CN110466637B - 单轴驱动的四足全方位攀爬机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人，其包括驱动装置、吸附装置、可伸缩腿装置、机箱及转向装置。机箱固定在驱动装置上，驱动装置两端各连接一个转向装置，转向装置通过螺栓固定在可伸缩腿装置上，可伸缩腿装置末端与吸附装置连接。驱动装置用于带动本体支架进行移动，吸附装置提供约束四足自由移动的摩擦力，可伸缩式四腿装置可实现越障功能，配合由微型轴承构成的转向装置可实现整体的转向运动。该机器人与传统四足机器人相比，在光滑表面运动时仅仅需要一个主动自由度就能够在平面上任意方向以任意速度移动。本发明解决了能源利用率低、机器本体质量过重、灵活度差、越障性能差等问题。

Description

单轴驱动的四足全方位攀爬机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人及其控制方法，属于特种机器人领域。

背景技术

目前，攀爬机器人在石油化工、建筑清洁、船舶修造、消防灭火等领域有着广泛应用，能把人类工作从高空等危险壁面作业环境中解放出来，同时还可以大幅度的提高社会生产效率，但是攀爬机器人在面对吸附表面环境较为复杂时，对移动机器人的环境适应性有了更高的要求，而且攀爬机器人在同等电量的情况下，将能源利用率提高也是至关重要的。

攀爬机器人是移动机器人的一个重要分支，是一种能够工作在竖直、倾斜壁面甚至是倒悬壁面的特种机器人，它可以携带相关的作业工具，完成特定的工作任务，是一种融合了机械、控制、传感器等技术并满足特定应用条件的特种作业机器人。

常用的吸附方式有负压式吸附、真空式吸附、磁吸附式、推力式吸附、仿生式吸附、复合式吸附。负压吸附式具有对壁面的材料、形式适应性强等优点，但是其工作效率低，噪声大，体积大且对壁面平整度要求较大，而真空式吸附又有对壁面形状适应性差的缺点。推力式吸附虽然具有壁面适应性强，越障能力强的优点，但是功耗大，效率低，控制复杂。磁吸附式虽然只能应用到导磁壁面上，但是具有吸附力大、负载能力强、壁面适应性强等优点。

攀爬机器人要能够正常的工作，必须具有两大基本能力：壁面吸附能力与壁面移动能力。壁面吸附能力要求机器人不论在何种工作状态都能够吸附在工作壁面上，壁面移动能力则要求机器人在吸附工作壁面的同时还必须具有一定的壁面移动能力。良好的吸附条件要求具有尽可能大的吸附力，良好的壁面移动能力要求机器人尽可能受到较小的吸附阻力的影响。对于履带式和轮式攀爬机器人来讲，在壁面上的吸附能力与移动能力是相互矛盾、相互制约的。

中国专利文献CN201810579078.1所公开的一种多自由度四足仿生机器人，包括躯干和四个下肢，四个下肢均匀对称地分布在躯干下方的四角，躯干包括六自由度并联机构和四个驱动单元，六自由度并联机构的两端各设两个驱动单元，六自由度并联机构包括相互平行设置的动平台和静平台，在动平台上固定有六个杆件电机，在杆件电机和静平台之间连接有六根杆件，该发明六自由度并联机构有助于机器人姿态的调整和运动路径的合理规划，能有效提高腿式机器人对复杂地形的适应能力、抗干扰能力和行走稳定性，但该发明所需驱动单元较多，不易控制。

中国专利文献CN200910051130.7所公开的一种单驱动四足步行机器人，电机由传动元件驱动前、后两根平行配置的转轴，转轴的左右两端分别固定连接曲柄。车身安装四个单腿，单腿由一个曲柄摆杆机构与交叉平行的四边形串联铰接而成，该发明加大了机器人行走步距和步高，便于抬腿迈步，能调节行走步距和抬腿角度，但该发明不能灵活的实现转向功能。

因此，亟需在现有的攀爬机器人基础上研制出一种吸附能力强但又不约束移动能力，功耗低，灵活度高，具有一定越障能力的攀爬机器人，以满足复杂任务的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运动副数目低、结构简单、功耗低、易操作，能在工作表面上灵活移动，且具有一定越障能力的攀爬机器人。

一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人，其包括驱动装置、可伸缩腿装置、转向装置、吸附装置和机箱，所述驱动装置包括电动推杆、稳定连接件和电机套筒，所述电动推杆与所述电机套筒同轴线配合组成移动副，作为单轴驱动，所述稳定连接件包括第一稳定连接件和第二稳定连接件，分别固定于所述电机套筒的两端，所述第一稳定连接件和所述第二稳定连接件分别与所述机箱的两端底部相连；所述转向装置包括轴承底座和转向连接件，所述轴承底座和所述转向连接件相互配合以形成可转动连接，所述驱动装置的两端分别与所述转向连接件同轴线相连，所述转向连接件为L型筒件，所述轴承底座与所述可伸缩腿装置相固连；所述可伸缩腿装置包括机体支架、辅助电推杆和电机套，所述机体支架的两端分别垂直连接有所述辅助电推杆，所述辅助电推杆与所述电机套固连，所述电机套与所述吸附装置相连；所述吸附装置包括菱形轴承、吸附连接件和电磁铁，所述菱形轴承与所述吸附连接件的上表面相连，所述电磁铁与所述吸附连接件的下表面相连；所述机箱内部安装有电源、单片机、电磁继电器、电机驱动模块和电源控制模块，所述电源通过电源线与所述电源控制模块连接，所述电源控制模块的数量为三个，分别为所述单片机、所述电机驱动模块和所述电磁继电器提供不同的所需电压，所述单片机通过信号线分别与所述电磁继电器、所述电机驱动模块连接，以输出工作指令；所述可伸缩腿装置与所述轴承底座的数量均为两个，所述辅助电推杆的数量为四个，包括第一辅助电推杆、第二辅助电推杆、第三辅助电推杆和第四辅助电推杆，各辅助电推杆间相互平行设置，作为机器人的四足，通过控制各辅助电推杆的伸长量，能实现移动、转动及攀爬。

优选地，所述电机驱动模块包括第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块，所述第一电机驱动模块中的M1引脚驱动所述电动推杆，所述第二电机驱动模块中的M1、M2引脚分别控制所述第一辅助电推杆和所述第二辅助电推杆，所述第三电机驱动模块中的M1、M2引脚分别控制所述第三辅助电推杆和所述第四辅助电推杆。

优选地，所述电磁继电器包括第一电磁继电器开关、第二电磁继电器开关、第三电磁继电器开关和第四电磁继电器开关，所述电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁，各电磁铁的侧面均设有电线，所述电磁继电器的I/O口分别与所述电磁铁的电线一一对应相连，以控制所述电磁铁的得电与断电；所述机体支架上设有防脱落安全环，所述防脱落安全环在工作时与绳索连接，以起到保护作用，所述电源安装在电源槽内，通过防脱落栏实现固定。

优选地，所述单片机通过控制所述电机驱动模块，能改变所述电推杆和所述辅助电推杆的工作状态，从而实现所述驱动装置和所述可伸缩腿装置的协调配合；所述单片机通过控制所述电磁继电器，能改变所述电磁铁的通断电模式，进而改变所述吸附装置的工作状态；同时结合所述转向装置实现机器人的旋转、移动及越障，驱动数量少，控制简便。

优选地，机器人的顺时针旋转包括以下步骤：S1、由所述单片机控制，使所述辅助电推杆均处于伸长状态且所述吸附装置均吸附在工作平面，在此状态下，机器人能进行转向运动；S2、通过改变所述第一电磁铁为断电状态，使与所述第一辅助电推杆相连的吸附装置脱离工作平面，通过改变所述第一电磁继电器开关为常开状态，使所述第一辅助电推杆收缩；S3、保持其它电磁继电器和电磁铁的状态不变，使所述电推杆伸长，机器人第一侧的可伸缩腿装置实现顺时针旋转；S4、通过改变所述第一电磁继电器开关为常闭状态，使所述第一辅助电推杆伸长，通过改变所述第一电磁铁为通电状态，使与所述第一辅助电推杆相连的吸附装置吸附在工作平面上；S5、通过改变所述第四电磁铁为断电状态，使与所述第四辅助电推杆相连的吸附装置脱离工作平面，通过改变所述第四电磁继电器开关为常开状态，使所述第四辅助电推杆收缩；S6、保持其它电磁继电器和电磁铁的状态不变，使所述电推杆收缩，机器人第二侧的可伸缩腿装置实现顺时针旋转；S7、通过改变所述第四电磁继电器开关为常闭状态，使所述第四辅助电推杆伸长，通过改变所述第四电磁铁为通电状态，使与所述第四辅助电推杆相连的吸附装置吸附在工作平面上。

优选地，机器人顺时针旋转的最大角度为α_顺为：

在旋转过程中，机器人整体前进的距离为L_顺为：

其中，机体的原始长度为l，机体的宽度为d，驱动机构电动推杆的伸长量为l_ex。

本发明相对于现有技术具有以下有益技术效果：

(1)、传统的足式机器人至少需要12个电机才可以实现自身的旋转、移动及越障等工作，而本专利所发明的攀爬机器人仅仅需要5个电机就可以实现自身的旋转、移动及越障等工作，自由度数目的降低，可以有效提高机器人的结构刚度，而且在工作表面平整的工况中仅仅需要一个主动驱动就可以灵活的在进行工作；

(2)、传统攀爬机器人在工作时，电机不仅仅需要克服自身的重量进行工作，还需要克服吸附装置产生的摩擦力及脱离表面时的巨大扭矩力进行工作。对此来讲，在壁面上的吸附能力与移动能力是相互矛盾、相互制约的。本专利所发明的机器人，主动驱动无需克服机体质量进行工作，吸附装置所提供的摩擦力仅仅用于防止机器人在工作中的脱落，不会产生对移动有影响的阻力；

(3)、机体的机箱永远与工作表面保持水平，结合更少的自由度数目，使得运动学更加简单，便于实时控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面以磁吸附为例将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明攀爬机器人的结构示意图；

图2是本发明吸附装置的结构示意图；

图3是本发明可伸缩腿装置结构示意图；

图4是本发明转向装置的结构示意图；

图5是本发明驱动装置的结构示意图；

图6是本发明机箱立体结构示意图；

图7是本发明机箱主视结构示意图；

图8(a)-图8(d)分别是本发明左侧的可伸缩腿装置顺时针旋转的过程示意图；

图9(a)-图9(d)分别是本发明右侧的可伸缩腿装置顺时针旋转的过程示意图；

图10(a)-图10(d)分别是本发明左侧的可伸缩腿装置逆时针旋转的过程示意图；

图11(a)-图11(d)分别是本发明右侧的可伸缩腿装置逆时针旋转的过程示意图。

附图标记：

100-机箱；200-转向装置；300-可伸缩腿装置；400-吸附装置；500-驱动装置；

1-M3螺栓；2-菱形轴承；3-吸附连接件；4-M3螺母；5-电线；6-M4螺栓；7-电机套；8-防脱落安全环；9-机体支架；10-轴承底座；11-转向连接件；12-电动推杆；13-稳定连接件；14-电机套筒；15-M6螺栓；16-电源；17-电源槽；18-防脱落栏；19-M5螺栓；20-单片机；21-开关；22-第一电机驱动模块；23-第二电机驱动模块；24-第三电机驱动模块；25-电磁继电器；26-第一电磁继电器开关；27-第二电磁继电器开关；28-第三电磁继电器开关；29-第四电磁继电器开关；30-电源控制模块；31-第一辅助电推杆；32-第二辅助电推杆；33-第三辅助电推杆；34-第四辅助电推杆；35-第一电磁铁；36-第二电磁铁；37-第三电磁铁；38-第四电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人，以解决现有技术存在的问题。为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面以磁吸附方式为例，结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人，如图1所示，包括机箱100、转向装置200、可伸缩腿装置300、吸附装置400和驱动装置500。

如图1所示，机箱100底部与驱动装置500相连，驱动装置500的两端分别与转向装置200相连，两个转向装置200分别与可伸缩腿装置300相连，两个可伸缩腿装置300分别与吸附装置400相连。

如图1和图5所示，驱动装置500包括电动推杆12、稳定连接件13、电机套筒14和M6螺栓15。稳定连接件13包括第一稳定连接件和第二稳定连接件，第一稳定连接件和第二稳定连接件分别通过M6螺栓15固定在电机套筒14的两端，机箱100通过第一稳定连接件和第二稳定连接件固定在电机套筒14上。机体中共一个驱动装置500，电动推杆12首尾两端各与一个转向装置200相连，电动推杆12是机体的动力来源，机体的移动和转向直接来源于电动推杆12的伸缩。一般的，当电动推杆12的伸长量与回缩量相同时机体实现直线运动，当电动推杆12的伸长量与回缩量不同时机体实现转向运动。传统的四足机器人至少需要12个电机才可以实现自身的旋转、移动及越障等工作，而本专利所发明的攀爬机器人仅仅需要1个电动推杆12和4个辅助电推杆总共5个电机就可以实现自身的旋转、移动及越障等工作，自由度数目的降低，可以有效提高机器人的结构刚度，而且在工作表面平整的工况中仅仅需要一个主动驱动就可以灵活的在进行工作；

如图1、图2和图3所示，一个机体中共有四个吸附装置400，四个吸附装置400均通过电机套7连接在四个辅助电推杆的末端，吸附装置400包括M3螺栓1、菱形轴承2、吸附连接件3、M3螺母4、电线5和第二电磁铁36，菱形轴承2和第二电磁铁36通过吸附连接件3依靠M3螺栓1和M3螺母4固定在一起。吸附装置400可通过电流来产生磁力，且每个吸附装置400都有一个由菱形轴承2与电机套7构成的转向运动副，为机体提供在特殊工作环境中所需要的吸附能力，用于保证机器人在工作过程中不脱落。

如图3所示，一个机体包括两个结构相同的可伸缩腿装置300，每个可伸缩腿装置300包括两个辅助电推杆、两个电机套7、一个机体支架9以及若干个M4螺栓6。左侧的可伸缩腿装置300包括第一辅助电推杆31和第二辅助电推杆32，右侧的可伸缩腿装置300包括第三辅助电推杆33和第四辅助电推杆34。各辅助电推杆以电机作为动力，将电机转动转化为电推杆的移动伸缩，同时，为节约空间，电机与辅助电推杆并排相连，中间通过齿轮传递动力。以右侧的可伸缩腿装置300为例，第三辅助电推杆33和第四辅助电推杆34通过M4螺栓6对称固定在机体支架9上，第三辅助电推杆33和第四辅助电推杆34末端分别连接一个电机套7。机体支架9上设有防脱落安全环8，机器人在工作时通过防脱落安全环8与绳索连接，防止工作时脱落。可伸缩腿装置300的设计能便于机器人跨越焊缝等障碍物。

如图1和图4所示，转向装置200包括带底座轴承10和转向连接件11。带底座轴承10固定在机体支架9上，转向连接件11与电动推杆12连接，机体中共两个转向装置200，转向装置200提供机器人整体的转向及其前进的移动能力，机体前后对称分布两个机体转向装置200。

如图1、图6和图7所示，机箱100包括电源16、电源槽17、防脱落栏18、若干M5螺栓19、单片机20、开关21、电机驱动模块、电磁继电器25和三个电源控制模块30。电机驱动模块数量为三个，依次为第一电机驱动模块22、第二电机驱动模块23和第三电机驱动模块24，电源16安装在电源槽17内，由防脱落栏18固定住，防止电源16脱落，电源16为整个机器人提供所需要的能源。电磁继电器25为四通道电磁继电器，其中第一电磁继电器开关26、第二电磁继电器开关27、第三电磁继电器开关28、第四电磁继电器开关29的I/O口分别与吸附装置400的第一电磁铁35、第二电磁铁36、第三电磁铁37和第四电磁铁38连接，控制它们得电和断电。电机驱动模块类型为L298N，第一电机驱动模块22中的M1引脚驱动电动推杆12，第二电机驱动模块23中的M1、M2引脚分别控制第一辅助电推杆31和第二辅助电推杆32，第三电机驱动模块24中的M1、M2引脚分别控制第三辅助电推杆33和第四辅助电推杆34。三个电源控制模块30分别为单片机20、电机驱动模块和电磁继电器25提供不同的所需要的电压。单片机20选用Arduino UNO R3，通过信号线与第一电机驱动模块22、第二电机驱动模块23、第三电机驱动模块24和电磁继电器25连接，向它们输出保证机器人正常工作的指令。开关21通过电源线与电源16相连，控制电源16在机器人运动时提供所需要的电能和在不运动时不提供电能。

通过控制驱动装置500的伸缩量能够控制机体的移动方向及移动的步态长度，机体的原始长度为l，电动推杆12最大缩回距离时，机体的长度为原始长度，机体的宽度为d，驱动机构电动推杆的伸长量为l_ex，缩回量为l_re，机体整体的前进距离为L，机体整体水平旋转距离为D，机体整体的转向角度为α，各个吸附装置400的转向角度为α_i，其中：i＝1，2，3，4。

当机体前后移动时，l_ex1为可伸缩装置300绕吸附装置400顺时针旋转时的伸长量，l_ex2为可伸缩装置300绕吸附装置400逆时针旋转时的伸长量，l_re3为可伸缩装置300绕吸附装置400顺时针旋转时的缩回量，l_re4为可伸缩装置300绕吸附装置400逆时针旋转时的缩回量。

其中：

l_ex＝l_ex1+l_ex2 (1-1)

l_re＝l_re1+l_re2 (1-2)

优选的，机体整体前进距离L，整体旋转角度为α，整体水平旋转距离D时有以下各个参数之间的关系：

机体中各个吸附装置400旋转的角度α_i与电动推杆12伸长量l_ex的关系为：

α₄＝α₂ (1-4)

α₁＝α₂ (1-5)

α₃＝α₁ (1-6)

机体整体的旋转角度α与伸长量l_ex的关系为：

机体整体的伸长量L与电动推杆12伸长量l_ex的关系为：

l_ex2＝l_ex1 (1-8)

L＝(l+l_ex1+l_ex2)cos(α)-l (1-9)

机体整体的水平旋转距离D与电动推杆12伸长量l_ex的关系为：

D＝l_ex-l_ex(α₂) (1-10)

当机体在前进或后退的过程中需要转向时，只需控制电动推杆12的伸长量与回缩量不同就能使机体实现转向运动，当机体的四个辅助电推杆都处于伸长状态时，可进行转向运动。顺时针转向过程为：第一电磁继电器开关26由常闭状态变为常开状态，第一电磁铁35断电，第一辅助电推杆31缩回到最小位置，电动推杆12伸长但不要伸到最大位置，第一电磁继电器开关26由常开状态变为常闭状态，第一辅助电推杆31伸长到到最大位置，第一电磁铁35得电吸附在导磁材料表面；第四电磁继电器开关29由常闭状态变为常开状态，第四电磁铁38断电，且第四辅助电推杆34缩回到最小位置，电动推杆12缩回最小状态，第四辅助电推杆34伸长，第四电磁继电器开关29由常开状态变为常闭状态，第四电磁铁38通电，吸附在导磁材料壁面上，则此时整体前进的距离为L_顺，顺时针旋转的角度为α_顺。

逆时针转向与顺时针转向原理相同。

本发明装置实现前进动作的具体过程如下：

步骤S1：左侧的可伸缩腿装置300顺时针旋转

S11、工作时首先将第一辅助电推杆31、第二辅助电推杆32、第三辅助电推杆33与第四辅助电推杆34通电并伸长到最大位置，第一电磁继电器开关26、第二电磁继电器开关27、第三电磁继电器开关28、第四电磁继电器开关29为常闭状态，第一电磁铁35、第二电磁铁36、第三电磁铁37和第四电磁铁38通电后具有磁吸附力，然后将攀爬机器人放到导磁材料壁面上，此时机体状态如图8(a)所示。

S12、机器前进时，第二电磁铁36、第三电磁铁37和第四电磁铁38得电，第一电磁继电器开关26由常闭状态变为常开状态，第一电磁铁35断电，辅助电动推杆一31缩回到最小位置，此时机体状态如图8(b)所示；

S13、电动推杆12得电并向前伸长到最大距离停止，由于第二电磁铁36、第三电磁铁37和第四电磁铁38的吸附位置不变，在电动推杆12驱动下，左侧转向装置200中的带底座轴承10和转向连接件11发生相对转动，左侧的可伸缩腿装置300随之产生旋转，此时机体状态如图8(c)所示；

S14、如图8(d)所示，第一辅助电推杆31伸长到最大位置，当第一电磁铁35底部与导磁材料表面接触后，第一电磁继电器开关26由常开状态变为常闭状态，第一电磁铁35得电，吸附在导磁材料壁面上，如图9(a)所示。

通过S11～S14，机体左侧的可伸缩腿装置300实现顺时针旋转。

步骤S2：右侧的可伸缩腿装置300顺时针旋转

S21、第四电磁继电器开关28由常闭状态变为常开状态，第四电磁铁38断电并将第四辅助电推杆34缩回到最小距离，再将电动推杆12缩回到最小距离，机体的正视图位姿为图9(b)所示，此时俯视位姿如图9(c)所示；

S22、再将第四辅助电推杆34伸长到最大位置，第四电磁继电器开关28由常开状态变为常闭状态，第四电磁铁38通电，吸附在导磁材料壁面上，此时机体的位姿如图9(d)所示。

从而机体机体右侧的可伸缩腿装置300实现顺时针旋转。

步骤S3：左侧的可伸缩腿装置300逆时针旋转

S31、第二电磁继电器开关27由常闭状态变为常开状态，第二电磁铁36断电，第二辅助电推杆32缩回到最小位置，此时机体状态如图10(a)所示；

S32、电动推杆12伸长到最大位置，此时正视图位姿状态如图10(b)所示，机体俯视图位姿状态如图10(c)所示；

S33、然后第二辅助电推杆32伸长到最大位置，第二电磁继电器开关27由常开状态变为常闭状态，第二电磁铁36通电，吸附在导磁材料壁面上，此时机体的位姿如图10(d)所示。

通过S31～S33，机体的机体左侧的可伸缩腿装置300实现逆时针旋转。

步骤S4：右侧的可伸缩腿装置300逆时针旋转

S41、第三电磁继电器开关28由常闭状态变为常开状态，第三电磁铁37断电，且第三辅助电推杆33缩回，此时机体的位姿如图11(a)所示；

S42、电动推杆12缩回最小状态，此时机体的位姿如图11(b)所示；

S43、第三辅助电推杆33伸长，第三电磁继电器开关28由常开状态变为常闭状态，第三电磁铁37通电，吸附在导磁材料壁面上，此时机体的正视图位姿如图11(c)所示，机体的俯视图位姿如图11(d)所示。

通过S41～S43，机体的机体右侧的可伸缩腿装置300实现逆时针旋转。

上述S1→S2→S3→S4为机体前进时的动作过程。

机体后退时的动作过程、动作原理与机体前进时相同，只是辅助电推杆的动作顺序不同。

最后应说明的是：以上所述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种单轴驱动的四足全方位攀爬机器人的控制方法，所述四足全方位攀爬机器人包括驱动装置、转向装置、可伸缩腿装置、吸附装置和机箱，其特征在于：

所述驱动装置包括电动推杆、稳定连接件和电机套筒，所述电动推杆与所述电机套筒同轴线配合组成移动副以构成单轴驱动，所述稳定连接件包括第一稳定连接件和第二稳定连接件，分别固定于所述电机套筒的两端，所述第一稳定连接件和所述第二稳定连接件分别与所述机箱的两端底部相连；

所述转向装置包括轴承底座和与所述轴承底座能转动连接的转向连接件，所述驱动装置的两端分别与所述转向连接件同轴线相连，所述转向连接件为L型筒件，所述轴承底座与所述可伸缩腿装置固连；

所述可伸缩腿装置包括机体支架、辅助电推杆和电机套，所述机体支架的两端分别垂直连接所述辅助电推杆，所述辅助电推杆与所述电机套固连，所述电机套与所述吸附装置相连；

所述吸附装置包括菱形轴承、吸附连接件和电磁铁，所述菱形轴承与所述吸附连接件的上表面相连，所述电磁铁与所述吸附连接件的下表面相连；

所述机箱安装有电源、单片机、电磁继电器、电机驱动模块和电源控制模块，所述电源控制模块的数量为三个，分别为所述单片机、所述电机驱动模块和所述电磁继电器提供不同的所需电压，所述单片机通过分别与所述电磁继电器和所述电机驱动模块连接以输出工作指令；

所述可伸缩腿装置与所述轴承底座的数量均为两个，所述辅助电推杆的数量为四个，包括第一辅助电推杆、第二辅助电推杆、第三辅助电推杆和第四辅助电推杆，各辅助电推杆间相互平行设置，作为机器人的四足，通过控制各辅助电推杆的伸长量，能实现移动、转动及攀爬；

所述电磁继电器包括第一电磁继电器开关、第二电磁继电器开关、第三电磁继电器开关和第四电磁继电器开关，所述电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁，各电磁铁的侧面均设有电线，所述电磁继电器的I/O口分别与所述电磁铁的电线一一对应相连，以控制所述电磁铁的得电与断电；

该控制方法包括以下步骤：

S1、由所述单片机控制，使所述辅助电推杆均处于伸长状态且所述吸附装置均吸附在工作平面，在此状态下，机器人能进行转向运动；

S2、通过改变所述第一电磁铁为断电状态，使与所述第一辅助电推杆相连的吸附装置脱离工作平面，通过改变所述第一电磁继电器开关为常开状态，使所述第一辅助电推杆收缩；

S3、保持其它电磁继电器和电磁铁的状态不变，使所述电动推杆伸长，机器人第一侧的可伸缩腿装置实现顺时针旋转；

S4、通过改变所述第一电磁继电器开关为常闭状态，使所述第一辅助电推杆伸长，通过改变所述第一电磁铁为通电状态，使与所述第一辅助电推杆相连的吸附装置吸附在工作平面上；

S5、通过改变所述第四电磁铁为断电状态，使与所述第四辅助电推杆相连的吸附装置脱离工作平面，通过改变所述第四电磁继电器开关为常开状态，使所述第四辅助电推杆收缩；

S6、保持其它电磁继电器和电磁铁的状态不变，使所述电动推杆收缩，机器人第二侧的可伸缩腿装置实现顺时针旋转；

S7、通过改变所述第四电磁继电器开关为常闭状态，使所述第四辅助电推杆伸长，通过改变所述第四电磁铁为通电状态，使与所述第四辅助电推杆相连的吸附装置吸附在工作平面上。

2.根据权利要求1所述单轴驱动的四足全方位攀爬机器人的控制方法，其特征在于：所述电机驱动模块包括第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块，所述第一电机驱动模块中的M1引脚驱动所述电动推杆，所述第二电机驱动模块中的M1和M2引脚分别控制所述第一辅助电推杆和所述第二辅助电推杆，所述第三电机驱动模块中的M1和M2引脚分别控制所述第三辅助电推杆和所述第四辅助电推杆。

3.根据权利要求1所述单轴驱动的四足全方位攀爬机器人的控制方法，其特征在于：所述机体支架上设有防脱落安全环，所述电源安装在电源槽内，通过防脱落栏实现固定。

4.根据权利要求3所述单轴驱动的四足全方位攀爬机器人的控制方法，其特征在于：所述单片机通过控制所述电机驱动模块，能改变所述电动推杆和所述辅助电推杆的工作状态，从而实现所述驱动装置和所述可伸缩腿装置的协调配合；

所述单片机通过控制所述电磁继电器，能改变所述电磁铁的通断电模式，进而改变所述吸附装置的工作状态；

同时结合所述转向装置实现机器人的旋转、移动及越障，驱动数量少，控制简便。

5.根据权利要求1所述单轴驱动的四足全方位攀爬机器人的控制方法，其特征在于：机器人顺时针旋转的最大角度为α_顺为：

在旋转过程中，机器人整体前进的距离为L_顺为：

其中，机体的原始长度为l，机体的宽度为d，驱动机构电动推杆的伸长量为l_ex。

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