D軸承座(8B-2d)；A軸承座(8B-2a)、B軸承座(8B-2b)、C軸承座(8B-2c)、D軸承座(8B-2d)內(nèi)分別安裝有A直線軸承(7B-11)、B直線軸承(7B-12)、C直線軸承(7B-13)、D直線軸承(7B-14)；B左連接板(8B-21)的U形端部安裝有H連接盤(408)，B右連接板(8B-22)的U形端部安裝有G連接盤(407)；B吸排單元(7B)由A直線軸承(7B-11)、B直線軸承(7B-12)、C直線軸承(7B-13)、D直線軸承(7B-14)、A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)、B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)、C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)、D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)、A杠桿(7B-1)、B杠桿(7B-2)、B吸排壓件(7B-3)組成；A直線軸承(7B-11)、B直線軸承(7B-12)、C直線軸承(7B-13)、D直線軸承(7B-14)分別套接在A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)、B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)、C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)、D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)上；A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)、B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)、C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)、D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)的下端分別安裝有E吸盤(12a)、F吸盤(12b)、G吸盤(12c)、H吸盤(12d)，A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)與D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)的上端連接在A杠桿(7B-1)的兩端，A杠桿(7B-1)的支點(diǎn)連接在后連接板(8B-23)的內(nèi)側(cè)面上，B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)與C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)的上端連接在B杠桿(7B-2)的兩端，B杠桿(7B-2)的支點(diǎn)連接在前連接板(8B-24)的內(nèi)側(cè)面上；B吸排壓件(7B-3)安裝在B底板(8B-3)上；A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)、B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)、C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)和D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)的中心導(dǎo)孔內(nèi)分別插接有A氣管、B氣管、C氣管、D氣管；B氣管、C氣管的一端分別插接在B吸盤導(dǎo)柱(7B-22)、C吸盤導(dǎo)柱(7B-23)的中心導(dǎo)孔內(nèi)，B氣管、C氣管的另一端由B吸排壓件(7B-3)的一端壓緊，B吸排壓件(7B-3)的另一端壓緊A氣管、D氣管的另一端；A氣管、D氣管的一端分別插接在A吸盤導(dǎo)柱(7B-21)、D吸盤導(dǎo)柱(7B-24)的中心導(dǎo)孔內(nèi)，A氣管、D氣管的另一端壓緊在B吸排壓件(7B-3)的另一端下；B振動單元(5B)包括有A直線滑塊(5B-1)、B直線滑塊(5B-2)、上限位塊(5B-3)、下限位塊(5B-4)、電機(jī)(5B-5)、單向軸承(5B-7)、A偏心輪(5B-12)、B偏心輪(5B-22)、A滾動軸承(5B-13)、B滾動軸承(5B-23)；電機(jī)(5B-5)安裝在A底板(8B-3)上，電機(jī)(5B-5)輸出軸上順次連接有內(nèi)軸(5B-6)、B偏心輪(5B-22)、A偏心輪(5B-12)，內(nèi)軸(5B-6)的外部套接有單向軸承(5B-7)，單向軸承(5B-7)的外部套接有凸輪(5B-8)，B偏心輪(5B-22)的外部套接有B滾動軸承(5B-23)，B滾動軸承(5B-23)置于B直線滑塊(5B-2)的偏心外框(5B-26)內(nèi)，A偏心輪(5B-12)的外部套接有A滾動軸承(5B-13)，A滾動軸承(5B-13)置于A直線滑塊(5B-1)的偏心外框(5B-16)內(nèi)；A銷柱(5B-11)的一端連接在A直線滑塊(5B-1)的銷連接端(5B-14)上，A銷柱(5B-11)的另一端與A杠桿(7B-1)的一端連接；B銷柱(5B-21)的一端連接在B直線滑塊(5B-2)的銷連接端(5B-24)上，B銷柱(5B-21)的另一端與B杠桿(7B-2)的一端連接；上限位塊(5B-3)安裝在A直線滑塊(5B-1)的上滑槽(5B-15)，以及B直線滑塊(5B-2)的上滑槽(5B-25)內(nèi)，下限位塊(5B-4)安裝在A直線滑塊(5B-1)的下滑槽(5B-17)，以及B直線滑塊(5B-2)的下滑槽(5B-27)內(nèi)；A直線滑塊(5B-1)與B直線滑塊(5B-2)重疊放置在一起；
F吸附組件(16)由F殼體單元(8F)、F吸排單元(7F)、F振動單元(5F)組成；且F吸排單元(7F)與B吸排單元(7B)的結(jié)構(gòu)相同，F(xiàn)振動單元(5F)與B振動單元(5B)的結(jié)構(gòu)相同；U霍爾傳感器(6U)、V霍爾傳感器(6V)安裝在前連接板(8F-24)的外側(cè)面上，W霍爾傳感器(6W)、X霍爾傳感器(6X)安裝在后連接板(8F-23)的外側(cè)面上；F殼體單元(8F)由F上蓋板(8F-1)、F框架(8F-2)、F底板(8F-3)組成，F(xiàn)上蓋板(8F-1)、F底板(8F-3)分別安裝在F框架(8F-2)的上下；F底板(8F-3)上安裝有F吸排單元(7F)、F振動單元(5F)，且F吸排單元(7F)、F振動單元(5F)置于F框架(8F-2)的空腔(8F-25)內(nèi)；F上蓋板(8F-1)上設(shè)有減重方孔；F框架(8F-2)的F左連接板(8F-21)與F右連接板(8F-22)相對，F(xiàn)前連接板(8F-24)與F后連接板(8F-23)相對；在F框架(8F-2)的空腔(8F-25)內(nèi)的四個直角處分別設(shè)有A軸承座(8F-2a)、B軸承座(8F-2b)、C軸承座(8F-2c)、D軸承座(8F-2d)；A軸承座(8F-2a)、B軸承座(8F-2b)、C軸承座(8F-2c)、D軸承座(8F-2d)內(nèi)分別安裝有四個直線軸承；該四個直線軸承套接在四根吸盤導(dǎo)柱上，該四根吸盤導(dǎo)柱的下端分別安裝有U吸盤(16a)、V吸盤(16b)、W吸盤(16c)、X吸盤(16d)；
A被動組件(31)由A拉簧(301)、B拉簧(302)、A壓簧(303)、B壓簧(304)、U形架(31a)和T形架(31b)組成，U形架(31a)的I連接端(311)的端部安裝有I連接盤(409)，U形架(31a)的J連接端(312)的端部安裝有J連接盤(410)，U形架(31a)的橫板(314)的中心開有減重孔(313)，橫板(314)與I連接端(311)的接合處安裝有B鎖扣(318)，橫板(314)與J連接端(312)的接合處安裝有A鎖扣(317)，在橫板(314)上設(shè)有A通孔(315)、B通孔(316)，且A通孔(315)、B通孔(316)與減重孔(313)同軸線設(shè)置；B鎖扣(318)用于掛接B拉簧(302)的一端，B拉簧(302)的另一端掛接在T形架(31b)上的D鎖扣(328)上；A鎖扣(317)用于掛接A拉簧(301)的一端，A拉簧(301)的另一端掛接在T形架(31b)上的C鎖扣(327)上；A通孔(315)用于A導(dǎo)桿(305)的一端穿過；B通孔(316)用于B導(dǎo)桿(306)的一端穿過；T形架(31b)的上支臂(322)上安裝有上軸承座(325)，T形架(31b)的下支臂(321)上安裝有下軸承座(326)，上軸承座(325)與下軸承座(326)結(jié)構(gòu)相同；上軸承座(325)為凹形體結(jié)構(gòu)，在凹形體的兩凸部的通孔內(nèi)安裝有直線軸承(323)、直線軸承(330)，該兩個直線軸承套接在A導(dǎo)桿(305)上；下軸承座(326)為凹形體結(jié)構(gòu)，在凹形體的兩凸部的通孔內(nèi)安裝有兩個直線軸承，該兩個直線軸承套接在B導(dǎo)桿(306)上；T形架(31b)的橫板(324)的兩端安裝有C鎖扣(327)、D鎖扣(328)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于A連接臂(21)與B連接臂(22)的通過B舵機(jī)(4B)連為一運(yùn)動體，能夠使機(jī)器人的頭部(1)實(shí)現(xiàn)開鏈運(yùn)動。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于C連接臂(23)與D連接臂(24)的通過K舵機(jī)(4K)連為一運(yùn)動體，能夠使機(jī)器人的尾部(3)實(shí)現(xiàn)開鏈運(yùn)動。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于B振動單元(5B)中的電機(jī)(5B-5)的正轉(zhuǎn)帶動B偏心輪(5B-22)、A偏心輪(5B-12)轉(zhuǎn)動，使B直線滑塊(5B-2)、A直線滑塊(5B-1)帶動四個吸盤導(dǎo)柱上下交替振動，進(jìn)而使四個吸盤上下交替振動；電機(jī)(5B-5)的反轉(zhuǎn)使凸輪(5B-8)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使B吸排壓件(7B-3)抬起給四個吸盤放氣。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于三個被動組件在多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人中具有兩個作用一方面是多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人在直線前進(jìn)中能夠消除關(guān)節(jié)內(nèi)的力干涉現(xiàn)象；另一方面是當(dāng)多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎運(yùn)動時能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)趕部分的轉(zhuǎn)彎和復(fù)位。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人首先尾部在舵機(jī)的作用下抬起和落下使機(jī)器人產(chǎn)生一步距，然后軀干在舵機(jī)的作用下與尾部協(xié)調(diào)蠕動，將該步距傳遞到頭部，最后頭部在舵機(jī)的作用下抬起和落下將該步距轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的前進(jìn)距離，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人由頭部(1)、軀干(2)和尾部(3)三部分組成，頭部(1)、軀干(2)和尾部(3)三者之間通過連接盤與舵機(jī)的兩個輸出軸連接，從而實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)爬壁蠕蟲式機(jī)器人整體構(gòu)形。其中，頭部(1)包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂、兩個不同殼體單元、相同吸排單元、振動單元的吸附組件、三個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成；軀干(2)包括有三個結(jié)構(gòu)相同的被動組件、兩個結(jié)構(gòu)相同的吸附組件、五個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成；尾部(3)包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的連接臂、兩個吸附組件、四個舵機(jī)、八個霍爾傳感器組成。本發(fā)明的多關(guān)節(jié)蠕蟲式機(jī)器人的運(yùn)動過程為首先尾部在舵機(jī)的作用下抬起和落下使機(jī)器人產(chǎn)生一步距，然后軀干在舵機(jī)的作用下與尾部協(xié)調(diào)蠕動，將該步距傳遞到頭部，最后頭部在舵機(jī)的作用下抬起和落下將該步距轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的前進(jìn)距離，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前行。
文檔編號B62D57/00GK101332838SQ20081011747
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者巍 王, 坤 王, 李大寨, 宗光華 申請人:北京航空航天大學(xué)