專利名稱：鉤爪抓取式爬壁機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種斜拉橋索塔檢測機器人，具體的說，是涉及一種用于斜拉橋 索塔、高架橋橋墩等粗糙墻面故障檢測的機器人，屬于機器人技術領域。
背景技術：
隨著我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展，斜拉橋和偏遠山區(qū)高架橋在我國已經得到了廣泛 的應用。在組成斜拉橋的三部分(索塔、拉索和主梁)中，除主梁可應用養(yǎng)護工程車檢測外， 高達幾百米的索塔和斜拉索都存在一個難以檢查的現(xiàn)實，橋梁養(yǎng)護工程師很難近距離觀察 他們的每一處，甚至無法接近需檢查的部位，這種現(xiàn)狀已經持續(xù)多年，仍未改變。隨著更大 跨度橋梁的不斷出現(xiàn)，人工檢測的周期將更長、危險性更高、難度更大，開發(fā)用于橋梁索塔 安全檢測的自動化裝置，成為必然要求。在實際應用中，爬壁機器人應具有吸附和移動兩大基本功能，目前的吸附方式主 要有磁吸附、真空吸附、負壓吸附和仿生粘性吸附等方式。磁吸附方式吸力較大，噪音小，控 制也比較方便，但要求壁面為導磁材料；真空和負壓吸附方式不受壁面材料限制，但當壁面 存在較大裂縫、凹凸不平時，吸盤容易發(fā)生氣體泄漏現(xiàn)象，導致吸附力不足。近年來，通過研 究壁虎等爬行動物腳掌的吸附機理，國內外學者研制出高分子合成的粘性吸附材料，這些 材料利用分子之間的范德華力，在很小的接觸面積上就可獲得較大的吸附力，具有吸附力 與表面材料特性無關的優(yōu)點，但目前這些材料存在受壁面灰塵影響較大，加工較困難，使用 壽命較短，使用一定次數(shù)之后就失去粘性等缺點，仍需要進一步研究。由于混凝土墻壁的裂縫容易導致吸盤漏氣現(xiàn)象，表面不確定的灰塵對仿生粘結劑 吸附有較大影響，傳統(tǒng)的吸附方式難以滿足在帶有裂縫的混凝土、水刷石、磚塊和巖石等多 孔或粗糙的表面上爬升的要求。特別是斜拉橋索塔和偏遠山區(qū)的高架橋橋墩，表面積灰嚴 重，受高空風載影響較大，過往車輛引起索塔的隨機振動，導致機器人爬升時隨索塔一起振 動，這對機器人的吸附裝置提出了更高的要求。針對此類壁面的特殊性，哈爾濱工程大學所提出的鉤爪式爬壁機器人，利 用鉤刺掛附于粗糙墻壁表面通過對手臂伸縮實現(xiàn)爬行，其技術方案公布在專利號為 200710072237. 0的專利文件中。南京航空航天大學的仿生結構與材料防護研究所，還對大黃蜂、甲蟲等昆蟲腳爪 的微結構與其生存環(huán)境表面形貌進行了研究，設計了仿生腳掌，其腳爪前端的尖爪能鉤到 粗糙壁面上的凹凸點，將機器人掛在墻壁上，實現(xiàn)爬升動作。另外，國外也有一些關于鉤爪式爬壁機器人的報道，如1. Asbeck A T,Kim S, Cutkosky M R,Provancher W R,M. Lanzetta. Scaling hard vertical surfaces with compliant microspine array[J]. International Journal of Robotics Research,2006,25(12) :1165_11792. M. J. Spenko, G. C. Haynes, J. A. Saunders. Biologically Inspired Climbing with a Hexapedal Robot [J]. Journal of Field Robotics, 2008, 25 (4-5) -.223-242
在以上所述的機器人可應用于一般的墻壁表面，但所應用的細小鋼鉤不能提供指 向壁面的“吸附”力，墻壁對機器人鉤爪的約束較小，在300米高空的斜拉橋索塔表面爬升 過程中，機器人易受高空風載、索塔振動等影響，產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，不適用于斜拉橋索塔和 室內頂篷的檢測工作。隨著斜拉橋的跨度越來越大，索塔高度不斷增大，受風振的影也響越來越大，以蘇 通大橋為例，其索塔高達300m，如仍然使用卷揚機拖動吊籃小車以人工的方式搭載檢測傳 感器對其進行檢測，存在費用較高、工作環(huán)境惡劣、工作效率低等嚴重問題；另外，吊籃小 車很難對索塔進行全方位檢測，只能利用斜拉索檢查容易到達的索塔正面部分，很難達到 沒有拉索的側面部分。針對斜拉橋拉索的檢測工作，本課題組已經申請過多種檢測機器人 (申請?zhí)枮?200810019166. 2，200810142308. 4，2006101576019. 9，200620016413. X)。此專 利主要針對索塔設計了檢測機構，機構同樣實用于高架橋橋墩，普通建筑的混凝土壁面的 檢測工作。綜上所述，針對斜拉橋索塔、偏遠山區(qū)的高架橋橋墩等高空建筑，目前存在的爬壁 機器人的各種吸附方式都有其局限性針對斜拉橋索塔、偏遠山區(qū)的高架橋橋墩等高空建 筑，采用微小尖鉤的“掛取方式”較為有效，容易克服壁面灰塵、裂縫和凹坑的情況，但受高 空風載和壁面振動的影響較大，容易產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，使其工作環(huán)境受到很大限制。本發(fā)明 主要設計一種基于抓取鉤爪的爬壁機器人，使鉤爪在抓取墻壁的同時，壁面的粗糙突起提 供給機器人一個指向壁面的“吸力”，增加了壁面對機器人的約束，有效地克服了高空風載， 壁面振動對機器人爬升性能的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，應用微小鉤爪抓取墻壁 粗糙物的吸附方案，提出一種結構簡單，適合于斜拉橋索塔和高架橋橋墩的高空作業(yè)壁面 檢測機器人。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種鉤爪抓取式爬壁機器人，包 括機器人本體結構，設置在機器人本體結構上的至少兩個抓取鉤爪模塊以及與所述至少兩 個抓取鉤爪模塊連接用于驅動至少兩個抓取鉤爪模塊的第一驅動裝置，其特征在于所述 的抓取鉤爪模塊包括支架、第二驅動裝置以及設置在支架上的至少一組鉤爪對，該鉤爪對 包括至少兩個成對的微型尖鉤，該成對的兩個微型尖鉤的尖鉤彎曲方向相對，所述的鉤爪 對在所述的第二驅動裝置的作用下打開或抓取。所述的第二驅動裝置包括與所述的微型尖鉤連接的扭簧以及套索傳動裝置。所述的一組鉤爪對包括六個微型尖鉤和四個扭簧，分別為第一微型尖鉤、第二微 型尖鉤、第三微型尖鉤、第四微型尖鉤、第五微型尖鉤、第六微型尖鉤、第一扭簧、第二扭簧、 第三扭簧、第四扭簧；所述的扭簧和尖鉤鉸接在剛性支架的第一支桿和第四支桿上；所述 的抓取鉤爪模塊至少包括一組鉤爪對，均勻圓周布于內圈支架圓上，類似于一個輔條向外 伸展的車輪。所述的微型尖鉤加工成頭部較尖的“2”字形狀，鋼鉤基體尾部設有鉸接孔，頂部設 有套索可穿過的微型小孔。所述的套索傳動裝置包括第一套索、第二套索、第三套索、第四套索，第一套索和
5第二套索作為微型尖鉤驅動力的傳輸方式，其上設置有第一套索牽引件，第二套索牽引件， 第三套索牽引件，第一套索固定件，第四套索牽引件，第五套索牽引件，第六套索牽引件和 第二套索固定件；第三套索和第四套索通過第三套索固定件和第四套索固定件設置在內圈 支架上；所述的四根套索外部均設有索套，套索的另一端均與驅動電機相連。所述的剛性支架是一個多桿機構焊接而成，包括第一支桿、第二支桿、第三支桿、 第四支桿、第五支桿和關節(jié)內置扭簧。所述的機器人驅動裝置包括連接架和機器人本體連接架，所述的連接架與內圈 支架連接，所述的機器人本體連接架上設置有第一驅動電機和第二驅動電機，所述的第一 驅動電機的驅動軸通過第一聯(lián)軸器與第一主動軸相接，在該主動軸上還設有第一單向離合 器、第二單向離合器、第一帶輪和第一套索驅動件；所述的第二驅動電機的驅動軸通過第二 聯(lián)軸器與第二主動軸相接，在該主動軸上還設有第三單向離合器、第四單向離合器、第二帶 輪和第二套索驅動件。所述的傳動帶設置在第一單向離合器和第三單向離合器之間，所述 的第一主動軸和第二主動軸上還設有多個軸承和套筒。所述的機器人本體連接架上還設有鋰電池，壁面檢測儀器等。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明爬壁機器人具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用抓取鉤爪作為爬壁機器人的吸附方式，每個鉤爪設置有多個微小尖 鉤，鉤取混凝土壁面的微小突起，能有效克服壁面灰塵、墻壁裂縫對吸附方式的影響，能適 合一般的混凝土墻面，使爬壁機器人的適應范圍更加廣泛。應用多個扭簧和尖鉤與剛性支 架相連，在抓取過程中，每個尖鉤均可在扭簧的行程范圍內尋找適合的抓取點，一旦在此范 圍沒有合適的可抓取的突起點，可調整機器人的步態(tài)行程使可抓取范圍更大，確保搜索穩(wěn) 定、可靠的抓取位置。2、本發(fā)明機器人的抓取采用成對的尖鉤抓取，尖鉤的彎曲方向相對，在抓取時形 成一個合力，在整個手爪尖鉤與墻壁的突起相互作用過程中，墻壁的突起作用于微小尖鉤 上的摩擦力的豎直方向分力支撐機器人自身重量，摩擦力水平方向的分力，指向壁面，此分 力可有效地防止機器人運行過程中脫離壁面造成事故，使機構運動更穩(wěn)定，有效地克服了 墻壁振動和高空風載等外界擾動因素對機器人穩(wěn)定性的影響，機器人上還設置了剛性支 架，可越過較大尺寸的障礙，使機器人遇到裂縫和較大突起時選擇合適的抓取位置，不會脫 離壁面。另外，由于存在指向壁面的分力，本機器人也可用于室內頂篷的檢測工作。3、本發(fā)明的每個手爪的驅動裝置均由相應的套索構成，采用套索驅動方式，使驅 動裝置與尖鉤分離，可以任意地改變驅動力的傳遞路徑，從而有效地縮小了鉤爪的體積，使 機器人結構更加緊湊合理。4、實施本壁面檢測機器人時，其套索驅動裝置和運動裝置采用鋰電池的供電方式 而不是有源電纜供電，更適合高空作業(yè)環(huán)境，受風力影響較小，整個結構簡單，運行可靠。


圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；圖2是整個鉤爪模塊示意圖；圖3是本發(fā)明的一組尖鉤對A-B示意圖；圖4是單個尖鉤示意圖5是尖鉤對A-B抓取過程動作示意圖；圖6是驅動裝置示意圖；圖7套索結構示意圖；圖8是單對尖鉤抓取示意圖1 ；圖9是單對尖鉤抓取示意圖2 ；圖10是機器人運動步態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明做詳細說明如圖1所示為本發(fā)明的鉤爪抓取式爬壁機器人的總體結構圖，包括貼近壁面5的 機器人本體結構3以及設置在機器人本體結構3兩端的用于將機器人本體結構3吸附在壁 面5的第一抓取鉤爪模塊1、第二抓取鉤爪模塊2和第一驅動傳動帶裝置34，所述的第一抓 取鉤爪模塊1和第二抓取鉤爪模塊2均通過連接架4與機器人本體結構3連接。所述的機 器人本體結構3至少包括兩套驅動裝置，第一套驅動裝置32和第二套驅動裝置33。所述的 第一套驅動裝置32包括第一驅動電機321和第一主動軸324，所述的第一主動輪軸324與 電機321的輸出軸之間設有第一聯(lián)軸器322，在該主動輪軸324上還設置有第一單向離合器 325、第一傳動帶輪323、第二單向離合器326、第一套索驅動件327 ；所述的第二套驅動裝置 33包括第二驅動電機331和第二主動軸334，所述第二主動輪軸334與電機331的輸出軸 之間設有第二聯(lián)軸器332，在該主動輪軸334上還設置有第三單向離合器335、第二傳動帶 輪333、第四單向離合器336、第二套索驅動件337 ；所述的傳動帶34設置在第一單向離合 器325和第三單向離合器335之間。所述的機器人本體連接架31通過傳動帶34傳遞的動 力繞第一主動軸324或第二主動軸334轉動，實現(xiàn)機器人的步態(tài)行走動作，所述的第一驅動 電機321和第二驅動電機331均通過重量較輕的鋰電池或其它電池供電。所述的連接架4包括了第一連接架41和第二連接架42，所述的第一連接架41還 包括了第一連接板411，第二連接板412，第三連接板413 ；所述的第二連接架42包括了第 四連接板421，第五連接板422，第六連接板423 ；所述的第一連接板411與第一抓取鉤爪模 塊1相連，第三連接板413與第一驅動裝置32相接；所述的第四連接板421與第二抓取鉤 爪模塊2相連，第六連接板423與第二驅動裝置33相接。所述的第一抓取鉤爪1或第二抓取鉤爪2均由多個鉤爪對(A-B，C-D, E-F)圓周均 勻布于內圈支架14上，鉤爪對的數(shù)量可視壁面情況面定，壁面較粗糙時，鉤爪對的數(shù)量可 少些，壁面較光滑時，所設置的鉤爪對數(shù)量應多些；所述的抓取鉤爪類似于一個輔條向外伸 展的車輪，可見示意圖2。所述的一組鉤爪對A-B包括一組套索傳動裝置12、一組剛性支架 13、尖鉤以及與尖鉤連接的扭簧，其中扭簧與套索傳動裝置12構成第二驅動裝置。圖3為所述的鉤爪對A-B)的示意圖，包括六個微型尖鉤，分別為第一微型尖鉤 1101、第二微型尖鉤1102、第三微型尖鉤1103、第四微型尖鉤1104、第五微型尖鉤1105、第 六微型尖鉤1106以及連接各尖鉤的第一扭簧1107、第二扭簧1108、第三扭簧1109、第四 扭簧1110組成；所述的六個微型尖鉤設計成頭部較尖的“2”字形狀，鋼鉤尾部設有鉸接孔 1112，頂部設有套索可穿過的微型小孔1111，可見圖4。所述的套索傳動裝置12包括四根套索，分別為第一套索121、第二套索122、第三套索123和第四套索124 ；第一套索121作為尖鉤驅動力的傳輸裝置，包括第一索繩1216， 其上設置有第一套索牽引件1211，第二套索牽引件1212，第三套索牽引件1213，第一套索 固定件1214，其外設置有第一索套1215 ；第二套索122作為尖鉤驅動力的傳輸裝置，包括 第二索繩1226，其上設置有第四套索牽引件1221，第五套索牽引件1222，第六套索牽引件 1223，第二套索固定件1224，其外設置有第二索套1225，所述的第一套索固定件1214連接 在第三微型尖鉤1103上，第二套索固定件1224連接在第四微型尖鉤1104上；所述的第一 索繩1216和第二索繩1226可拉動六個微型尖鉤，使連接各尖鉤的扭簧發(fā)生變形。所述的 第三套索123和第四套索124通過第三套索固定件1231和第四套索固定件1241設置在內 圈支架14上，其外分別設置有第三索套1232和第四索套1242，其第三索繩1233和第四索 繩1243可拉動剛性支架的第五支桿135，使關節(jié)內置扭簧發(fā)生變形。所述四根套索的另一 端均與驅動電機連接。索套可以改變力的傳遞路徑，可將傳遞路徑設置在抓取手爪的外部， 從而十分方便布置機器人抓取手爪的結構，使之更緊湊。所述的套索，包括索繩、索套、套索固定件和套索夾緊件。單根套索裝置可見圖7， 以第一套索為例，包括第一索繩1216，第一套索固定件1214，其外設置有第一索套1215，第 一套索夾緊件1217和第二套索夾緊件1218。所述的剛性支架13為一個多桿機構焊接而成，包括第一支桿131、第二支桿132、 第三支桿133、第四支桿134、第五支桿135、第一關節(jié)內置扭簧136，所述的第五支桿135和 第一關節(jié)內置扭簧136與內圈支架14鉸鏈，所述的第一支桿131與設置在鉤爪對11上的 第一扭簧1107和第一鉤爪1101鉸鏈；所述的第四支桿134與設置在鉤爪對11上的第二扭 簧1108和第二鉤爪1102鉸鏈。1本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，如圖5所示，通過控制第一套索121和第二套索 122的伸長，使第一套索牽引件1211，第二套索牽引件1212，第三套索牽引件1213，第四套 索牽引件1221，第五套索牽引件1222和第六套索牽引件1223分別使第一微型尖鉤1101、 第二微型尖鉤1102、第三微型尖鉤1103、第四微型尖鉤1104、第五微型尖鉤1105和第六微 型尖鉤1106放松，通過第一扭簧1107、第二扭簧1108、第三扭簧1109、第四扭簧1110的扭 力作用依次抓緊粗糙壁面，即控制第一套索可完成吸附壁面動作。反之，通過控制第一套索 121和第二套索122，可使六個套索牽引件拉動六個微型尖鉤脫離壁面。當機器人鉤爪對A-Bll未抓取壁面時，見圖5，所述的六個套索牽引件與六個微型 尖鉤上設置的微型小孔1111均受力接觸；控制第一套索121放松后，距離第一套索固定件 1214或第二套索固定件1224近的尖鉤先抓取壁面突起，距離第一套索固定件1214或第二 套索固定件1224遠的尖鉤后抓取壁面，即保證六個微型尖鉤從內到外依次完成抓取動作。 控制第一套索121和和第二套索122拉緊后，六個微型尖鉤可從外到內依次脫離壁面。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，抓取壁面突起時，六個微型尖鉤從內到外依次完成 抓取動作，使得每個微型尖鉤在相應扭簧的行程內均能實現(xiàn)穩(wěn)定的抓取，故微小手爪可貼 附在不同外形的障礙物上，使機器人的抓取范圍更為廣泛。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，應用套索驅動鉤爪，只要固定套索的第一套索固定 件1214，將第一套索夾緊件1217和第二套索夾緊件1218的螺紋旋緊一起固定在第二連接 板412上，即可任意改變索套1215的形狀，從而選擇合適的傳遞路徑。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，當遇到較大的不可抓取的障礙時，可通過第三套索123和第四套索124，拉動鋼性支架的第五支桿135，使鉤爪模塊抬起越過障礙；之后，控制 第三套索123和第四套索124伸長，可通過第一關節(jié)內置扭簧136和第二關節(jié)內置扭簧137 的回復力作用，使鉤爪模塊繼續(xù)貼近壁面，即第三套索123和第四套索124可驅動整個剛性 支架脫離和貼近墻面。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，如圖6所示，機器人包括兩個動力源，第一驅動裝置 32和第二驅動裝置33 ；通過第一聯(lián)軸器322，設置在第一驅動裝置32上的電機321帶動第 一主動軸324旋轉，通過第二單向離合器326、第一套索驅動件327帶動第一套索121和第 二套索122，從而驅動第一抓取鉤爪模塊1抓緊壁面突起；在所述的四個單向離合器中，第 一單向離合器325和第三單向離合器335為順時針方向，第二單向離合器326和第四單向 離合器336為逆時針方向，故當?shù)谝蛔ト°^爪模塊1抓緊壁面時，電機331可通過第二傳動 帶輪333、傳動帶34和第一傳動帶輪323帶動機器人連接架31繞第一主動軸324轉動。通 過第一驅動裝置32和第二驅動裝置33，交替地控制兩個抓取鉤爪模塊抓緊壁面和驅動機 器人連接架31繞非抓取模塊的主動軸轉動，實現(xiàn)機器人的爬升動作。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，當壁面突起51較小時，單個尖鉤1101與壁面突起 51的相互作用表現(xiàn)為摩擦力，如圖8和圖9所示，其中Fp F2, F3以及F4均為尖鉤受到的作 用力，另外兩個分別為上述Fi、F2、F3以及F4在沿著墻壁或套索以及垂直墻壁或套索的兩個 分力。依靠尖鉤1101與壁面突起51的摩擦力將機器人吸附在壁面上；當壁面突起52較大 時，單個尖鉤1101與壁面突起52的相互作用表現(xiàn)為鉤取力，如圖9所示，依靠尖鉤1101與 壁面突起52的鉤取力將機器人吸附在壁面上。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是，通過第一驅動裝置32和第二驅動裝置33的交替作 用實現(xiàn)機器人的爬升動作；見圖10-(a)，第一驅動裝置32驅動第一抓取鉤爪模塊1抓緊壁 面突起，第二驅動裝置33通過傳動帶34和機器人連接架31帶動機器人本體繞第一主動軸 324轉動至10- (b)的位置，繼而，第二驅動裝置33驅動第二抓取鉤爪模塊2抓緊壁面突起， 第一驅動裝置32通過傳動帶34和機器人連接架31帶動機器人本體繞第二主動軸334轉 動至lO-(c)的位置，如此反復運動實現(xiàn)機器人的爬升動作?？傊?，上述實施例所描述的幾種實施方式，并不代表本發(fā)明所有的實現(xiàn)方式；以上 實施例不是對本機器人的具體限定，比如，機器人也可適用于爬升混凝土壁面、房屋頂篷， 電線桿等大曲率曲面等不規(guī)則表面，完成相關的檢測維護工作。在本發(fā)明的實施例中，樣機 功率為10W，機器人自重2kg，可載重1. 5kg攝像頭和磁檢測設備，樣機結構簡單，維修方便， 在工程試驗中，工作穩(wěn)定，具有推廣應用價值。
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權利要求
一種鉤爪抓取式爬壁機器人，包括機器人本體結構(3)，設置在機器人本體結構(3)上的至少兩個抓取鉤爪模塊(1、2)以及與所述至少兩個抓取鉤爪模塊(1、2)連接用于驅動至少兩個抓取鉤爪模塊(1、2)的第一驅動裝置，其特征在于所述的抓取鉤爪模塊(1、2)包括支架、第二驅動裝置以及設置在支架上的至少一組鉤爪對(11)，該鉤爪對(11)包括至少兩個成對的微型尖鉤，該成對的兩個微型尖鉤的尖鉤彎曲方向相對，所述的鉤爪對(11)在所述的第二驅動裝置的作用下打開或抓取。
2.根據(jù)權利要求1所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的第二驅動裝置 包括與所述的微型尖鉤連接的扭簧以及套索傳動裝置(12)。
3.根據(jù)權利要求2所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的鉤爪對(11) 包括六個微型尖鉤，分別為第一微型尖鉤(1101)、第二微型尖鉤(1102)、第三微型尖鉤(1103)、第四微型尖鉤(1104)、第五微型尖鉤(1105)、第六微型尖鉤(1106)以及連接各尖 鉤的第一扭簧(1107)、第二扭簧(1108)、第三扭簧(1109)、第四扭簧(1110)組成；
4.根據(jù)權利要求3所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的六個微型尖鉤 尾部設有鉸接孔(1112)，頂部設套索可穿過的微型小孔(1111)。
5.根據(jù)權利要求2所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的套索傳動裝置 (12)，包括四根套索，分別為第一套索(121)、第二套索(122)、第三套索(123)和第四套索 (124)；第一套索(121)作為尖鉤驅動力的傳輸裝置，包括第一索繩(1216)，其上設置有第 一套索牽引件(1211)，第二套索牽引件(1212)，第三套索牽引件(1213)，第一套索固定件 (1214)，其外設置有第一索套(1215)；第二套索(122)作為尖鉤驅動力的傳輸裝置，包括第 二索繩(1226)，其上設置有第四套索牽引件(1221)，第五套索牽引件(1222)，第六套索牽 引件(1223)，第二套索固定件(1224)，其外設置有第二索套(1225)，所述的第一套索固定 件(1214)連接在第三微型尖鉤(1103)上，第二套索固定件(1224)連接在第四微型尖鉤(1104)上；所述的第三套索(123)和第四套索(124)通過第三套索固定件(1231)和第四 套索固定件(1241)設置在內圈支架(14)上，其外分別設置有第三索套(1232)和第四索套 (1242)，其第三索繩(1233)和第四索繩(1243)連接在剛性支架的第五支桿(135)上。
6.根據(jù)權利要求1所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的支架包括剛性 支架(13)以及內圈支架(14)，所述的剛性支架(13)由多根桿件焊接而成，包括第一支桿 (131)、第二支桿(132)、第三支桿(133)、第四支桿(134)、第五支桿(135)。在兩套剛性支架 上，所述的兩根第五支桿(135)分別與第一關節(jié)內置扭簧(136)和第二關節(jié)內置扭簧(137) 鉸接，且均鉸鏈在內圈支架(14)上；所述的第一支桿(131)與設置在鉤爪對(11)上的第一 扭簧1107和第一鉤爪1101鉸鏈；所述的第四支桿(134)與設置在鉤爪對(11)上的第二扭 簧1108和第二鉤爪1102鉸鏈。
7.根據(jù)權利要求1所述的抓取鉤爪式爬壁機器人，其特征在于所述的機器人本體結 構(3)包括連接架(4)、機器人本體連接架(31)、第一驅動裝置32和第二驅動裝置33 ；所述 的連接架(32)與內圈支架(14)連接；所述的第一驅動裝置32包括第一驅動電機321和第 一主動軸324，所述的第一主動輪軸324與電機321的輸出軸之間設有第一聯(lián)軸器323，在 該主動輪軸324上還設置有第一單向離合器325、第一傳動帶輪323、第二單向離合器326、 第一套索驅動件327 ；所述的驅動裝置33包括第二驅動電機331和第二主動軸334，所述第 二主動輪軸334與電機331的輸出軸之間設有第二聯(lián)軸器333，在該主動輪軸324上還設置有第三單向離合器335、第二傳動帶輪333、第四單向離合器336、第二套索驅動件337 ；所述 的傳動帶34設置在第一單向離合器325和第三單向離合器335之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉤爪抓取式爬壁機器人，包括機器人本體結構，設置在機器人本體結構上的至少兩個抓取鉤爪模塊以及與所述至少兩個抓取鉤爪模塊連接用于驅動至少兩個抓取鉤爪模塊的第一驅動裝置，其特征在于所述的抓取鉤爪模塊包括支架、第二驅動裝置以及設置在支架上的至少一組鉤爪對，該鉤爪對包括至少兩個成對的微型尖鉤，該成對的兩個微型尖鉤的尖鉤彎曲方向相對，所述的鉤爪對在所述的第二驅動裝置的作用下打開或抓取本發(fā)明結構簡單合理，維修方便，可有較高的爬升速度，可應用于大型斜拉橋索塔的檢測工作，也可用于偏遠山區(qū)危險環(huán)境下高架橋墩的壁面檢測工作。
文檔編號B62D57/024GK101973321SQ20101029072
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者徐豐羽, 王興松 申請人:東南大學