CN101746429B - 六足仿生湿吸爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于仿生学技术领域，具体涉及一种六足仿生湿吸爬壁机器人，由躯干骨架、仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构组成，所有部件安装在躯干骨架上。躯干骨架包括支架、横梁，横梁安装在躯干支架凹槽中；仿生肢节包括底座、股节、胫节、弹簧钢片、柔性结构，股节、柔性结构的一端与底座相连，一端与胫节相连，弹簧钢片安装在胫节上；驱动电路对电机联合控制，电机竖直安装在电机槽中和横卧安装在横梁上；预压结构包括肢节支架、股节延伸T型支架，通过弹簧连接；凸轮结构包括凸轮、凸轮固定支架，凸轮的一端固定在电机轴上，一端与凸轮固定支架相连；拉绳结构包括拉绳支架、拉绳、闸线，拉绳通过拉绳支架与仿生肢节相连。本发明结构精简，各部分模块化、标准化，加工、组装方便，采用镂空结构，整体质量轻，多电机驱动，易于步态规划，容易实现六足爬壁机器人的稳定、可靠运行。

Description

六足仿生湿吸爬壁机器人

技术领域

本发明属于仿生学技术领域，具体涉及一种爬壁机器人的机构，尤其涉及一种六足仿生湿吸爬壁机器人。

背景技术

仿生学是生命科学与机械、材料和信息等工程技术学科相结合的交叉学科，具有鲜明的创新性和应用性。通过对湿吸类昆虫的研究，基于湿吸原理，设计一种新的吸附机制——湿吸吸附，研制出新型的爬壁机器人，具有广泛的应用前景。根据湿吸计算模型、力学计算结果和实验数据，发现吸附力的大小除了与分泌液的成分、接触表面的粗糙度及有效的接触面积相关外，还与机器人的步态有关。因此，通过步态规划方法，进一步保证爬壁机器人稳定、可靠运行是最为基础和关键的技术之一。当前的爬壁机器人主要以轮式、履带式和足式为主。轮式、履带式爬壁机器人虽然设计简单，所要求的驱动电机少，易于控制，但运动方式单一，无法实现对机器人姿态的控制；足式机器人克服了轮式、履带式爬壁机器人的上述缺点，机器人的肢节具有相对较多的自由度，易于对机器人的姿态进行控制及步态规划。六足昆虫比四足昆虫能够更好的吸附，因此，一般足式爬壁机器人采用六足的机构设计。基于昆虫的运动规律，通过对六足机器人进行步态规划，使六足按一定规律协调运动，增加足垫的吸附力，保证机器人稳定、可靠运行。

鉴于以上背景技术及足式机器人的优点，基于湿吸原理，提供了一种新型的六足仿生湿吸机器人结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六足仿生湿吸爬壁机器人。

本发明基于仿生学的原理，通过对六足湿吸类昆虫的研究，设计爬壁机器人的整体架构。机器人紧贴壁面，重心位于整体架构的中后端，同时在机器人的腿部关节处加入柔性机构，足端的安装足垫处加入预压环节，增加足垫的吸附力，同时结构精简，各部分模块化，加工、组装方便，质量轻，易于步态规划，容易实现机器人的稳定、可靠运行。

本发明提出的六足仿生湿吸爬壁机器人，包括躯干骨架、仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构；仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构均安装于躯干骨架上；

其中：所述躯干骨架17上上自上而下平行安装有2个仿生肢节安装横梁、2个电机固定横梁、2个仿生肢节安装横梁、2个电路板固定横梁和2个仿生肢节安装横梁；2个仿生肢节安装横梁为一组，即6个仿生肢节安装横梁分别位于躯干骨架17的前部、中部和后部；

所述仿生肢节共有6个，根据六足湿吸类昆虫，6个仿生肢节分成前足、中足和后足3组，前足、中足向前，后足向后，分别对称地安装于躯干骨架的6个仿生肢节安装横梁上；每个仿生肢节包括底座29、股节30、胫节31、弹簧钢片32和柔性结构33，股节30和柔性结构33的一端均安装在底座29上，股节30另一端连接胫节31，柔性结构33的另一端连接胫节31，胫节31另一端安装弹簧钢片32，底座29上设有电机齿轮箱凹槽35，电机齿轮箱凹槽35内设有电机轴孔36；

所述电机共有8个，6个安装于仿生肢节的电机齿轮箱凹槽35中，电机上的电机轴穿过电机轴孔36连接股节30；2个电机横卧安装于躯干骨架17两端的电机固定横梁上；

所述驱动电路包括电机驱动电路、系统控制电路，电机驱动电路连接电机，系统控制电路连接电机驱动电路，通过系统控制电路发出控制信号，控制电机驱动电路；

所述预压结构为3组，每组包括肢节支架、股节延伸T型支架和压缩弹簧，肢节支架固定于躯干骨架17上，3个肢节支架分别位于三组仿生肢节安装横梁之间；股节延伸T型支架固定于仿生股节底座29的外侧；拉绳26经肢节支架第一斜孔43与股节延伸T型支架相连；位于肢节支架上的第四螺纹孔44用于固定压缩弹簧；股节延伸T型支架上的第六螺纹孔46用于固定拉绳26；螺钉通过股节延伸T型支架第五螺纹孔45将股节延伸T型支架固定在股节底座29上；

所述凸轮结构为2个，每个凸轮结构包括凸轮23和凸轮固定支架25，凸轮23的一端固定在电机轴上，另一端与凸轮固定支架25相连；凸轮固定支架25安装于位于躯干骨架中部的仿生肢节安装横梁上；

所述拉绳结构包括拉绳支架24、拉绳26和闸线，拉绳支架24安装于躯干骨架17上；拉绳26的一端穿过拉绳支架24上的斜孔连接仿生支节，另一端，另一端连接凸轮23，，闸线套于拉绳26外。

本发明中，所述凸轮23包括电机连接轴47和凸轮轴49，电机连接轴47套在电机轴上，凸轮轴49与凸轮固定支架25相连。

本发明中，所述拉绳支架24包括第一斜孔43、第四螺纹孔44。第一斜孔43用于通过拉绳26，固定闸线；第四螺纹孔44用于将拉绳支架24固定在躯干骨架上。

本发明中，所述位于拉绳支架24上的斜孔共有6个，其倾角为45°。

本发明中，所述电机齿轮箱凹槽35内放置有电机齿轮箱。

本发明中，柔性结构33包括底座连接杆39、弹簧40、细轴41和胫节连接杆42，弹簧40一端固定于底座连接杆39的凹槽中，另一端穿过细轴41，通过细轴41与胫节连接杆42相连，胫节连接杆42嵌入底座连接杆39的凹槽中，二者是间隙配合。

本发明中，6个仿生肢节安装横梁的两侧均设有限位块，仿生肢节通过该限位块安装于仿生肢节安装横梁上。

本发明中，电机驱动电路连接控制器，控制器安装于电路板固定横梁上，

本发明中，系统控制电路包括飞思卡尔控制器MC9S12DG128B、8块驱动电路板。MC9S12DG128B的通用IO口与驱动电路板芯片MC3386的控制输入口相连，实现对整个系统的控制。

本发明具有以下特点：六足仿生湿吸机器人整体结构细长，重心位于整体结构的中后端且紧贴壁面，降低了对安装在机器人足端的足垫吸附力的要求；在仿生肢节中加入了柔性结构，提高了机器人对环境的适应性，符合仿生的概念；采用机械结构进行限位控制，减少了传感器的安装，降低成本及电气控制复杂度；预压结构增加了足垫与壁面的有效接触面积，增大吸附力；凸轮的设计放大了电机输出的转矩，提高了电机的效率；拉绳结构使足垫剥离容易控制。该发明结构精简，各部分模块化、标准化，加工、组装方便，采用镂空结构，整体质量轻，多电机驱动，易于步态规划，容易实现六足爬壁机器人的稳定、可靠运行。

附图说明

图1为六足仿生湿吸爬壁机器人整体结构图。

图2为仿生肢节安装横梁结构图。

图3为装有横梁的躯干骨架结构图。

图4为仿生肢节结构图。其中：(a)为仿生肢节的俯视图，(b)为仿生肢节的仰视图。

图5为股节底座结构图。

图6为胫节柔性连接结构图。

图7为肢节支架结构图。

图8为股节延伸T型支架结构图。

图9为凸轮结构图。

图10为凸轮固定支架结构图。

图11为拉绳支架结构图。

图中标号：1为右前足，2为右中足，3为右后足，4为左后足，5为左中足，6为左前足，7、8、11、12、15、16分别为仿生肢节的第一安装横梁、第二安装横梁、第三安装横梁、第四安装横梁、第五安装横梁和第六安装横梁，9、10分别为第一电机固定横梁、第二电机固定横梁，13、14分别为第一电路板固定横梁、第二电路板固定横梁，17为躯干骨架，18、19、20为第一肢节支架、第二肢节支架和第三肢节支架，21为变速齿轮箱固定支架，22为电机固定支架，23为凸轮，24为拉绳支架，25为凸轮固定支架，26为拉绳，27为限位块，28为第一通孔，29为仿生肢节底座，30为股节，31为胫节，32为弹簧钢片，33为柔性结构，34为第一螺纹孔，35为电机齿轮箱凹槽，36为电机轴孔，37、38分别为第二螺纹孔、第三螺纹孔，39底座连接杆，40为弹簧，41为细轴，42为胫节连接杆，43第一斜孔，44、45、46分别为第四螺纹孔、第五螺纹孔、第六螺纹孔，47为电机连接轴，48为第二通孔，49为凸轮轴，50为限位螺纹孔，51为第三通孔，52为第二斜孔。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明六足仿生湿吸爬壁机器人包括躯干骨架17、仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构、拉绳结构。躯干骨架为机器人的支撑结构，仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构都安装在躯干骨架上；仿生肢节作为机器人的六肢，由电机控制，驱动机器人前进；预压结构用于增加机器人足端的足垫与壁面的接触面积，增大吸附力；凸轮结构、拉绳结构用于控制足垫的剥离过程，易于剥离。

如图2、图3所示，横梁共有10个，每个装横梁长70mm，宽10mm，厚3mm，分为用于安装仿生肢节的第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8、第三仿生肢节安装横梁11、第四仿生肢节安装横梁12、第五仿生肢节安装横梁15和第六仿生肢节安装横梁16；用于安装电机的第一电机固定横梁9、第二电机固定横梁10；用于固定电路板的第一电路板固定横梁13、第二电路板固定横梁14，上述这些横梁自上而下平行安装于躯干骨架17上，依次为第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8、第一电机固定横梁9、第二电机固定横梁10、第三仿生肢节安装横梁11、第四仿生肢节安装横梁12、第一电路板固定横梁13、第二电路板固定横梁14、第五仿生肢节安装横梁15和第六仿生肢节安装横梁16；如图3所示。第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8、第三仿生肢节安装横梁11、第四仿生肢节安装横梁12、第五仿生肢节安装横梁15和第六仿生肢节横梁16上均包括限位块27，用于安装仿生肢节；限位块27高5mm，共2个，左右对称分布，能够对仿生肢节的吸附、剥离动作进行限位，将其前后运动范围限定在30°内；第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8、第三仿生肢节安装横梁11、第四仿生肢节安装横梁12、第五仿生肢节安装横梁15和第六仿生肢节横梁16通过螺钉安装到躯干骨架17的凹槽中。用于安装电机的第一电机固定横梁9、第二电机固定横梁10上共有6个螺纹孔，分别用于固定电机及与躯干骨架17相连；用于固定电路板的第一电路板固定横梁13、第二电路板固定横梁14，共有4个螺纹孔，分别用于固定电路板及与躯干骨架相连。躯干骨架17、横梁上的所有的螺纹孔的直径均为2mm。

六足的比四足的能够更好地吸附，本发明的仿生肢节共6个，分成三组：右前足1、左前足6，右中足2、左中足5，右后足3、左后足4，分别安装在第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8、第三仿生肢节安装横梁11、第四仿生肢节安装横梁12、第五仿生肢节安装横梁15、第六仿生肢节安装横梁16上，其中右前足1、左前足6，右中足2、左中足5的弹簧钢片32向前；右后足3、左后足4的弹簧钢片32向后，如图1所示。

6个仿生肢节的结构完全相同，如图4～图6所示，每个仿生肢节包括底座29、股节30、胫节31、弹簧钢片32、柔性结构33，第一螺纹孔34、电机齿轮箱凹槽35、电机轴孔36、第二螺纹孔37和第三螺纹孔38，底座连接杆39、弹簧40、细轴41、胫节连接杆42。底座29通过第二螺纹孔37与用于安装仿生肢节的第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8相连，安装到机器人的躯干骨架17上；柔性结构33的底座连接杆39通过螺纹孔与仿生肢节底座29相连；电机的电机轴嵌入电机轴孔36中，并与股节30连接，电机竖直安装在仿生肢节上，电机的减速齿轮箱安装在电机齿轮箱凹槽35中，电机工作时，即可驱动仿生肢节运动；股节30通过螺纹孔与胫节31相连；胫节31通过螺纹孔与胫节连接杆42相连；胫节31通过螺纹孔与弹簧钢片32相连；弹簧钢片32下表面安装仿生湿吸机器人的足垫，由于内部应力的作用，弹簧钢片32具有一定的下压弧度，保证足垫在自然状态下受到一定的预压力，增加足垫与壁面的接触面积，加大足垫的吸附力，同时弹簧钢片32能够及时回复，有利于足垫的剥离。

为了提高本发明所设计的六足爬壁机器人对环境的适应性，根据仿生的概念，在仿生肢节中加入了柔性结构33，如图6所示。柔性结构33包括底座连接杆39、弹簧40、细轴41和胫节连接杆42。弹簧40的一端固定在底座连接杆39的凹槽中，一端通过细轴41与胫节连接杆42相连，胫节连接杆42嵌入底座连接杆39的凹槽中，二者是间隙配合。柔性结构33通过螺纹孔与底座29、胫节31相连。该柔性结构33能够保证仿生肢节在自然状态下，有一个向躯干骨架收拢的趋势，利于有效地吸附及剥离，同时具有缓冲的作用，能够限定仿生肢节的运动范围，增强了仿生肢节的抗干扰性。

3个预压结构完全相同，因此仅就一个预压结构进行说明。如图7、图8所示，预压结构包括肢节支架、股节延伸T型支架和压缩弹簧。肢节支架为3个，分别为第一肢节支架18、第二肢节支架19和第三肢节支架20。肢节支架18包括第一斜孔43、第四螺纹孔44；股节延伸T型支架包括第五螺纹孔45、第六螺纹孔46。肢节支架18固定在躯干骨架17上，位于第一仿生肢节安装横梁7、第二仿生肢节安装横梁8之间；股节延伸T型支架经过第五螺纹孔45固定在底座29上；第一斜孔43与第六螺纹孔46通过压缩弹簧相连接，该状态下，压缩弹簧出于压缩状态，同时肢节支架18是固定的，弹簧对股节延伸T型支架有个向下的压力；第四螺纹孔44与底座29的第一螺纹孔34之间通过弹簧相连，对底座29有个向下的压力。该预压结构结合弹簧钢片32，给仿生足垫提供一定的预压力，改善了仿生足垫的吸附性能，有利于爬壁机器人的运动。

凸轮结构共有2个，结构完全相同，左右两侧对称地安装在躯干骨架的第一电机固定横梁10、第二电机固定横梁11之间，因此仅就一个凸轮结构进行说明。如图9、图10所示，凸轮结构包括凸轮23、凸轮固定支架25。凸轮23包括电机连接轴47、第二通孔48、凸轮轴49、限位螺纹孔50；凸轮固定支架25具有第三通孔51。凸轮23的电机连接轴47套在电机轴上，用螺钉将二者固定；凸轮轴49通过轴承，固定在第三通孔51中，轴承与第三通孔51是过盈配合；限位螺纹孔50中的螺钉与拉绳支架24构成了限位结构，限定了6个仿生肢节抬起的高度；第二通孔48用于连接拉绳26；凸轮固定支架25通过螺纹孔固定在躯干骨架的横梁11上。凸轮23的设计，放大了电机轴上的输出转矩，降低了对电机输出转矩的要求，配合拉绳结构，通过电机的正反转，实现了6个仿生肢节的抬起及放下。

如图11所示，拉绳结构包括拉绳支架24、拉绳26、闸线。拉绳支架24具有第二斜孔52。第二斜孔52共6个，分成两组对称排列在拉绳支架24的两端，用于通过拉绳26，固定闸线。第二斜孔52具有45°向下的倾角，减小了拉绳26与第二斜孔52之间的摩擦，降低了对电机输出力矩的要求，提高了电机的效率。拉绳支架24通过螺纹孔固定在躯干骨架的横梁10、11之间。拉绳26由钢丝组成；闸线是中空的导线。拉绳26穿过闸线，一端与股节延伸T型支架的第六螺纹孔46相连，经过肢节支架18的第一斜孔43，拉绳支架24的第二斜孔52，与凸轮23的第二通孔48相连。左前足6、右中足2、左后足4仿生肢节的拉绳26与躯干骨架左侧凸轮23的三个第二通孔48相连；右前足1、左中足5、右后足3仿生肢节的拉绳26与躯干骨架右侧凸轮23的三个第二通孔48相连。在肢节支架18的第一斜孔43与拉绳支架24的第二斜孔52之间，拉绳26套有闸线，防止各条拉绳之间的相互干扰。

本发明的执行器为8个直流减速电机，型号为GA12YN30-298-4531，减速比1∶298，额定电压4.5V，最大输出转矩1500g.cm，转速26rpm。8个直流减速电机分成两组，6个电机安装在仿生肢节底座29的电机齿轮箱凹槽35中，通过控制电机的正反转，实现仿生肢节的前后运动，通过机械限位结构，将该运动限定在30°内；2个电机通过齿轮箱固定支架21、电机固定支架22，横卧安装在躯干骨架的用于安装电机的第一电机固定横梁9、第二电机固定横梁10的左右两侧，结合凸轮结构、拉绳结构实现仿生肢节的抬起及放下。电机正转时，凸轮随着电机转轴旋转，拉绳绕在凸轮表面，使得驱动臂逐渐变短，仿生肢节抬起，降低了对电机输出力矩的要求；电机反转时，拉绳脱离凸轮，凸轮的力臂逐渐变长，仿生肢节能够迅速放下。

本发明的控制器为飞思卡尔开发板，型号为MC9S12DG128B，通过编程实现控制器对8个电机驱动电路的控制，实现6个仿生肢节的运动。飞思卡尔控制器通过螺钉安装在第一固定电路板横梁13、第二固定电路板横梁14上；6个仿生肢节的驱动电路板，通过螺钉对称地安装在用于安装在第一仿生肢节固定横梁7、第三仿生肢节固定横梁11、第五仿生肢节固定横梁15上；2个与凸轮耦合的电机驱动电路板，通过螺钉安装在齿轮箱固定支架21、电机固定支架22上。

如图1所示，本发明六足仿生湿吸爬壁机器人上所有的螺纹孔直径为2mm，连接使用M2的螺钉；柔性结构、预压结构所使用的弹簧外径2.7mm，内径2.3mm，弹性系数0.032kg/mm。机器人上所有结构都是模块化，易于加工、组装、替换；大量使用标准件，降低成本；转动部分使用铝合金制作，通过轴承连接，其余固定部分使用塑料制作，同时采用了大量的镂空结构，在保证一定机械强度的情况下，减少了整体的质量。

通过对六足仿生湿吸爬壁机器人进行步态规划，进一步保证机器人在壁面上的稳定、可靠运动。综合考虑系统的稳定性、控制复杂度、可实现性等，本发明通过对6个仿生肢节的控制，结合凸轮结构及拉绳结构，选择“三角步态”作为步态规划依据。

机器人按照“三角步态”运动，初始状态为：由机器人左前足6、右中足2、左后足4组成的第一肢节组处于接触壁面，向后摆，且接触第二仿生肢节安装横梁8、第四仿生肢节安装横梁12、第六仿生肢节安装横梁16的限位块27的状态；由机器人右前足1、左中足5、右后足3组成的第二肢节组处于接触壁面，向前摆，且接触第一仿生肢节安装横梁7、第三仿生肢节安装横梁11、第五仿生肢节安装横梁15的限位块27的状态。

运动时，(1)机器人左侧与凸轮耦合的驱动电机带动凸轮旋转，进而带动拉绳拉动第一肢节组的仿生肢节向上抬起，凸轮上的限位螺丝孔50上的螺钉用于限定凸轮的旋转角度，即第一肢节组的仿生肢节抬起的角度；(2)第一肢节组的仿生肢节驱动电机带动3个仿生肢节向前旋转，同时第二肢节组的仿生肢节驱动电机带动另外3个仿生肢节向后旋转，二者相结合，实现机器人向前的整体运动。在该过程中，每个仿生肢节两侧的限位块27限定了仿生肢节的转动范围；(3)机器人左侧与凸轮耦合的驱动电机反转，第一肢节组的3个仿生肢节下落，此时预压结构、弹簧钢片32使3个仿生肢节加速下降，足垫能够较好地与垂直壁面相接触，增强足垫的吸附力；(4)机器人右侧与凸轮耦合的驱动电机带动凸轮旋转，拉绳拉动第二肢节组的仿生肢节向上抬起，同样凸轮上的限位螺丝孔50上的螺钉用于限定凸轮的旋转角度；(5)第二肢节组的仿生肢节驱动电机带动3个仿生肢节向前旋转，同时第一肢节组的仿生肢节驱动电机带动另外3个仿生肢节向后旋转，二者相结合，实现机器人第二次向前的整体运动，同样，在该过程中，每个仿生肢节两侧的限位块27限定了仿生肢节的转动范围；(6)机器人右侧与凸轮耦合的驱动电机反转，第二肢节组的3个仿生肢节下落，此时预压结构、弹簧钢片32起到与刚才相同的作用，增强足垫的吸附力。重复步骤(1)～(6)，实现仿生湿吸爬壁机器人在壁面上的连续运动。

本发明六足仿生湿吸爬壁机器人，其创新点主要在机器人的整体构架、柔性结构、预压结构、限位结构、凸轮结构、预压结构、拉绳结构。机器人的重心位于整体结构的中后端且紧贴壁面，降低了对安装在机器人足端的足垫吸附力的要求；柔性结构，提高了机器人对环境的适应性，增强了系统的鲁棒性；预压结构增加了仿生足垫与壁面的有效接触面积，增大吸附力；采用机械结构进行限位控制，减少了传感器的安装，降低成本及电气控制复杂度；凸轮的设计放大了电机输出的转矩，降低了对电机输出力矩的要求，提高了电机的效率；拉绳结构使足垫剥离容易控制，易于实现基于三角步态的步态规划。该发明体现了仿生的概念，采用模块化的设计理念，大量使用标准件、镂空结构、轻质材料，易于加工、安装、替换，同时降低整体质量，本发明机器人的质量在500g以内，多电机驱动，易于步态规划，容易实现六足爬壁机器人的稳定、可靠运行。

研究基于仿生学的湿吸爬壁机器人可为搜索、救援、侦察、科学实验及科学考察等方面提供很好的参考和实践模型。本发明研制出新型的仿生湿吸爬壁机器人，可以用于许多领域：如空间探索、执行军事任务、危险排除、高空户外作业、地下管道探伤等，大大扩展人类活动范围，提高了生产效率，具有广阔的应用前景。

Claims (9)

1.一种六足仿生湿吸爬壁机器人，包括躯干骨架、仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构；仿生肢节、电机、驱动电路、预压结构、凸轮结构和拉绳结构均安装于躯干骨架上；其特征在于：

所述躯干骨架(17)上自上而下平行安装有2个仿生肢节安装横梁、2个电机固定横梁、2个仿生肢节安装横梁、2个电路板固定横梁和2个仿生肢节安装横梁；2个仿生肢节安装横梁为一组，即6个仿生肢节安装横梁分别位于躯干骨架(17)的前部、中部和后部；

所述仿生肢节共有6个，根据六足湿吸类昆虫，6个仿生肢节分成前足、中足和后足3组，前足、中足向前，后足向后，分别对称地安装于躯干骨架的6个仿生肢节安装横梁上；每个仿生肢节包括仿生肢节底座(29)、股节(30)、胫节(31)、弹簧钢片(32)和柔性结构(33)，股节(30)和柔性结构(33)的一端均安装在仿生肢节底座(29)上，股节(30)另一端连接胫节(31)，柔性结构(33)的另一端连接胫节(31)，胫节(31)另一端安装弹簧钢片(32)，仿生肢节底座(29)上设有电机齿轮箱凹槽(35)，电机齿轮箱凹槽(35)内设有电机轴孔(36)；

所述电机共有8个，6个安装于仿生肢节的电机齿轮箱凹槽(35)中，电机上的电机轴穿过电机轴孔(36)连接股节(30)；2个电机横卧安装于躯干骨架(17)两端的电机固定横梁上；

所述驱动电路包括电机驱动电路、系统控制电路，电机驱动电路连接电机，系统控制电路连接电机驱动电路，通过系统控制电路发出控制信号，控制电机驱动电路；

所述拉绳结构包括拉绳支架(24)、拉绳(26)和闸线，拉绳支架(24)安装于躯干骨架(17)上；拉绳(26)的一端穿过拉绳支架(24)上的斜孔连接仿生支节，另一端连接凸轮(23)，闸线套于拉绳(26)外；

所述预压结构为3组，每组包括肢节支架、股节延伸T型支架和压缩弹簧，肢节支架固定于躯干骨架(17)上，3个肢节支架分别位于三组仿生肢节安装横梁之间；股节延伸T型支架固定于仿生肢节底座(29)的外侧；所述拉绳(26)经肢节支架第一斜孔(43)与股节延伸T型支架相连；位于肢节支架上的第四螺纹孔(44)用于固定压缩弹簧；股节延伸T型支架上的第六螺纹孔(46)用于固定所述拉绳(26)；螺钉通过股节延伸T型支架第五螺纹孔(45)将股节延伸T型支架固定在仿生肢节底座(29)上；

所述凸轮结构为2个，每个凸轮结构包括凸轮(23)和凸轮固定支架(25)，凸轮(23)的一端固定在电机轴上，另一端与凸轮固定支架(25)相连；凸轮固定支架(25)安装于位于躯干骨架中部的仿生肢节安装横梁上。

2.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于所述凸轮(23)包括电机连接轴(47)和凸轮轴(49)，电机连接轴(47)套在电机轴上，凸轮轴(49)与凸轮固定支架(25)相连。

3.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于所述肢节支架还包括第一斜孔(43)、第四螺纹孔(44)；第一斜孔(43)用于通过所述拉绳(26)，固定闸线；第四螺纹孔(44)用于将肢节支架固定在躯干骨架上。

4.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于所述位于拉绳支架(24)上的斜孔共有6个，其倾角为45°。

5.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于所述电机齿轮箱凹槽(35)内放置有电机齿轮箱。

6.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于柔性结构(33)包括底座连接杆(39)、弹簧(40)、细轴(41)和胫节连接杆(42)，弹簧(40)一端固定于底座连接杆(39)的凹槽中，另一端穿过细轴(41)，通过细轴(41)与胫节连接杆(42)相连，胫节连接杆(42)嵌入底座连接杆(39)的凹槽中，二者是间隙配合。

7.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于6个仿生肢节安装横梁的两侧均设有限位块，仿生肢节通过该限位块安装于仿生肢节安装横梁上。

8.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于电机驱动电路连接控制器，控制器安装于电路板固定横梁上，

9.根据权利要求1所述的六足仿生湿吸爬壁机器人，其特征在于系统控制电路包括飞思卡尔控制器MC9S12DG128B、8块驱动电路板MC3386；MC9S12DG128B的通用IO口输出16路PWM信号，与MC3386的8个控制输入口相连，实现对整个系统的控制。

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