CN101973321A

CN101973321A - 钩爪抓取式爬壁机器人

Info

Publication number: CN101973321A
Application number: CN2010102907212A
Authority: CN
Inventors: 徐丰羽; 王兴松
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明公开了一种钩爪抓取式爬壁机器人，包括机器人本体结构，设置在机器人本体结构上的至少两个抓取钩爪模块以及与所述至少两个抓取钩爪模块连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块的第一驱动装置，其特征在于：所述的抓取钩爪模块包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对，该钩爪对包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪对在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取本发明结构简单合理，维修方便，可有较高的爬升速度，可应用于大型斜拉桥索塔的检测工作，也可用于偏远山区危险环境下高架桥墩的壁面检测工作。

Description

钩爪抓取式爬壁机器人

技术领域

本发明专利涉及一种斜拉桥索塔检测机器人，具体的说，是涉及一种用于斜拉桥索塔、高架桥桥墩等粗糙墙面故障检测的机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

随着我国交通事业的迅速发展，斜拉桥和偏远山区高架桥在我国已经得到了广泛的应用。在组成斜拉桥的三部分(索塔、拉索和主梁)中，除主梁可应用养护工程车检测外，高达几百米的索塔和斜拉索都存在一个难以检查的现实，桥梁养护工程师很难近距离观察他们的每一处，甚至无法接近需检查的部位，这种现状已经持续多年，仍未改变。随着更大跨度桥梁的不断出现，人工检测的周期将更长、危险性更高、难度更大，开发用于桥梁索塔安全检测的自动化装置，成为必然要求。

在实际应用中，爬壁机器人应具有吸附和移动两大基本功能，目前的吸附方式主要有磁吸附、真空吸附、负压吸附和仿生粘性吸附等方式。磁吸附方式吸力较大，噪音小，控制也比较方便，但要求壁面为导磁材料；真空和负压吸附方式不受壁面材料限制，但当壁面存在较大裂缝、凹凸不平时，吸盘容易发生气体泄漏现象，导致吸附力不足。近年来，通过研究壁虎等爬行动物脚掌的吸附机理，国内外学者研制出高分子合成的粘性吸附材料，这些材料利用分子之间的范德华力，在很小的接触面积上就可获得较大的吸附力，具有吸附力与表面材料特性无关的优点，但目前这些材料存在受壁面灰尘影响较大，加工较困难，使用寿命较短，使用一定次数之后就失去粘性等缺点，仍需要进一步研究。

由于混凝土墙壁的裂缝容易导致吸盘漏气现象，表面不确定的灰尘对仿生粘结剂吸附有较大影响，传统的吸附方式难以满足在带有裂缝的混凝土、水刷石、砖块和岩石等多孔或粗糙的表面上爬升的要求。特别是斜拉桥索塔和偏远山区的高架桥桥墩，表面积灰严重，受高空风载影响较大，过往车辆引起索塔的随机振动，导致机器人爬升时随索塔一起振动，这对机器人的吸附装置提出了更高的要求。

针对此类壁面的特殊性，哈尔滨工程大学所提出的钩爪式爬壁机器人，利用钩刺挂附于粗糙墙壁表面通过对手臂伸缩实现爬行，其技术方案公布在专利号为200710072237.0的专利文件中。

南京航空航天大学的仿生结构与材料防护研究所，还对大黄蜂、甲虫等昆虫脚爪的微结构与其生存环境表面形貌进行了研究，设计了仿生脚掌，其脚爪前端的尖爪能钩到粗糙壁面上的凹凸点，将机器人挂在墙壁上，实现爬升动作。

另外，国外也有一些关于钩爪式爬壁机器人的报道，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)：1165-1179

2.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

在以上所述的机器人可应用于一般的墙壁表面，但所应用的细小钢钩不能提供指向壁面的“吸附”力，墙壁对机器人钩爪的约束较小，在300米高空的斜拉桥索塔表面爬升过程中，机器人易受高空风载、索塔振动等影响，产生不稳定现象，不适用于斜拉桥索塔和室内顶篷的检测工作。

随着斜拉桥的跨度越来越大，索塔高度不断增大，受风振的影也响越来越大，以苏通大桥为例，其索塔高达300m，如仍然使用卷扬机拖动吊篮小车以人工的方式搭载检测传感器对其进行检测，存在费用较高、工作环境恶劣、工作效率低等严重问题；另外，吊篮小车很难对索塔进行全方位检测，只能利用斜拉索检查容易到达的索塔正面部分，很难达到没有拉索的侧面部分。针对斜拉桥拉索的检测工作，本课题组已经申请过多种检测机器人(申请号为200810019166.2，200810142308.4，2006101576019.9，200620016413.X)。此专利主要针对索塔设计了检测机构，机构同样实用于高架桥桥墩，普通建筑的混凝土壁面的检测工作。

综上所述，针对斜拉桥索塔、偏远山区的高架桥桥墩等高空建筑，目前存在的爬壁机器人的各种吸附方式都有其局限性：针对斜拉桥索塔、偏远山区的高架桥桥墩等高空建筑，采用微小尖钩的“挂取方式”较为有效，容易克服壁面灰尘、裂缝和凹坑的情况，但受高空风载和壁面振动的影响较大，容易产生不稳定现象，使其工作环境受到很大限制。本发明主要设计一种基于抓取钩爪的爬壁机器人，使钩爪在抓取墙壁的同时，壁面的粗糙突起提供给机器人一个指向壁面的“吸力”，增加了壁面对机器人的约束，有效地克服了高空风载，壁面振动对机器人爬升性能的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，应用微小钩爪抓取墙壁粗糙物的吸附方案，提出一种结构简单，适合于斜拉桥索塔和高架桥桥墩的高空作业壁面检测机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钩爪抓取式爬壁机器人，包括机器人本体结构，设置在机器人本体结构上的至少两个抓取钩爪模块以及与所述至少两个抓取钩爪模块连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块的第一驱动装置，其特征在于：所述的抓取钩爪模块包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对，该钩爪对包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪对在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取。

所述的第二驱动装置包括与所述的微型尖钩连接的扭簧以及套索传动装置。

所述的一组钩爪对包括六个微型尖钩和四个扭簧，分别为第一微型尖钩、第二微型尖钩、第三微型尖钩、第四微型尖钩、第五微型尖钩、第六微型尖钩、第一扭簧、第二扭簧、第三扭簧、第四扭簧；所述的扭簧和尖钩铰接在刚性支架的第一支杆和第四支杆上；所述的抓取钩爪模块至少包括一组钩爪对，均匀圆周布于内圈支架圆上，类似于一个辅条向外伸展的车轮。

所述的微型尖钩加工成头部较尖的“2”字形状，钢钩基体尾部设有铰接孔，顶部设有套索可穿过的微型小孔。

所述的套索传动装置包括第一套索、第二套索、第三套索、第四套索，第一套索和第二套索作为微型尖钩驱动力的传输方式，其上设置有第一套索牵引件，第二套索牵引件，第三套索牵引件，第一套索固定件，第四套索牵引件，第五套索牵引件，第六套索牵引件和第二套索固定件；第三套索和第四套索通过第三套索固定件和第四套索固定件设置在内圈支架上；所述的四根套索外部均设有索套，套索的另一端均与驱动电机相连。

所述的刚性支架是一个多杆机构焊接而成，包括第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆、第五支杆和关节内置扭簧。

所述的机器人驱动装置包括连接架和机器人本体连接架，所述的连接架与内圈支架连接，所述的机器人本体连接架上设置有第一驱动电机和第二驱动电机，所述的第一驱动电机的驱动轴通过第一联轴器与第一主动轴相接，在该主动轴上还设有第一单向离合器、第二单向离合器、第一带轮和第一套索驱动件；所述的第二驱动电机的驱动轴通过第二联轴器与第二主动轴相接，在该主动轴上还设有第三单向离合器、第四单向离合器、第二带轮和第二套索驱动件。所述的传动带设置在第一单向离合器和第三单向离合器之间，所述的第一主动轴和第二主动轴上还设有多个轴承和套筒。

所述的机器人本体连接架上还设有锂电池，壁面检测仪器等。

与现有技术相比，本发明爬壁机器人具有如下优点：

1、本发明采用抓取钩爪作为爬壁机器人的吸附方式，每个钩爪设置有多个微小尖钩，钩取混凝土壁面的微小突起，能有效克服壁面灰尘、墙壁裂缝对吸附方式的影响，能适合一般的混凝土墙面，使爬壁机器人的适应范围更加广泛。应用多个扭簧和尖钩与刚性支架相连，在抓取过程中，每个尖钩均可在扭簧的行程范围内寻找适合的抓取点，一旦在此范围没有合适的可抓取的突起点，可调整机器人的步态行程使可抓取范围更大，确保搜索稳定、可靠的抓取位置。

2、本发明机器人的抓取采用成对的尖钩抓取，尖钩的弯曲方向相对，在抓取时形成一个合力，在整个手爪尖钩与墙壁的突起相互作用过程中，墙壁的突起作用于微小尖钩上的摩擦力的竖直方向分力支撑机器人自身重量，摩擦力水平方向的分力，指向壁面，此分力可有效地防止机器人运行过程中脱离壁面造成事故，使机构运动更稳定，有效地克服了墙壁振动和高空风载等外界扰动因素对机器人稳定性的影响，机器人上还设置了刚性支架，可越过较大尺寸的障碍，使机器人遇到裂缝和较大突起时选择合适的抓取位置，不会脱离壁面。另外，由于存在指向壁面的分力，本机器人也可用于室内顶篷的检测工作。

3、本发明的每个手爪的驱动装置均由相应的套索构成，采用套索驱动方式，使驱动装置与尖钩分离，可以任意地改变驱动力的传递路径，从而有效地缩小了钩爪的体积，使机器人结构更加紧凑合理。

4、实施本壁面检测机器人时，其套索驱动装置和运动装置采用锂电池的供电方式而不是有源电缆供电，更适合高空作业环境，受风力影响较小，整个结构简单，运行可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是整个钩爪模块示意图；

图3是本发明的一组尖钩对A-B示意图；

图4是单个尖钩示意图；

图5是尖钩对A-B抓取过程动作示意图；

图6是驱动装置示意图；

图7套索结构示意图；

图8是单对尖钩抓取示意图1；

图9是单对尖钩抓取示意图2；

图10是机器人运动步态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做详细说明：

如图1所示为本发明的钩爪抓取式爬壁机器人的总体结构图，包括贴近壁面5的机器人本体结构3以及设置在机器人本体结构3两端的用于将机器人本体结构3吸附在壁面5的第一抓取钩爪模块1、第二抓取钩爪模块2和第一驱动传动带装置34，所述的第一抓取钩爪模块1和第二抓取钩爪模块2均通过连接架4与机器人本体结构3连接。所述的机器人本体结构3至少包括两套驱动装置，第一套驱动装置32和第二套驱动装置33。所述的第一套驱动装置32包括第一驱动电机321和第一主动轴324，所述的第一主动轮轴324与电机321的输出轴之间设有第一联轴器322，在该主动轮轴324上还设置有第一单向离合器325、第一传动带轮323、第二单向离合器326、第一套索驱动件327；所述的第二套驱动装置33包括第二驱动电机331和第二主动轴334，所述第二主动轮轴334与电机331的输出轴之间设有第二联轴器332，在该主动轮轴334上还设置有第三单向离合器335、第二传动带轮333、第四单向离合器336、第二套索驱动件337；所述的传动带34设置在第一单向离合器325和第三单向离合器335之间。所述的机器人本体连接架31通过传动带34传递的动力绕第一主动轴324或第二主动轴334转动，实现机器人的步态行走动作，所述的第一驱动电机321和第二驱动电机331均通过重量较轻的锂电池或其它电池供电。

所述的连接架4包括了第一连接架41和第二连接架42，所述的第一连接架41还包括了第一连接板411，第二连接板412，第三连接板413；所述的第二连接架42包括了第四连接板421，第五连接板422，第六连接板423；所述的第一连接板411与第一抓取钩爪模块1相连，第三连接板413与第一驱动装置32相接；所述的第四连接板421与第二抓取钩爪模块2相连，第六连接板423与第二驱动装置33相接。

所述的第一抓取钩爪1或第二抓取钩爪2均由多个钩爪对(A-B，C-D，E-F)圆周均匀布于内圈支架14上，钩爪对的数量可视壁面情况面定，壁面较粗糙时，钩爪对的数量可少些，壁面较光滑时，所设置的钩爪对数量应多些；所述的抓取钩爪类似于一个辅条向外伸展的车轮，可见示意图2。所述的一组钩爪对A-B包括一组套索传动装置12、一组刚性支架13、尖钩以及与尖钩连接的扭簧，其中扭簧与套索传动装置12构成第二驱动装置。

图3为所述的钩爪对A-B)的示意图，包括六个微型尖钩，分别为第一微型尖钩1101、第二微型尖钩1102、第三微型尖钩1103、第四微型尖钩1104、第五微型尖钩1105、第六微型尖钩1106以及连接各尖钩的第一扭簧1107、第二扭簧1108、第三扭簧1109、第四扭簧1110组成；所述的六个微型尖钩设计成头部较尖的“2”字形状，钢钩尾部设有铰接孔1112，顶部设有套索可穿过的微型小孔1111，可见图4。

所述的套索传动装置12包括四根套索，分别为第一套索121、第二套索122、第三套索123和第四套索124；第一套索121作为尖钩驱动力的传输装置，包括第一索绳1216，其上设置有第一套索牵引件1211，第二套索牵引件1212，第三套索牵引件1213，第一套索固定件1214，其外设置有第一索套1215；第二套索122作为尖钩驱动力的传输装置，包括第二索绳1226，其上设置有第四套索牵引件1221，第五套索牵引件1222，第六套索牵引件1223，第二套索固定件1224，其外设置有第二索套1225，所述的第一套索固定件1214连接在第三微型尖钩1103上，第二套索固定件1224连接在第四微型尖钩1104上；所述的第一索绳1216和第二索绳1226可拉动六个微型尖钩，使连接各尖钩的扭簧发生变形。所述的第三套索123和第四套索124通过第三套索固定件1231和第四套索固定件1241设置在内圈支架14上，其外分别设置有第三索套1232和第四索套1242，其第三索绳1233和第四索绳1243可拉动刚性支架的第五支杆135，使关节内置扭簧发生变形。所述四根套索的另一端均与驱动电机连接。索套可以改变力的传递路径，可将传递路径设置在抓取手爪的外部，从而十分方便布置机器人抓取手爪的结构，使之更紧凑。

所述的套索，包括索绳、索套、套索固定件和套索夹紧件。单根套索装置可见图7，以第一套索为例，包括第一索绳1216，第一套索固定件1214，其外设置有第一索套1215，第一套索夹紧件1217和第二套索夹紧件1218。

所述的刚性支架13为一个多杆机构焊接而成，包括第一支杆131、第二支杆132、第三支杆133、第四支杆134、第五支杆135、第一关节内置扭簧136，所述的第五支杆135和第一关节内置扭簧136与内圈支架14铰链，所述的第一支杆131与设置在钩爪对11上的第一扭簧1107和第一钩爪1101铰链；所述的第四支杆134与设置在钩爪对11上的第二扭簧1108和第二钩爪1102铰链。

1本发明的一个优选实施例是，如图5所示，通过控制第一套索121和第二套索122的伸长，使第一套索牵引件1211，第二套索牵引件1212，第三套索牵引件1213，第四套索牵引件1221，第五套索牵引件1222和第六套索牵引件1223分别使第一微型尖钩1101、第二微型尖钩1102、第三微型尖钩1103、第四微型尖钩1104、第五微型尖钩1105和第六微型尖钩1106放松，通过第一扭簧1107、第二扭簧1108、第三扭簧1109、第四扭簧1110的扭力作用依次抓紧粗糙壁面，即控制第一套索可完成吸附壁面动作。反之，通过控制第一套索121和第二套索122，可使六个套索牵引件拉动六个微型尖钩脱离壁面。

当机器人钩爪对A-B11未抓取壁面时，见图5，所述的六个套索牵引件与六个微型尖钩上设置的微型小孔1111均受力接触；控制第一套索121放松后，距离第一套索固定件1214或第二套索固定件1224近的尖钩先抓取壁面突起，距离第一套索固定件1214或第二套索固定件1224远的尖钩后抓取壁面，即保证六个微型尖钩从内到外依次完成抓取动作。控制第一套索121和和第二套索122拉紧后，六个微型尖钩可从外到内依次脱离壁面。

本发明的一个优选实施例是，抓取壁面突起时，六个微型尖钩从内到外依次完成抓取动作，使得每个微型尖钩在相应扭簧的行程内均能实现稳定的抓取，故微小手爪可贴附在不同外形的障碍物上，使机器人的抓取范围更为广泛。

本发明的一个优选实施例是，应用套索驱动钩爪，只要固定套索的第一套索固定件1214，将第一套索夹紧件1217和第二套索夹紧件1218的螺纹旋紧一起固定在第二连接板412上，即可任意改变索套1215的形状，从而选择合适的传递路径。

本发明的一个优选实施例是，当遇到较大的不可抓取的障碍时，可通过第三套索123和第四套索124，拉动钢性支架的第五支杆135，使钩爪模块抬起越过障碍；之后，控制第三套索123和第四套索124伸长，可通过第一关节内置扭簧136和第二关节内置扭簧137的回复力作用，使钩爪模块继续贴近壁面，即第三套索123和第四套索124可驱动整个刚性支架脱离和贴近墙面。

本发明的一个优选实施例是，如图6所示，机器人包括两个动力源，第一驱动装置32和第二驱动装置33；通过第一联轴器322，设置在第一驱动装置32上的电机321带动第一主动轴324旋转，通过第二单向离合器326、第一套索驱动件327带动第一套索121和第二套索122，从而驱动第一抓取钩爪模块1抓紧壁面突起；在所述的四个单向离合器中，第一单向离合器325和第三单向离合器335为顺时针方向，第二单向离合器326和第四单向离合器336为逆时针方向，故当第一抓取钩爪模块1抓紧壁面时，电机331可通过第二传动带轮333、传动带34和第一传动带轮323带动机器人连接架31绕第一主动轴324转动。通过第一驱动装置32和第二驱动装置33，交替地控制两个抓取钩爪模块抓紧壁面和驱动机器人连接架31绕非抓取模块的主动轴转动，实现机器人的爬升动作。

本发明的一个优选实施例是，当壁面突起51较小时，单个尖钩1101与壁面突起51的相互作用表现为摩擦力，如图8和图9所示，其中F₁、F₂、F₃以及F₄均为尖钩受到的作用力，另外两个分别为上述F₁、F₂、F₃以及F₄在沿着墙壁或套索以及垂直墙壁或套索的两个分力。依靠尖钩1101与壁面突起51的摩擦力将机器人吸附在壁面上；当壁面突起52较大时，单个尖钩1101与壁面突起52的相互作用表现为钩取力，如图9所示，依靠尖钩1101与壁面突起52的钩取力将机器人吸附在壁面上。

本发明的一个优选实施例是，通过第一驱动装置32和第二驱动装置33的交替作用实现机器人的爬升动作；见图10-(a)，第一驱动装置32驱动第一抓取钩爪模块1抓紧壁面突起，第二驱动装置33通过传动带34和机器人连接架31带动机器人本体绕第一主动轴324转动至10-(b)的位置，继而，第二驱动装置33驱动第二抓取钩爪模块2抓紧壁面突起，第一驱动装置32通过传动带34和机器人连接架31带动机器人本体绕第二主动轴334转动至10-(c)的位置，如此反复运动实现机器人的爬升动作。

总之，上述实施例所描述的几种实施方式，并不代表本发明所有的实现方式；以上实施例不是对本机器人的具体限定，比如，机器人也可适用于爬升混凝土壁面、房屋顶篷，电线杆等大曲率曲面等不规则表面，完成相关的检测维护工作。在本发明的实施例中，样机功率为10W，机器人自重2kg，可载重1.5kg摄像头和磁检测设备，样机结构简单，维修方便，在工程试验中，工作稳定，具有推广应用价值。

Claims

1.一种钩爪抓取式爬壁机器人，包括机器人本体结构(3)，设置在机器人本体结构(3)上的至少两个抓取钩爪模块(1、2)以及与所述至少两个抓取钩爪模块(1、2)连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块(1、2)的第一驱动装置，其特征在于：所述的抓取钩爪模块(1、2)包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对(11)，该钩爪对(11)包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪对(11)在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取。

2.根据权利要求1所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的第二驱动装置包括与所述的微型尖钩连接的扭簧以及套索传动装置(12)。

3.根据权利要求2所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的钩爪对(11)包括六个微型尖钩，分别为第一微型尖钩(1101)、第二微型尖钩(1102)、第三微型尖钩(1103)、第四微型尖钩(1104)、第五微型尖钩(1105)、第六微型尖钩(1106)以及连接各尖钩的第一扭簧(1107)、第二扭簧(1108)、第三扭簧(1109)、第四扭簧(1110)组成；

4.根据权利要求3所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的六个微型尖钩尾部设有铰接孔(1112)，顶部设套索可穿过的微型小孔(1111)。

5.根据权利要求2所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的套索传动装置(12)，包括四根套索，分别为第一套索(121)、第二套索(122)、第三套索(123)和第四套索(124)；第一套索(121)作为尖钩驱动力的传输装置，包括第一索绳(1216)，其上设置有第一套索牵引件(1211)，第二套索牵引件(1212)，第三套索牵引件(1213)，第一套索固定件(1214)，其外设置有第一索套(1215)；第二套索(122)作为尖钩驱动力的传输装置，包括第二索绳(1226)，其上设置有第四套索牵引件(1221)，第五套索牵引件(1222)，第六套索牵引件(1223)，第二套索固定件(1224)，其外设置有第二索套(1225)，所述的第一套索固定件(1214)连接在第三微型尖钩(1103)上，第二套索固定件(1224)连接在第四微型尖钩(1104)上；所述的第三套索(123)和第四套索(124)通过第三套索固定件(1231)和第四套索固定件(1241)设置在内圈支架(14)上，其外分别设置有第三索套(1232)和第四索套(1242)，其第三索绳(1233)和第四索绳(1243)连接在刚性支架的第五支杆(135)上。

6.根据权利要求1所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的支架包括刚性支架(13)以及内圈支架(14)，所述的刚性支架(13)由多根杆件焊接而成，包括第一支杆(131)、第二支杆(132)、第三支杆(133)、第四支杆(134)、第五支杆(135)。在两套刚性支架上，所述的两根第五支杆(135)分别与第一关节内置扭簧(136)和第二关节内置扭簧(137)铰接，且均铰链在内圈支架(14)上；所述的第一支杆(131)与设置在钩爪对(11)上的第一扭簧1107和第一钩爪1101铰链；所述的第四支杆(134)与设置在钩爪对(11)上的第二扭簧1108和第二钩爪1102铰链。

7.根据权利要求1所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于：所述的机器人本体结构(3)包括连接架(4)、机器人本体连接架(31)、第一驱动装置32和第二驱动装置33；所述的连接架(32)与内圈支架(14)连接；所述的第一驱动装置32包括第一驱动电机321和第一主动轴324，所述的第一主动轮轴324与电机321的输出轴之间设有第一联轴器323，在该主动轮轴324上还设置有第一单向离合器325、第一传动带轮323、第二单向离合器326、第一套索驱动件327；所述的驱动装置33包括第二驱动电机331和第二主动轴334，所述第二主动轮轴334与电机331的输出轴之间设有第二联轴器333，在该主动轮轴324上还设置有第三单向离合器335、第二传动带轮333、第四单向离合器336、第二套索驱动件337；所述的传动带34设置在第一单向离合器325和第三单向离合器335之间。