CN107054496B - 一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，包括上部分机架(11)、下部分机架(12)、上下部分连接柱(13)、上夹紧驱动单元、下夹紧驱动单元以及后夹紧机构，所述上部分机架(11)与下部分机架(12)通过上下部分连接柱(13)连接固定在一起，所述夹紧驱动单元的个数为两个，分别为上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，所述上夹紧驱动单元设置于上部分机架(11)上，而所述下夹紧驱动单元设置于下部分机架(12)上；本发明机械人不限于攀爬固定方向的柱子，具有拐弯功能，能适应变化横截面积大小的柱子，能爬行部分露出墙面的竖直柱子，能够悬挂在建筑的横上爬行，具有自锁功能。

Description

一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人

技术领域

本发明涉及一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

市面上现有爬行机器人主要可分为三类：连续步行式攀爬机器人、步进式攀爬机器人和冗余式自由度攀爬机器人，其中步进式机器人又可细分为串联式、并联式、和串并联混合式。

但是现有的攀爬机器人存在以下几个问题：

1）只能爬行固定方向的柱子，在攀爬过程中没有拐弯功能。

2）只能限于攀爬竖直的圆形杆，尚未见攀爬方向柱的爬行机器人。

3）不能适应变化横截面积大小的柱子，仅限于某种固定尺寸的柱子。

4）对于有部分嵌入墙面，只有部分露出墙面的竖直柱子不能爬行。

5）不能悬挂在建筑的横上爬行。

6）没有自锁功能，驱动电机克服自重所承受的力太大，长期运行不稳定。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，该机械人不限于攀爬固定方向的柱子，在攀爬过程中有拐弯功能，可以爬行转弯的柱子，能适应变化横截面积大小的柱子，能爬行部分露出墙面的竖直柱子，能够悬挂在建筑的横上爬行，具有自锁功能，在动力不足的情况下能够通过机械自锁减少安全隐患。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，包括上部分机架（11）、下部分机架（12）、上下部分连接柱（13）、上夹紧驱动单元、下夹紧驱动单元以及后夹紧机构，所述上部分机架（11）与下部分机架（12）通过上下部分连接柱（13）连接固定在一起，所述夹紧驱动单元的个数为两个，分别为上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，所述上夹紧驱动单元设置于上部分机架（11）上，而所述下夹紧驱动单元设置于下部分机架（12）上。所述后夹紧机构的个数为两个，分别为后下夹紧机构、后上夹紧机构，所述后下夹紧机构设置于下部分机架（12）的后侧，而所述后上夹紧机构设置于上部分机架（11）的后侧。所述上夹紧驱动单元包括丝杆导轨夹紧机构、前夹紧机构。

所述丝杆导轨夹紧机构包括丝杆电机（21）、丝杆（22）、左侧滑块（231）、左侧夹紧导轨（241）、左侧偏转舵机（251）、左侧摩擦轮驱动电机（261）、左侧摩擦轮（271）、右侧滑块（232）、右侧夹紧导轨（242）、右侧偏转舵机（252）、右侧摩擦轮驱动电机（262）、右侧摩擦轮（272）。所述丝杆（22）通过轴承支座安装在下部分机架（12）上，而所述丝杆电机（21）固定安装在下部分机架（12）上，且所述丝杆电机（21）的驱动轴与丝杆（22）相固定。所述左侧夹紧导轨（241）设置于下部分机架（12）的左侧，所述左侧滑块（231）一端设置于左侧夹紧导轨（241）上，且所述左侧滑块（231）与左侧夹紧导轨（241）滑动连接，而所述左侧滑块（231）的另一端通过内螺纹与丝杆（22）螺纹连接。所述左侧偏转舵机（251）固定在左侧滑块（231）上，而所述左侧摩擦轮驱动电机（261）安装在左侧偏转舵机（251）的驱动轴上，而所述左侧摩擦轮（271）与左侧摩擦轮驱动电机（261）的驱动轴连接。所述右侧夹紧导轨（242）设置于下部分机架（12）的右侧，所述右侧滑块（232）一端设置于右侧夹紧导轨（242）上，且所述右侧滑块（232）与右侧夹紧导轨（242）滑动连接，而所述右侧滑块（232）的另一端通过内螺纹与丝杆（22）螺纹连接。所述右侧偏转舵机（252）固定在右侧滑块（232）上，而所述右侧摩擦轮驱动电机（262）安装在右侧偏转舵机（252）的驱动轴上，而所述右侧摩擦轮（272）与右侧摩擦轮驱动电机（262）的驱动轴连接，所述左侧滑块（231）的内螺纹的螺纹旋转方向与右侧滑块（232）的内螺纹的螺纹旋转方向相反；或者所述丝杆（22）上的螺纹分为两段，这两段的螺纹的螺纹旋转方向相反，而所述左侧滑块（231）的内螺纹与其中一段螺纹进行螺纹连接，而右侧滑块（232）的内螺纹与另外一段螺纹进行螺纹连接。

所述前夹紧机构包括前部舵机（31）、前部摩擦轮驱动电机（32）、前部摩擦轮（33），所述前部舵机（31）安装在下部分机架（12）的前侧上，而前部摩擦轮驱动电机（32）安装在前部舵机（31）的驱动轴上，而所述前部摩擦轮（33）与前部摩擦轮驱动电机（32）的驱动轴连接。

所述后下夹紧机构包括后部舵机一（411）、L形夹紧摆臂一（421）、后部摩擦轮悬架一（441）、后部摩擦轮驱动电机一（451）、后部摩擦轮一（461），所述后部舵机一（411）安装在下部分机架（12）的左侧后端，而所述L形夹紧摆臂一（421）一端与后部舵机一（411）驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架一（441）固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机一（451）固定安装在后部摩擦轮悬架一（441）上，而所述后部摩擦轮一（461）与后部摩擦轮驱动电机一（451）的驱动轴连接。所述后上夹紧机构包括后部舵机二（412）、L形夹紧摆臂二（422）、后部摩擦轮悬架二（442）、后部摩擦轮驱动电机二（452）、后部摩擦轮二（462），所述后部舵机二（412）安装在上部分机架（11）的右侧后端，而所述L形夹紧摆臂二（422）一端与后部舵机二（412）驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架二（442）固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机二（452）固定安装在后部摩擦轮悬架二（442）上，而所述后部摩擦轮二（462）与后部摩擦轮驱动电机二（452）的驱动轴连接。

进一步地：还包括预紧弹簧一（431）、预紧弹簧二（432）。所述预紧弹簧一（431）一端与L形夹紧摆臂一（421）直角拐弯处连接，另一端与下部分机架（12）的左侧后端连接。所述预紧弹簧二（432）与L形夹紧摆臂二（422）直角拐弯处连接，另一端与上部分机架（11）的右侧后端连接。

进一步地：还包括悬架合页一（471）、悬架合页二（472），所述悬架合页一（471）中的一个页片与后部摩擦轮悬架一（441）连接，另一个页片与L形夹紧摆臂一（421）连接，且所述后部摩擦轮一（461）位于后部摩擦轮悬架一（441）的一侧，而悬架合页一（471）位于后部摩擦轮悬架一（441）上与后部摩擦轮一（461）相对的另一侧。所述悬架合页二（472）中的一个页片与后部摩擦轮悬架二（442）连接，另一个页片与L形夹紧摆臂二（422）连接，且所述后部摩擦轮二（462）位于L形夹紧摆臂二（422）的一侧，而悬架合页二（472）位于后部摩擦轮悬架二（442）上与后部摩擦轮二（462）相对的另一侧。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

1） 不限于攀爬固定方向的柱子，在攀爬过程中有拐弯功能，可以爬行转弯的柱子。

2） 可攀爬长方形与圆形截面的柱子，而且柱子的倾斜角度不限。

3） 能适应变化横截面积大小的柱子，不限于某种固定尺寸的柱子。

4） 对于建筑中有部分嵌入墙面，只有部分露出墙面的竖直柱子可以爬行。

5） 能够悬挂在建筑的横上爬行。

6）带有自锁功能，在动力不足的情况下能够通过机械自锁减少安全隐患。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的后部轴侧视图。

图5为后夹紧机构。

图6为后夹紧机构局部俯视图。

图7为后夹紧机构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，如图1所示，包括上部分机架11、下部分机架12、上下部分连接柱13、上夹紧驱动单元、下夹紧驱动单元以及后夹紧机构，所述上部分机架11与下部分机架12通过上下部分连接柱13连接固定在一起，所述夹紧驱动单元的个数为两个，分别为上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，所述上夹紧驱动单元设置于上部分机架11上，而所述下夹紧驱动单元设置于下部分机架12上。所述后夹紧机构的个数为两个，分别为后下夹紧机构、后上夹紧机构，所述后下夹紧机构设置于下部分机架12的后侧，而所述后上夹紧机构设置于上部分机架11的后侧，如图1所示，上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，后下夹紧机构和后上夹紧机构结构都一样，只是安装的位置不一样。所述上夹紧驱动单元包括丝杆导轨夹紧机构、前夹紧机构。

所述丝杆导轨夹紧机构包括丝杆电机21、丝杆22、左侧滑块231、左侧夹紧导轨241、左侧偏转舵机251、左侧摩擦轮驱动电机261、左侧摩擦轮271、右侧滑块232、右侧夹紧导轨242、右侧偏转舵机252、右侧摩擦轮驱动电机262、右侧摩擦轮272。所述丝杆22通过轴承支座安装在下部分机架12上，而所述丝杆电机21固定安装在下部分机架12上，且所述丝杆电机21的驱动轴与丝杆22相固定。所述左侧夹紧导轨241设置于下部分机架12的左侧，所述左侧滑块231一端设置于左侧夹紧导轨241上，且所述左侧滑块231与左侧夹紧导轨241滑动连接，而所述左侧滑块231的另一端通过内螺纹与丝杆22螺纹连接。所述左侧偏转舵机251固定在左侧滑块231上，而所述左侧摩擦轮驱动电机261安装在左侧偏转舵机251的驱动轴上，而所述左侧摩擦轮271与左侧摩擦轮驱动电机261的驱动轴连接。所述右侧夹紧导轨242设置于下部分机架12的右侧，所述右侧滑块232一端设置于右侧夹紧导轨242上，且所述右侧滑块232与右侧夹紧导轨242滑动连接，而所述右侧滑块232的另一端通过内螺纹与丝杆22螺纹连接。所述右侧偏转舵机252固定在右侧滑块232上，而所述右侧摩擦轮驱动电机262安装在右侧偏转舵机252的驱动轴上，而所述右侧摩擦轮272与右侧摩擦轮驱动电机262的驱动轴连接，所述左侧滑块231的内螺纹的螺纹旋转方向与右侧滑块232的内螺纹的螺纹旋转方向相反。或者所述丝杆22上的螺纹分为两段，这两段的螺纹的螺纹旋转方向相反，而所述左侧滑块231的内螺纹与其中一段螺纹进行螺纹连接，而右侧滑块232的内螺纹与另外一段螺纹进行螺纹连接。

所述前夹紧机构包括前部舵机31、前部摩擦轮驱动电机32、前部摩擦轮33，所述前部舵机31安装在下部分机架12的前侧上，而前部摩擦轮驱动电机32安装在前部舵机31的驱动轴上，而所述前部摩擦轮33与前部摩擦轮驱动电机32的驱动轴连接。

所述后下夹紧机构包括后部舵机一411、L形夹紧摆臂一421、预紧弹簧一431、后部摩擦轮悬架一441、后部摩擦轮驱动电机一451、后部摩擦轮一461、悬架合页一471，所述后部舵机一411安装在下部分机架12的左侧后端，而所述L形夹紧摆臂一421一端与后部舵机一411驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架一441固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机一451固定安装在后部摩擦轮悬架一441上，而所述后部摩擦轮一461与后部摩擦轮驱动电机一451的驱动轴连接。所述预紧弹簧一431一端与L形夹紧摆臂一421直角拐弯处连接，另一端与下部分机架12的左侧后端连接。所述悬架合页一471中的一个页片与后部摩擦轮悬架一441连接，另一个页片与L形夹紧摆臂一421连接，且所述后部摩擦轮一461位于后部摩擦轮悬架一441的一侧，而悬架合页一471位于后部摩擦轮悬架一441上与后部摩擦轮一461相对的另一侧。另外，在下部分机架12上设置有L形夹紧摆臂一421旋转到极限位置的限位块一。

所述后上夹紧机构包括后部舵机二412、L形夹紧摆臂二422、预紧弹簧二432、后部摩擦轮悬架二442、后部摩擦轮驱动电机二452、后部摩擦轮二462、悬架合页二472，所述后部舵机二412安装在上部分机架11的右侧后端，而所述L形夹紧摆臂二422一端与后部舵机二412驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架二442固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机二452固定安装在后部摩擦轮悬架二442上，而所述后部摩擦轮二462与后部摩擦轮驱动电机二452的驱动轴连接。所述预紧弹簧二432与L形夹紧摆臂二422直角拐弯处连接，另一端与上部分机架11的右侧后端连接。所述悬架合页二472中的一个页片与后部摩擦轮悬架二442连接，另一个页片与L形夹紧摆臂二422连接，且所述后部摩擦轮二462位于L形夹紧摆臂二422的一侧，而悬架合页二472位于后部摩擦轮悬架二442上与后部摩擦轮二462相对的另一侧，另外，在上部分机架11上设置有L形夹紧摆臂二422旋转到极限位置的限位块二。

使用时，对丝杆电机21通电，通过丝杆电机21的驱动轴旋转带动丝杆22转动，由于所述左侧滑块231的内螺纹的螺纹旋转方向与右侧滑块232的内螺纹的螺纹旋转方向相反。或者所述丝杆22上的螺纹分为两段，这两段的螺纹的螺纹旋转方向相反，而所述左侧滑块231的内螺纹与其中一段螺纹进行螺纹连接，而右侧滑块232的内螺纹与另外一段螺纹进行螺纹连接，丝杆22正向转动时，左侧滑块231、右侧滑块232相向运动，缩小左侧滑块231、右侧滑块232之间的间距，而左侧滑块231运动时，是沿左侧夹紧导轨241运动，右侧滑块232运动时，是沿右侧夹紧导轨242移动； 由于左侧偏转舵机251固定在左侧滑块231上，而所述左侧摩擦轮驱动电机261安装在左侧偏转舵机251的驱动轴上，而所述左侧摩擦轮271与左侧摩擦轮驱动电机261的驱动轴连接，因此左侧滑块231移动时，带动左侧偏转舵机251移动，进而带动左侧摩擦轮驱动电机261移动，最终带动左侧摩擦轮271移动，同理，右侧滑块232移动时，最终带动右侧摩擦轮272移动。因此左侧滑块231、右侧滑块232之间的间距的缩小，进而使得左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272之间的间距的缩小。由于柱子（梁）5位于左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272之间，因此左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272之间的间距的缩小，可以使得左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272更好的抱紧柱子（梁）5。而丝杆22逆向转动时，左侧滑块231、右侧滑块232背离运动，扩大左侧滑块231、右侧滑块232之间的间距，进而扩大左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272之间的间距。而丝杆22正向（正时针）旋转缩小间距、逆向旋转扩大间距，取决于丝杆22与左侧滑块231、右侧滑块232之间的螺纹方向。因此对于断面不同大小的柱子（梁）5，只需要通过丝杆电机21转动丝杆22 ，调节左侧滑块231、右侧滑块232之间的间距，进而调节左侧摩擦轮271、右侧摩擦轮272之间的间距，使得本机器人能够适应不同尺寸的柱子5，并从两侧抱紧柱子，而后攀爬。

由于左侧偏转舵机251固定在左侧滑块231上，而所述左侧摩擦轮驱动电机261安装在左侧偏转舵机251的驱动轴上，而所述左侧摩擦轮271与左侧摩擦轮驱动电机261的驱动轴连接，因此，左侧偏转舵机251通过驱动轴转动，带动左侧摩擦轮驱动电机261的旋转，进而带动左侧摩擦轮271的旋转，因此，左侧摩擦轮271可绕左侧偏转舵机251机轴（驱动轴）旋转，同理，右侧摩擦轮272可绕右侧偏转舵机252机轴旋转，前部摩擦轮33可绕前部舵机31机轴旋转，后部摩擦轮一461可绕后部舵机一411机轴旋转，后部摩擦轮二462可绕后部舵机二412旋转。

由于本发明包括上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，后下夹紧机构和后上夹紧机构，因此，在同一侧面上有上下两个摩擦轮，形成一个摩擦轮组，由于摩擦轮可绕舵机机轴旋转，因此通过舵机可将同一侧的摩擦轮旋转互成一定的夹角。

一、紧抱、自锁、拐弯

1）紧抱

左右两侧面上的摩擦轮组不仅可以平行于柱子中轴线方向，而且可以在舵机的带动下与柱子中轴线产生一定的偏角。当上下部分侧面摩擦轮组方向一致并且侧面摩擦轮组方向与爬行方向呈锐角时，会产生垂直于柱子中轴线并沿前后方向的分速度，可最大程度得抱紧柱子。随着抱紧程度提升，前部摩擦轮受到的柱子前部压力也提升，该压力大小可通过前部摩擦轮的驱动电机所通过的电流大小反映。当电流大小超过所设范围时，反馈到侧面摩擦轮组的偏转舵机，从而改变偏转舵机的偏转角度，改变抱紧程度。

2）自锁

当上下部分侧面摩擦轮组方向不一致时，即同一侧面上的上下两个摩擦轮存在一定角度的夹角时，上下两个摩擦轮的转动方向不一致，因此不能移动，即进入自锁状态，此时机器人不能前进或者后退。

3）拐弯

可调节上下两个部分的摩擦轮的方向，满足柱子拐弯的角度方向，从而达到拐弯的目的。

二、预紧夹紧

由于设置有后下夹紧机构、后上夹紧机构，机器人上下部分各有一个，由于后下夹紧机构包括后部舵机一411安装在下部分机架12的左侧后端，而所述L形夹紧摆臂一421一端与后部舵机一411驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架一441固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机一451固定安装在后部摩擦轮悬架一441上，而所述后部摩擦轮一461与后部摩擦轮驱动电机一451的驱动轴连接。所述悬架合页一471中的一个页片与后部摩擦轮悬架一441连接，另一个页片与L形夹紧摆臂一421连接，且所述后部摩擦轮一461位于后部摩擦轮悬架一441的一侧，而悬架合页一471位于后部摩擦轮悬架一441上与后部摩擦轮一461相对的另一侧，使用时，后部舵机一411驱动轴旋转，带动L形夹紧摆臂一421绕后部舵机一411驱动轴旋转，由于后部摩擦轮驱动电机一451、后部摩擦轮一461安装在L形夹紧摆臂一421的另一端，进而带动后部摩擦轮一461绕后部舵机一411驱动轴旋转，使得后部摩擦轮一461远离柱子5，同理，后部舵机二412驱动轴旋转，使得后部摩擦轮二462远离柱子5。另外，所述预紧弹簧一431一端与L形夹紧摆臂一421直角拐弯处连接，另一端与下部分机架12的左侧后端连接。所述预紧弹簧二432与L形夹紧摆臂二422直角拐弯处连接，另一端与上部分机架11的右侧后端连接。因此，后部摩擦轮一461靠近柱子5时，可通过预紧弹簧一431进行预紧，使得后部摩擦轮一461与柱子5更好的贴合，同理，预紧弹簧二432使得后部摩擦轮二462与柱子5更好的贴合。

1)当柱子有部分嵌入墙面内，只有部分柱子露出墙面外时，可把L形夹紧摆臂通过舵机，旋转到机器人两侧，L形夹紧摆臂上的摩擦轮不参与攀爬，此为夹紧摆臂的状态一。

2)当柱子没有嵌入墙面内的部分时，可把L形夹紧摆臂（夹紧摆臂）通过舵机，旋转到直至后部摩擦轮抱紧柱子，由于后部摩擦轮上装有摩擦轮悬架，此为夹紧摆臂的状态二，可适应因柱子尺寸变化而产生的影响。

在夹紧摆臂上有一弹簧钩，通过夹紧弹簧，连接到机器人机架上。当夹紧摆臂处于状态一时，夹紧摆臂处于敞开状态，通过该夹紧弹簧可防止夹紧摆臂的左右摆动；当需要使夹紧摆臂从状态一装换至状态二时，只需控制夹紧舵机轻微摆动夹紧摆臂，摆臂可在夹紧弹簧的大弹力作用下迅速抱紧柱子。

如图7所示，直线MA、MB、MC即图6所示的夹紧弹簧简化图，OA、OB、OC即图6所示的L形夹紧摆臂的简化图，O点即代表舵机的转轴，A、B、C点代表夹紧摆臂与弹簧的铰接处的节点。M点代表弹簧与机架的铰接节点。Ｑ为限位块。夹紧摆臂OB可绕O点自由旋转，其运动轨迹如图虚线圆所示，当M、O、B三点共线时，弹簧MB被拉伸最长，受力最大，当B点处于MOB连线的左边任一点A点或者右边C点时，弹簧长度总小于ＭＢ，即由几何关系易证明ＭＡ<ＭＢ且ＭＣ<ＭＢ。所以当节点在Ｂ点之外的圆弧上移动时，弹簧受力总小于在Ｂ点时。根据能量理论，可知当弹簧处于ＭＯＢ时，是临界稳定，只要有一定初速度，弹簧都会随机偏向两边。所以在正常使用时，该装置有两种状态，当弹簧ＭＢ偏到Ｃ点时，即摩擦轮抱紧梁，当弹簧ＭＢ偏向Ａ点时，由于左边有限位装置Ｑ，由因为受弹簧拉力，此时夹紧摆臂紧贴限位装置不动，即不需要使用夹紧装置时夹紧摆臂所处状态。

舵机选用大功率舵机，所有直流电机选用545直流电机，机器人底板以及其他夹紧摆臂、垫块等零件采用铝材，摩擦轮采用市面上普通的摩擦轮。丝杆直径8mm，丝杆的一半长度为左旋，一半长度为右旋。合页以及摩擦轮悬架采用市面上的普通款。

首先根据所攀爬的杆尺寸、形状，控制丝杆，推动导轨滑块带动侧面摩擦轮组使侧面摩擦轮组抱紧柱子。若柱子有部分嵌入墙面，则使后部夹紧摆臂处于状态一，即敞开状态。通过控制侧面摩擦轮组的偏转舵机以控制侧面摩擦轮组的摆角，通过检测前部摩擦轮驱动电机的电流大小反馈，再调整侧面摩擦轮组的摆角大小，使机器人始终紧抱柱子爬行。

当柱子没有嵌入墙面内的部分，则控制后部的夹紧摆臂，使其上的后部摩擦轮紧抱柱子。通过后部的夹紧弹簧夹紧，以及侧面的摩擦轮组夹紧，使机器人紧紧抱紧柱子。

当遇到柱子拐弯时，可控制上下部分的侧面摩擦轮组的方向，使上下两摩擦轮组产生一定的夹角，完成拐弯。

当爬行在悬梁上时，通过侧面摩擦轮组的摆角可达到自锁以及更好得夹紧效果，提高通过安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，其特征在于：包括上部分机架（11）、下部分机架（12）、上下部分连接柱（13）、夹紧驱动单元以及后夹紧机构，所述上部分机架（11）与下部分机架（12）通过上下部分连接柱（13）连接固定在一起，所述夹紧驱动单元的个数为两个，分别为上夹紧驱动单元和下夹紧驱动单元，所述上夹紧驱动单元设置于上部分机架（11）上，而所述下夹紧驱动单元设置于下部分机架（12）上；所述后夹紧机构的个数为两个，分别为后下夹紧机构、后上夹紧机构，所述后下夹紧机构设置于下部分机架（12）的后侧，而所述后上夹紧机构设置于上部分机架（11）的后侧；所述上夹紧驱动单元包括丝杆导轨夹紧机构、前夹紧机构；

所述丝杆导轨夹紧机构包括丝杆电机（21）、丝杆（22）、左侧滑块（231）、左侧夹紧导轨（241）、左侧偏转舵机（251）、左侧摩擦轮驱动电机（261）、左侧摩擦轮（271）、右侧滑块（232）、右侧夹紧导轨（242）、右侧偏转舵机（252）、右侧摩擦轮驱动电机（262）、右侧摩擦轮（272）；所述丝杆（22）通过轴承支座安装在下部分机架（12）上，而所述丝杆电机（21）固定安装在下部分机架（12）上，且所述丝杆电机（21）的驱动轴与丝杆（22）相固定；所述左侧夹紧导轨（241）设置于下部分机架（12）的左侧，所述左侧滑块（231）一端设置于左侧夹紧导轨（241）上，且所述左侧滑块（231）与左侧夹紧导轨（241）滑动连接，而所述左侧滑块（231）的另一端通过内螺纹与丝杆（22）螺纹连接；所述左侧偏转舵机（251）固定在左侧滑块（231）上，而所述左侧摩擦轮驱动电机（261）安装在左侧偏转舵机（251）的驱动轴上，而所述左侧摩擦轮（271）与左侧摩擦轮驱动电机（261）的驱动轴连接；所述右侧夹紧导轨（242）设置于下部分机架（12）的右侧，所述右侧滑块（232）一端设置于右侧夹紧导轨（242）上，且所述右侧滑块（232）与右侧夹紧导轨（242）滑动连接，而所述右侧滑块（232）的另一端通过内螺纹与丝杆（22）螺纹连接；所述右侧偏转舵机（252）固定在右侧滑块（232）上，而所述右侧摩擦轮驱动电机（262）安装在右侧偏转舵机（252）的驱动轴上，而所述右侧摩擦轮（272）与右侧摩擦轮驱动电机（262）的驱动轴连接，所述左侧滑块（231）的内螺纹的螺纹旋转方向与右侧滑块（232）的内螺纹的螺纹旋转方向相反；或者所述丝杆（22）上的螺纹分为两段，这两段的螺纹的螺纹旋转方向相反，而所述左侧滑块（231）的内螺纹与其中一段螺纹进行螺纹连接，而右侧滑块（232）的内螺纹与另外一段螺纹进行螺纹连接；

所述前夹紧机构包括前部舵机（31）、前部摩擦轮驱动电机（32）、前部摩擦轮（33），所述前部舵机（31）安装在下部分机架（12）的前侧上，而前部摩擦轮驱动电机（32）安装在前部舵机（31）的驱动轴上，而所述前部摩擦轮（33）与前部摩擦轮驱动电机（32）的驱动轴连接；

所述后下夹紧机构包括后部舵机一（411）、L形夹紧摆臂一（421）、后部摩擦轮悬架一（441）、后部摩擦轮驱动电机一（451）、后部摩擦轮一（461），所述后部舵机一（411）安装在下部分机架（12）的左侧后端，而所述L形夹紧摆臂一（421）一端与后部舵机一（411）驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架一（441）固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机一（451）固定安装在后部摩擦轮悬架一（441）上，而所述后部摩擦轮一（461）与后部摩擦轮驱动电机一（451）的驱动轴连接；所述后上夹紧机构包括后部舵机二（412）、L形夹紧摆臂二（422）、后部摩擦轮悬架二（442）、后部摩擦轮驱动电机二（452）、后部摩擦轮二（462），所述后部舵机二（412）安装在上部分机架（11）的右侧后端，而所述L形夹紧摆臂二（422）一端与后部舵机二（412）驱动轴固定连接，另一端与后部摩擦轮悬架二（442）固定连接，所述后部摩擦轮驱动电机二（452）固定安装在后部摩擦轮悬架二（442）上，而所述后部摩擦轮二（462）与后部摩擦轮驱动电机二（452）的驱动轴连接。

2.根据权利要求1所述摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，其特征在于：还包括预紧弹簧一（431）、预紧弹簧二（432）；所述预紧弹簧一（431）一端与L形夹紧摆臂一（421）直角拐弯处连接，另一端与下部分机架（12）的左侧后端连接；所述预紧弹簧二（432）与L形夹紧摆臂二（422）直角拐弯处连接，另一端与上部分机架（11）的右侧后端连接。

3.根据权利要求1所述摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，其特征在于：还包括悬架合页一（471）、悬架合页二（472），所述悬架合页一（471）中的一个页片与后部摩擦轮悬架一（441）连接，另一个页片与L形夹紧摆臂一（421）连接，且所述后部摩擦轮一（461）位于后部摩擦轮悬架一（441）的一侧，而悬架合页一（471）位于后部摩擦轮悬架一（441）上与后部摩擦轮一（461）相对的另一侧；所述悬架合页二（472）中的一个页片与后部摩擦轮悬架二（442）连接，另一个页片与L形夹紧摆臂二（422）连接，且所述后部摩擦轮二（462）位于L形夹紧摆臂二（422）的一侧，而悬架合页二（472）位于后部摩擦轮悬架二（442）上与后部摩擦轮二（462）相对的另一侧。

4.根据权利要求1所述摩擦轮行进式的带自锁功能的全方向可转弯攀爬机器人，其特征在于：在下部分机架（12）上设置有L形夹紧摆臂一（421）旋转到极限位置的限位块一；在上部分机架（11）上设置有L形夹紧摆臂二（422）旋转到极限位置的限位块二。