專利名稱：柔性表面爬行機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人領域，具體涉及一種能夠在柔性材料的垂直表面爬行的柔性表面爬行機器人。
背景技術：
傳統(tǒng)的爬壁機器人大多能在堅硬表面爬行，很少的機器人能夠在垂直的柔軟材料表面爬行。在垂直硬質表面爬行的機器人可以分為兩大類，一類是針對粗糙的垂直表面，機器人采用一定數(shù)量的爪子、負壓原理、或者靜電吸附等方式實現(xiàn)爬行；另一類是在純平的表面爬行，機器人采用特殊的爪子結構如吸盤、采用分子力等方式實現(xiàn)爬行。目前已知的能在柔軟材料上爬行的機器人只有加州伯克利大學研制的CLASH機器人，它有6個帶很小的針的腿，6條腿通過聯(lián)動機構由一個電機帶動并按照一定規(guī)律運動,能夠在柔軟的垂直的布上 爬行。其他沒有機器人能夠在垂直柔軟表面爬行。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能夠在柔性材料的垂直表面爬行的柔性表面爬行機器人。一種柔性表面爬行機器人，其包括爪子，具有成對設置的夾緊輪，所述夾緊輪上分別連接有驅動所述夾緊輪轉動的電機，所述成對設置的夾緊輪的轉動的輪面相對設置；及左右擺動機構，與所述爪子連接，所述左右擺動機構在一第一平面內(nèi)擺動并帶動所述爪子跟隨所述左右擺動機構進行運動；前后擺動機構，與所述左右擺動機構連接并在一第二平面內(nèi)擺動，所述第二平面與所述第一平面彼此相交。在其中一個實施例中，所述成對設置的夾緊輪的輪面彼此相切。在其中一個實施例中，所述成對設置的夾緊輪的軸線非平行設置，使得所述成對的夾緊輪的輪面彼此靠近或遠離。在其中一個實施例中，所述爪子還包括固定件，所述與夾緊輪連接的電機安裝在所述固定件上。在其中一個實施例中，所述左右擺動機構包括左右擺動電機及連接件；所述左右擺動電機安裝在所述連接件上，所述左右擺動電機與所述固定件連接以帶動所述爪子運動，所述前后擺動機構樞接在所述連接件上。在其中一個實施例中，所述連接件包括與所述固定件連接的主體及自主體延伸而出的一對連接臂，所述一對連接臂之間形成有活動空間，所述前后擺動機構于所述活動空間中與一對連接臂樞接。在其中一個實施例中，所述前后擺動機構包括樞接于所述一對連接臂的前后擺動電機。
在其中一個實施例中，所述前后擺動電機上連接有尾板，所述尾板上安裝有機器人控制模塊，所述機器人控制模塊與所述左右擺動電機、前后擺動電機連接并控制所述左右擺動電機、前后擺動電機的運動。在其中一個實施例中，所述爪子包括多對夾緊輪，所述多對夾緊輪之間系沿直線排列。在其中一個實施例中，所述第一平面和第二平面彼此垂直。上述柔性表面爬行機器人的爪子部分包含有成對設置的夾緊輪，夾緊輪通過電機驅動，通過一對夾緊輪可夾住柔性材料，從而能夠在垂直柔性表面爬行，且不破壞柔性材料表面，同時由于設置了前后擺動機構，爬行過程中前后擺動機構遠離或靠近柔性表面擺動，使夾緊輪能夠遠離或靠近柔性表面，從而實現(xiàn)在爬行過程中調整夾緊量。


圖I為柔性表面爬行機器人的組裝圖；圖2至圖3為柔性表面爬行機器人爬行過程調整夾緊量的示意圖；圖4為柔性表面爬行機器人改變運動方向的示意圖。
具體實施例方式請參考圖1，本實施方式的柔性表面爬行機器人100包括爪子110、左右擺動機構120及前后擺動機構130，其中左右擺動機構120的兩端分別與爪子110和前后擺動機構130連接。左右擺動機構120和前后擺動機構130分別在一第一平面和第二平面內(nèi)擺動，第二平面與所述第一平面彼此相交。請參考圖I至圖3，爪子110包括至少一對相鄰設置的夾緊輪112、與夾緊輪112連接的電機114及供電機114安裝的固定件116。每一個夾緊輪112上均連接有一個電機114。固定件116是一個平板。電機114安裝在固定件116上，其轉動軸穿過固定件116以供夾緊輪112安裝。本實施方式中，兩個夾緊輪112的軸線方向平行，且兩個夾緊輪112轉動的輪面相切。利用一對夾緊輪112，可以將柔性材料200夾在中間?？梢岳斫?，兩個夾緊輪112的軸線也可以是非平行的，如此使得兩夾緊輪112的輪面有彼此靠近或遠離的趨勢，換言之，兩個夾緊輪112朝向對方或遠離對方傾斜設置，這種方式同樣可以將柔性材料200夾在兩個輪子中間。另外，可以理解，夾緊輪112也可以設置多對，多對夾緊輪112可沿直線排列，以增強在柔性材料200上爬行時的夾持效果。左右擺動機構120包括左右擺動電機122及連接件124。左右擺動電機122安裝在連接件124上，且其與固定件116連接以帶動爪子110運動。連接件124包括主體1242、自主體1242延伸而出的一對連接臂1244。兩個連接臂1244之間形成有活動空間。前后擺動機構130于該活動空間樞接于兩個連接臂1244上。具體而言，前后擺動機構130包括樞接于一對連接臂1244的前后擺動電機132、與前后擺動電機132連接的尾板134。尾板134上可安裝機器人控制模塊140。機器人控制模塊140與左右擺動電機122、前后擺動電機132連接并用于控制所述左右擺動電機122、前后擺動電機132的運動。本實施方式的柔性表面爬行機器人100的運動過程如下手動將柔性材料200導入到成對的夾緊輪112之間，使得成對設置的夾緊輪112夾持柔性材料200表面并形成褶皺，通過電極114驅動夾緊輪112旋轉，使得機器人沿褶皺方向前行或后退，從而實現(xiàn)在柔性材料200的垂直表面的爬行。具體而言，兩個夾緊輪112中間處定義為內(nèi)側，當夾緊輪112同時向內(nèi)側旋轉時，機器人前行，當夾緊輪112同時向外側旋轉時，機器人后退。上述機器人前行或后退的過程中，成對的夾緊輪112的旋轉方向是相反的。另外，本實施方式的柔性表面爬行機器人100在爬行過程中，還可以調整夾緊量，機器人通過前后擺動電機132來調節(jié)機器人夾緊量的多少。請參考圖2，當夾住的柔性材料200過多時，前后擺動電機132朝向柔性材料200 —側擺動，進而帶動尾板134翹起，如此，機器人繼續(xù)前行時，夾緊量就會減少。請參考圖3，當機器人夾緊輪112夾住的材料較少時，前后擺動電機132遠離柔性材料200 —側擺動，使得尾板134弓起，機器人在繼續(xù)前進時，柔性材料200的夾緊量就會增加。另外，本實施方式的柔性表面爬行機器人100在爬行過程中，還可以調整爬行的方向。當需要調整機器人爬行方向時，可使得一對夾緊輪112轉變?yōu)橥蛐D，如圖4中的 同時按逆時針方向旋轉，從而改變夾緊輪112的指向；同時，左右擺動電機122擺動，除了有帶動夾緊輪112改變指向的作用外，也將帶動前后擺動電機132及尾板134擺動，如圖4中，前后擺動電機132及尾板134沿逆時針方向擺動。如此，夾緊輪112的指向改變，左右擺動機構120和前后擺動機構130也改變方向，進而實現(xiàn)了機器人運動方向的改變。本實施方式中，左右擺動電機122在第一平面內(nèi)擺動，前后擺動電機132在第二平面內(nèi)擺動。第一平面內(nèi)和第二平面可彼此垂直設置。如參考圖2，左右擺動電機122在一個垂直于圖面的平面內(nèi)擺動，前后擺動電機132在一個平行于圖面的平面內(nèi)擺動?？梢岳斫?，這兩個平面也可以不彼此垂直，只要左右擺動機構120和前后擺動機構130能夠發(fā)揮各自的功能即可。綜上，本實施方式的柔性表面爬行機器人100不但能夠實現(xiàn)在柔性材料(如布類、塑料)的垂直表面爬行的基本目標，還可以實現(xiàn)在爬行的過程中對爬行方向、夾緊量進行調整，功能豐富，且結構簡單。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種柔性表面爬行機器人，其特征在于，包括 爪子，具有成對設置的夾緊輪，所述夾緊輪上分別連接有驅動所述夾緊輪轉動的電機，所述成對設置的夾緊輪的轉動的輪面相對設置；及 左右擺動機構，與所述爪子連接，所述左右擺動機構在一第一平面內(nèi)擺動并帶動所述爪子跟隨所述左右擺動機構進行運動； 前后擺動機構，與所述左右擺動機構連接并在一第二平面內(nèi)擺動，所述第二平面與所述第一平面彼此相交。
2.根據(jù)權利要求I所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述成對設置的夾緊輪的輪面彼此相切。
3.根據(jù)權利要求I所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述成對設置的夾緊輪的軸線非平行設置，使得所述成對的夾緊輪的輪面彼此靠近或遠離。
4.根據(jù)權利要求I所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述爪子還包括固定件，所述與夾緊輪連接的電機安裝在所述固定件上。
5.根據(jù)權利要求4所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述左右擺動機構包括左右擺動電機及連接件；所述左右擺動電機安裝在所述連接件上，所述左右擺動電機與所述固定件連接以帶動所述爪子運動，所述前后擺動機構樞接在所述連接件上。
6.根據(jù)權利要求5所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述連接件包括與所述固定件連接的主體及自主體延伸而出的一對連接臂，所述一對連接臂之間形成有活動空間，所述前后擺動機構于所述活動空間中與一對連接臂樞接。
7.根據(jù)權利要求6所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述前后擺動機構包括樞接于所述一對連接臂的前后擺動電機。
8.根據(jù)權利要求7所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述前后擺動電機上連接有尾板，所述尾板上安裝有機器人控制模塊，所述機器人控制模塊與所述左右擺動電機、前后擺動電機連接并控制所述左右擺動電機、前后擺動電機的運動。
9.根據(jù)權利要求I所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述爪子包括多對夾緊輪，所述多對夾緊輪之間系沿直線排列。
10.根據(jù)權利要求I所述的柔性表面爬行機器人，其特征在于，所述第一平面和第二平面彼此垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性表面爬行機器人，其包括爪子，具有成對設置的夾緊輪，所述夾緊輪上分別連接有驅動所述夾緊輪轉動的電機，所述成對設置的夾緊輪的轉動的輪面相對設置；及左右擺動機構，一端與所述爪子連接，所述左右擺動機構在一第一平面內(nèi)擺動并帶動所述爪子跟隨所述左右擺動機構進行運動；前后擺動機構，與所述左右擺動機構連接并在一第二平面內(nèi)擺動，所述第二平面與所述第一平面彼此相交。上述柔性表面爬行機器人的爪子包含有成對設置的夾緊輪，通過夾緊輪可夾住柔性材料，能在垂直柔性表面爬行，由于設置了前后擺動機構，能在爬行過程中調整夾緊量。
文檔編號B62D57/02GK102774443SQ20121025350
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者傅睿卿, 劉園園, 吳新宇, 孫健銓, 徐揚生, 正端 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院