一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人的製作方法

2023-06-04 06:51:31

一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，包括機體，及設於所述機體上的尾部，及設於所述機體兩側的轉輪，所述轉輪包括間隔設置的微刺片和隔片，所述微刺片包括微刺、柔性部件以及設於所述機體圓軸上的轉盤，所述柔性部件將所述微刺連接於轉盤的側邊緣上。本發明的爬壁機器人通過吸振單元來連接機器人機體與尾部，尾部在機器人爬行運動過程中起平衡作用；吸振單元是通過對生物機體剛柔混合特性的仿生設計，在類似脊椎的剛性材料結構的周圍填充柔性材料，具有抗振和吸振功能；機器人微刺片、隔片、機體、尾部都採用抗摔材料製造，增加了機器人整體的抗摔、吸振能力，從而使機器人可以在高空落下而不被破壞。
【專利說明】一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程仿生學和機械設計製造等學科，屬於特種機器人領域，具體是一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人。
【背景技術】
[0002]爬壁機器人對於軍事偵察、極限環境下救助等有重要意義。傳統的爬壁機器人採用負壓吸附和磁吸附兩種粘附方式，對壁面限制比較大，其中負壓吸附要求壁面光滑平整，磁吸附要求壁面具有鐵磁性。近年來基於對壁虎超強爬壁能力的仿生，仿生納米粘附材料發展很快，然而仿生納米材料製造比較困難且易汙染失效，對於粗糙的壁面粘附效果不佳。自然界，大多數壁面都是粗糙的，甲蟲等昆蟲利用腿和足部眾多微小的鉤刺抓附壁面凹坑等壁面形貌，這是目前比較理想的仿生粘附方式。斯坦福等大學研製的Spinybot和Rise系列微刺式爬壁機器人採用腿式結構，實現了在粗糙壁面上的爬行，但結構複雜、效率較低且只能實現在壁面上單個方向爬行，不能實現轉向、水平與垂直面之間的過渡等必要的功能。
[0003]對於爬壁機器人，在爬壁過程中由於意外掉落或者為執行偵察或搜救任務，可能從高空摔落，為了保護機器人自身和機載的電子元器件和控制器，要求機器人必須就有一定的吸振、抗摔能力。然而，爬壁機器人的研究還主要集中於穩定爬行方式的研究，並未涉及機器人抗摔、吸振方面。
[0004]因此設計一種可攀爬粗糙壁面，同時結構簡單，具有一定抗摔、吸振爬壁機器人具
有重要意義。

【發明內容】

[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，本發明的爬壁機器人以輪式結構代替傳統的腿式結構，速度快、效率高，可實現轉彎、垂直壁面上的爬行、水平與垂直壁面間過渡等功能。
[0007]( 二 )技術方案
[0008]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，包括機體，及設於所述機體上的尾部，及設於所述機體兩側的轉輪，所述轉輪包括間隔設置的微刺片和隔片，所述微刺片包括微刺、柔性部件以及設於所述機體圓軸上的轉盤，所述柔性部件將所述微刺連接於轉盤的側邊緣上。
[0009]兩個所述轉輪各由一電機獨立驅動。
[0010]所述機體和尾部之間還設有吸振單元，所述吸振單元包括剛性骨架以及嵌設於所述剛性骨架內的柔性塊。
[0011]所述轉盤上沿圓周方向設有若干連接孔，所述隔片上設有用於卡接於所述連接孔內的凸起。
[0012]所述轉盤與微刺片為一體成型結構。[0013](三)有益效果
[0014]本發明相比較於現有技術，具有如下有益效果:本發明的爬壁機器人通過吸振單元來連接機器人機體與尾部，尾部在機器人爬行運動過程中起平衡作用；吸振單元是通過對生物機體剛柔混合特性的仿生設計，在類似脊椎的剛性材料結構的周圍填充柔性材料，具有抗振和吸振功能；機器人微刺片、隔片、機體、尾部都採用抗摔材料製造，增加了機器人整體的抗摔、吸振能力，從而使機器人可以在高空落下而不被破壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人的結構圖。
[0016]圖2為圖1中的轉輪的結構圖。
[0017]圖3為圖2中的微刺片的結構圖。
[0018]圖4為圖1中的吸振單元的結構圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0020]如圖1至圖4所示的，一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，包括機體4，及設於所述機體4上的尾部1，及設於所述機體4兩側的轉輪3，所述轉輪3包括間隔設置的微刺片7和隔片6，所述微刺片7包括微刺8、柔性部件9以及設於所述機體圓軸上的轉盤10，所述柔性部件9將所述微刺8連接於轉盤10的側邊緣上。兩個所述轉輪3各由一電機獨立驅動。所述機體4和尾部I之間還設有吸振單元2，所述吸振單元2包括剛性骨架12以及嵌設於所述剛性骨架12內的柔性塊13。所述轉盤10上沿圓周方向設有若干連接孔11，所述隔片6上設有用於卡接於所述連接孔11內的凸起。
[0021]作為優選的，所述轉盤10與微刺片7為一體成型結構。相比於上述分體式微刺片
結構，其結構緊湊，強度更高。
[0022]本發明的爬壁機器人通過吸振單元來連接機器人機體與尾部，尾部在機器人爬行運動過程中起平衡作用；吸振單元是通過對生物機體剛柔混合特性的仿生設計，在類似脊椎的剛性材料結構的周圍填充柔性材料，具有抗振和吸振功能；機器人微刺片、隔片、機體、尾部都採用抗摔材料製造，增加了機器人整體的抗摔、吸振能力，從而使機器人可以在高空落下而不被破壞。
[0023]當然，以上僅是本發明的具體應用範例，對本發明的保護範圍不構成任何限制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求保護的範圍之內。
【權利要求】
1.一種具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，其特徵在於:包括機體，及設於所述機體上的尾部，及設於所述機體兩側的轉輪，所述轉輪包括間隔設置的微刺片和隔片，所述微刺片包括微刺、柔性部件以及設於所述機體圓軸上的轉盤，所述柔性部件將所述微刺連接於轉盤的側邊緣上。
2.根據權利要求1所述的具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，其特徵在於:兩個所述轉輪各由一電機獨立驅動。
3.根據權利要求1所述的具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，其特徵在於:所述機體和尾部之間還設有吸振單元，所述吸振單元包括剛性骨架以及嵌設於所述剛性骨架內的柔性塊。
4.根據權利要求1所述的具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，其特徵在於:所述轉盤上沿圓周方向設有若干連接孔，所述隔片上設有用於卡接於所述連接孔內的凸起。
5.根據權利要求1所述的具有仿生吸振結構的微刺式爬壁機器人，其特徵在於:所述轉盤與微刺片為一體成型結構。
【文檔編號】B62D57/024GK103847827SQ201310351578
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】劉彥偉, 孫少明, 梅濤, 胡重陽, 吳晅, 張勇傑 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院