專利名稱：鉤爪抓取式爬壁機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(jīng)得到了廣泛 的應(yīng)用。在組成斜拉橋的三部分(索塔、拉索和主梁)中，除主梁可應(yīng)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(jīng)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(yīng)用中，爬壁機器人應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(nèi)外學(xué)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(guān)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(dǎo)致吸盤漏氣現(xiàn)象，表面不確定的灰塵對仿生粘結(jié)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(dǎo)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(xué)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(shù)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(xué)的仿生結(jié)構(gòu)與材料防護研究所，還對大黃蜂、甲蟲等昆蟲腳爪 的微結(jié)構(gòu)與其生存環(huán)境表面形貌進行了研究，設(shè)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(guān)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[0010]在以上所述的機器人可應(yīng)用于一般的墻壁表面，但所應(yīng)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(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，不適用于斜拉橋索塔和 室內(nèi)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(cè)面部分。針對斜拉橋拉索的檢測工作，本課題組已經(jīng)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(shè)計了檢測機構(gòu)，機構(gòu)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(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，使其工作環(huán)境受到很大限制。本實用 新型主要設(shè)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(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，應(yīng)用微小鉤爪抓取 墻壁粗糙物的吸附方案，提出一種結(jié)構(gòu)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(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種鉤爪抓取式爬壁機器 人，包括機器人本體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在機器人本體結(jié)構(gòu)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(qū)動至少兩個抓取鉤爪模塊的第一驅(qū)動裝置，其特征在 于所述的抓取鉤爪模塊包括支架、第二驅(qū)動裝置以及設(shè)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(qū)動裝置的作用下打開或抓取。所述的第二驅(qū)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(nèi)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(shè)有鉸接孔，頂部設(shè) 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，第一套索和第二套索作為微型尖鉤驅(qū)動力的傳輸方式，其上設(shè)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(shè)置在內(nèi)圈 支架上；所述的四根套索外部均設(shè)有索套，套索的另一端均與驅(qū)動電機相連。所述的剛性支架是一個多桿機構(gòu)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(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧。所述的機器人驅(qū)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(nèi)圈 支架連接，所述的機器人本體連接架上設(shè)置有第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機，所述的第一 驅(qū)動電機的驅(qū)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(shè)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(qū)動件；所述的第二驅(qū)動電機的驅(qū)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(shè)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(qū)動件。所述的傳動帶設(shè)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(shè)有多個軸承和套筒。所述的機器人本體連接架上還設(shè)有鋰電池，壁面檢測儀器等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型爬壁機器人具有如下優(yōu)點1、本實用新型采用抓取鉤爪作為爬壁機器人的吸附方式，每個鉤爪設(shè)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(yīng)范圍更加廣泛。應(yīng)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(nèi)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(diào)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、本實用新型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(gòu)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(shè)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(nèi)頂篷的檢測工作。3、本實用新型的每個手爪的驅(qū)動裝置均由相應(yīng)的套索構(gòu)成，采用套索驅(qū)動方式， 使驅(qū)動裝置與尖鉤分離，可以任意地改變驅(qū)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(jié)構(gòu)更加緊湊合理。4、實施本壁面檢測機器人時，其套索驅(qū)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(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是整個鉤爪模塊示意圖；圖3是本實用新型的一組尖鉤對A-B示意圖；圖4是單個尖鉤示意圖；[0031 ]圖5是尖鉤對A-B抓取過程動作示意圖；圖6是驅(qū)動裝置示意圖；圖7套索結(jié)構(gòu)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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型做詳細說明如圖1所示為本實用新型的鉤爪抓取式爬壁機器人的總體結(jié)構(gòu)圖，包括貼近壁面 5的機器人本體結(jié)構(gòu)3以及設(shè)置在機器人本體結(jié)構(gòu)3兩端的用于將機器人本體結(jié)構(gòu)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(qū)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(jié)構(gòu)3連接。所 述的機器人本體結(jié)構(gòu)3至少包括兩套驅(qū)動裝置，第一套驅(qū)動裝置32和第二套驅(qū)動裝置33。 所述的第一套驅(qū)動裝置32包括第一驅(qū)動電機321和第一主動軸324，所述的第一主動輪軸 3M與電機321的輸出軸之間設(shè)有第一聯(lián)軸器322，在該主動輪軸3M上還設(shè)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(qū)動件327 ；所述的第二套驅(qū) 動裝置33包括第二驅(qū)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(shè)有第二聯(lián)軸器332，在該主動輪軸334上還設(shè)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(qū)動件337 ；所述的傳動帶34設(shè)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3M或第二主動軸334轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機器人的步態(tài)行走動作，所述的第 一驅(qū)動電機321和第二驅(qū)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(qū)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(qū)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(nèi)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(shè)置的鉤爪對數(shù)量應(yīng)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(gòu)成第二驅(qū)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(shè)計成頭部較尖的“2”字形狀，鋼鉤尾部設(shè)有鉸接孔 1112，頂部設(shè)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(qū)動力的傳輸裝置，包括第一索繩1216， 其上設(shè)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(shè)置有第一索套1215 ；第二套索122作為尖鉤驅(qū)動力的傳輸裝置，包括 第二索繩12 ，其上設(shè)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(shè)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12M連接在第四微型尖鉤1104上；所述的第一 索繩1216和第二索繩12 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IM通過第三套索固定件1231和第四套索固定件1241設(shè)置在內(nèi) 圈支架14上，其外分別設(shè)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(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧發(fā)生變形。所述四根套索的另一 端均與驅(qū)動電機連接。索套可以改變力的傳遞路徑，可將傳遞路徑設(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(gòu)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(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧136，所述的第五支桿135和 第一關(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧136與內(nèi)圈支架14鉸鏈，所述的第一支桿131與設(shè)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(shè)置在鉤爪對11上的第二扭 簧1108和第二鉤爪1102鉸鏈。1本實用新型的一個優(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(shè)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12 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12M遠的尖鉤后抓取壁面，即保證六個微型尖鉤從內(nèi)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(nèi)依次脫離壁面。本實用新型的一個優(yōu)選實施例是，抓取壁面突起時，六個微型尖鉤從內(nèi)到外依次 完成抓取動作，使得每個微型尖鉤在相應(yīng)扭簧的行程內(nèi)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。本實用新型的一個優(yōu)選實施例是，應(yīng)用套索驅(qū)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。本實用新型的一個優(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IM伸長，可通過第一關(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧136和第二關(guān)節(jié)內(nèi)置扭 簧137的回復(fù)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IM可驅(qū)動整 個剛性支架脫離和貼近墻面。本實用新型的一個優(yōu)選實施例是，如圖6所示，機器人包括兩個動力源，第一驅(qū)動 裝置32和第二驅(qū)動裝置33 ；通過第一聯(lián)軸器322，設(shè)置在第一驅(qū)動裝置32上的電機321帶 動第一主動軸3M旋轉(zhuǎn)，通過第二單向離合器326、第一套索驅(qū)動件327帶動第一套索121 和第二套索122，從而驅(qū)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3 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3M轉(zhuǎn) 動。通過第一驅(qū)動裝置32和第二驅(qū)動裝置33，交替地控制兩個抓取鉤爪模塊抓緊壁面和驅(qū) 動機器人連接架31繞非抓取模塊的主動軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機器人的爬升動作。本實用新型的一個優(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FpF2、F3以及F4均為尖鉤受到的 作用力，另外兩個分別為上述&、&、&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。本實用新型的一個優(yōu)選實施例是，通過第一驅(qū)動裝置32和第二驅(qū)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(qū)動裝置32驅(qū)動第一抓取鉤爪模塊1抓 緊壁面突起，第二驅(qū)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3M轉(zhuǎn)動至10- (b)的位置，繼而，第二驅(qū)動裝置33驅(qū)動第二抓取鉤爪模塊2抓緊壁面 突起，第一驅(qū)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(zhuǎn)動至lO-(c)的位置，如此反復(fù)運動實現(xiàn)機器人的爬升動作?？傊鲜鰧嵤├枋龅膸追N實施方式，并不代表本實用新型所有的實現(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(guān)的檢測維護工作。在本實用新型的實施例 中，樣機功率為10W，機器人自重^g，可載重1. 5kg攝像頭和磁檢測設(shè)備，樣機結(jié)構(gòu)簡單，維 修方便，在工程試驗中，工作穩(wěn)定，具有推廣應(yīng)用價值。
權(quán)利要求1.一種鉤爪抓取式爬壁機器人，包括機器人本體結(jié)構(gòu)(3)，設(shè)置在機器人本體結(jié)構(gòu)(3) 上的至少兩個抓取鉤爪模塊(1、幻以及與所述至少兩個抓取鉤爪模塊(1、幻連接用于驅(qū)動 至少兩個抓取鉤爪模塊(1、幻的第一驅(qū)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(qū)動裝置以及設(shè)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(qū)動裝置的作用下打開或抓取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，其特征在于所述的第二驅(qū)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(quán)利要求2所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，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 (110 、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(quán)利要求3所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，其特征在于所述的六個微型尖鉤 尾部設(shè)有鉸接孔(1112)，頂部設(shè)套索可穿過的微型小孔(1111)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，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(12 和第四套索 (124)；第一套索(121)作為尖鉤驅(qū)動力的傳輸裝置，包括第一索繩(1216)，其上設(shè)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(shè)置有第一索套(121 ；第二套索(12 作為尖鉤驅(qū)動力的傳輸裝置，包括第 二索繩(12 )，其上設(shè)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(12M)，其外設(shè)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(110 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(12 和第四套索(124)通過第三套索固定件(1231)和第四 套索固定件(IMl)設(shè)置在內(nèi)圈支架(14)上，其外分別設(shè)置有第三索套(123 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(quán)利要求1所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，其特征在于所述的支架包括剛性 支架(1 以及內(nèi)圈支架(14)，所述的剛性支架(1 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(13 分別與第一關(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧(136)和第二關(guān)節(jié)內(nèi)置扭簧(137) 鉸接，且均鉸鏈在內(nèi)圈支架(14)上；所述的第一支桿(131)與設(shè)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(shè)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(quán)利要求1所述的鉤爪抓取式爬壁機器人，其特征在于所述的機器人本體結(jié) 構(gòu)(3)包括連接架(4)、機器人本體連接架(31)、第一驅(qū)動裝置32和第二驅(qū)動裝置33 ；所述 的連接架(3 與內(nèi)圈支架(14)連接；所述的第一驅(qū)動裝置32包括第一驅(qū)動電機321和第 一主動軸324，所述的第一主動輪軸3M與電機321的輸出軸之間設(shè)有第一聯(lián)軸器323，在 該主動輪軸3M上還設(shè)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(qū)動件327 ；所述的驅(qū)動裝置33包括第二驅(qū)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(shè)有第二聯(lián)軸器333，在該主動輪軸3M上還設(shè)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(qū)動件337 ；所述 的傳動帶34設(shè)置在第一單向離合器325和第三單向離合器335之間。
專利摘要本實用新型公開了一種鉤爪抓取式爬壁機器人，包括機器人本體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在機器人本體結(jié)構(gòu)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(qū)動至少兩個抓取鉤爪模塊的第一驅(qū)動裝置，其特征在于所述的抓取鉤爪模塊包括支架、第二驅(qū)動裝置以及設(shè)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(qū)動裝置的作用下打開或抓取本實用新型結(jié)構(gòu)簡單合理，維修方便，可有較高的爬升速度，可應(yīng)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B62D57/024GK201914348SQ20102054311
公開日2011年8月3日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者徐豐羽, 王興松 申請人:東南大學(xué)