CN116513332B - 爬壁机器人骨架结构及行走控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仿生机器人领域，具体公开了一种爬壁机器人骨架结构，包括：由第一套筒和第二套筒构成的躯干架体，第一圆柱凸轮，第二圆柱凸轮，由前摆臂和前支撑部构成的前肢组件，由后摆臂和后支撑部构成的后肢组件，顶块组件，由传动轴、辅助支撑不和拉伸驱动部构成的传动组件，带有卷线装置的提拉组件；以及由上述机器人骨架结构进行实现的行走控制方法。本发明通过分体式的躯干架体，能够实现前肢组件和后肢组件的独立动作，只通过一套主驱动装置便能够实现多种驱动模式，结构简单，结构整体强度大；当传动轴移动时，同时还能够通过提拉组件使第一套筒进行上抬动作，再配合辅助支撑部的动作，能够在较大坡角的坡面衔接处，提升装置的通过性。

Description

爬壁机器人骨架结构及行走控制方法

技术领域

本发明属于仿生机器人领域，特别涉及一种爬壁机器人骨架结构及行走控制方法。

背景技术

机器人技术已经在当今生活的方方面面以及各行各业得到了广泛的应用，技术人员根据自然界的动物的运动行走形态也发明出了很多仿生机器人来解决生产生活中的一些问题。

随着社会的发展，高层楼宇建筑逐渐增多，通常需要对其外表面进行定期维护和检修，该项工作通常需要通过人工攀吊的方式进行作业，其不仅存在重大的安全问题，而且成本巨大，工作效率低。现有的擦窗机器人载荷有限，功能局限性大，无法进行大载荷的作业，并且现有的爬行机器人在通过角度较大的坡面或者攀爬坡顶时，往往通过性差，控制策略简单不可靠，并且如果为了提升通过性而增加额外的机械结构，也会使机器人存在重量大和成本过高的问题。

在申请号为“CN201922170894.X”的专利文件中公开了一种自爬壁机器人自主爬行和越障机构，包括底盘，所述底盘的中部位置设置有作业装置安装座，所述底盘的内部设置有爬行越障控制器，所述底盘的外侧多组腿部，所述腿部包括足式电磁铁吸盘、压力传感器、万向节联轴器、膝关节缓冲弯曲、电磁铁吸盘控制器、膝关节、髋关节、髋关节电机、横移电机、膝关节电机，所述横移电机设置在底盘的外侧，所述横移电机的输出端连接髋关节。本对比文件虽然能够单独驱动腿部进行多自由度的独立动作，能够提升一定的障碍通过能力，但仅仅是在关节处加入了相应的关节电机，不仅刚性、稳定性和载重能力较差，而且结构复杂且故障率高。

在申请号为“CN201810646158.4”的专利文件中公开了一种爬壁机器人，其包括底板、驱动单元以及爬行吸附机构，驱动单元放置在底板的上方，爬行吸附机构包括位于驱动单元两侧的两组曲柄摇杆结构，每组曲柄摇杆结构包括沿底板的中心轴线相对设置的两个曲柄摇杆单元，每个曲柄摇杆单元的曲柄均连接至驱动单元，相比于现有技术，本对比文件中的机器人在进行爬行时可保持主体平稳具有较强刚性，而且只需要通过一个电机来驱动四个曲柄摇杆单元结构简单，但是其四根行走臂只能相互联动，不能独立动作，在通过性和灵活性方面具有一定的局限性，无法在坡度较大的场合下完成爬坡作业。

因此，上述两个对比文件中的装置均无法只通过简单的结构便能够提升机器人应对大坡度角爬坡的能力，无法在满足结构强度和成本要求的情况下提升机器人的通过性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种爬壁机器人骨架结构及行走控制方法，从而克服现有的爬壁机器人无法通过简单的机械结构便能够提升通过性和爬坡性，存在结构复杂刚性差，自身重量大且成本过高等缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种爬壁机器人骨架结构，包括：躯干架体，其包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的一端与所述第二套筒的一端弹性铰接，所述第一套筒内设有可转动的第一圆柱凸轮，所述第二套筒内设有可转动的第二圆柱凸轮，贯穿所述第一圆柱凸轮开设有第一键孔，贯穿所述第二圆柱凸轮开设有第二键孔，所述第一套筒的另一端设有主驱动装置，所述主驱动装置与所述第一圆柱凸轮连接并驱动其转动；前肢组件，其包括前摆臂和前支撑部，所述前摆臂的中部与所述第一套筒的顶部转动连接，所述前摆臂的两端分别与一个所述前支撑部连接，所述前支撑部包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的伸缩杆的端部设有第一吸盘；所述前摆臂的两端分别通过前连接部与所述第一圆柱凸轮的侧部连接，当所述第一圆柱凸轮转动时，能够驱动所述前摆臂的两端交替向所述第一套筒的另一端摆动；后肢组件，其包括后摆臂和后支撑部，所述后摆臂的中部与所述第二套筒的顶部转动连接，所述后摆臂的两端分别与一个所述后支撑部连接，所述后支撑部包括第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的伸缩杆的端部设有第二吸盘，所述第二伸缩缸的伸缩杆的中部设有顶块组件；所述后摆臂的两端分别通过后连接部与所述第二圆柱凸轮的侧部连接，当所述第二圆柱凸轮转动时，能够驱动所述后摆臂的两端交替向所述第二套筒的另一端摆动；传动组件，其包括传动轴、轴座和辅助支撑部，所述传动轴以可滑动的方式套设在所述第二键孔内，所述传动轴的一端与所述轴座转动连接，所述轴座通过拉伸驱动部与所述第二套筒连接，所述拉伸驱动部能够驱动所述传动轴的另一端与所述第一键孔相互接插和分离，所述辅助支撑部的侧部与所述轴座弹性铰接，所述辅助支撑部包括第三伸缩缸，所述第三伸缩缸的伸缩杆的端部设有第三吸盘；提拉组件，其包括第一提拉座和第二提拉座，所述第一提拉座与所述第一套筒固定连接，所述第二提拉座与所述轴座固定连接，在所述第一提拉座和所述第二提拉座之间设有卷线装置；还包括第一连接臂、弹性转动座和第二连接臂，所述第一连接臂的一端与所述第一套筒的一端固定连接，所述第一连接臂的另一端开设有滑槽，所述滑槽与所述第一连接臂的长度方向平行；所述第二连接臂的一端与所述第二套筒的一端固定连接，所述弹性转动座设有固定端和转动端，所述固定端与所述第二连接臂的另一端固定连接，所述转动端以可滑动的方式设于所述滑槽内，所述转动端与所述固定端之间通过第一扭力弹簧连接，所述第一扭力弹簧能够驱动所述第一连接臂的一端向所述躯干架体的下方摆动；所述前摆臂的两端分别开设有第一前导槽，所述第一前导槽的方向与所述前摆臂的长度方向平行，在所述第一套筒的两侧分别开设有第二前导槽，所述第二前导槽的方向与所述第一套筒的轴线平行，所述第二前导槽的底部与所述第一套筒的内部相连通；所述前连接部包括第一滑块、第一转动销和第一连接柱，所述第一滑块以可滑动的方式设于所述第二前导槽内，所述第一转动销的一端与所述第一滑块固定连接，所述第一转动销的另一端伸入至所述第一圆柱凸轮的凸轮槽内并能够转动，所述第一连接柱的一端与所述第一滑块转动连接，所述第一连接柱的另一端设有第一转套并以可滑动的方式套设在所述第一前导槽内；所述后摆臂的两端分别开设有第一后导槽，所述第一后导槽的方向与所述后摆臂的长度方向平行，在所述第二套筒的两侧分别开设有第二后导槽，所述第二后导槽的方向与所述第二套筒的轴线平行，所述第二后导槽的底部与所述第二套筒的内部相连通；所述后连接部包括第二滑块、第二转动销和第二连接柱，所述第二滑块以可滑动的方式设于所述第二后导槽内，所述第二转动销的一端与所述第二滑块固定连接，所述第二转动销的另一端伸入至所述第二圆柱凸轮的凸轮槽内并能够转动，所述第二连接柱的一端与所述第二滑块转动连接，所述第二连接柱的另一端设有第二转套并以可滑动的方式套设在所述第一后导槽内。

优选的，上述技术方案中，还包括缓冲组件，所述缓冲组件包括：缓冲座，其固定设置在所述第一连接臂上；连接座，其与所述转动端固定连接；推杆，其一端与所述连接座固定连接，所述推杆的另一端以可滑动的方式插入在所述缓冲座内，所述推杆上设有卡止部，所述推杆上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述卡止部和所述缓冲座抵接。

优选的，上述技术方案中，所述卷线装置包括电动卷轴、钢线和辅助转轴，所述电动卷轴设置在所述第一提拉座上，所述辅助转轴以可转动的方式设置在所述第二提拉座上，所述钢线的一端卷绕在所述电动卷轴上，所述钢线的另一端与所述辅助转轴的侧部固定连接。

优选的，上述技术方案中，所述前支撑部还包括第一弹簧连接部，所述第一弹簧连接部包括第一上连接盘和第一下连接盘，所述第一上连接盘与所述第一下连接盘之间设有第一弹性件，所述第一上连接盘与所述第一伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第一下连接盘与所述第一吸盘固定连接并开设有第一气孔；所述后支撑部还包括第二弹簧连接部，所述第二弹簧连接部包括第二上连接盘和第二下连接盘，所述第二上连接盘与所述第二下连接盘之间设有第二弹性件，所述第二上连接盘与所述第二伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第二下连接盘与所述第二吸盘固定连接并开设有第二气孔；所述辅助支撑部还包括第三弹簧连接部，所述第三弹簧连接部包括第三上连接盘和第三下连接盘，所述第三上连接盘与所述第三下连接盘之间设有第三弹性件，所述第三上连接盘与所述第三伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第三下连接盘与所述第三吸盘固定连接并开设有第三气孔。

优选的，上述技术方案中，所述顶块组件包括：顶块夹，其一端套设在所述第二伸缩缸的伸缩杆上并通过螺栓进行锁紧，所述顶块夹的另一端设有插槽；顶块头，其由橡胶材料制成，所述顶块头的一端插入在所述插槽内，所述顶块头的另一端倒有圆角。

优选的，上述技术方案中，所述拉伸驱动部包括拉伸气缸，所述拉伸气缸通过固定板对称设置在所述第二套筒的两侧，所述拉伸气缸的伸缩端与所述轴座的两侧固定连接。

优选的，上述技术方案中，所述主驱动装置包括：电机座，其一端与所述第一套筒的另一端固定连接，所述第一提拉座与所述电机座的顶部固定连接；主驱动电机，其与所述电机座的另一端固定连接，所述主驱动电机的输出轴设有柔性联轴器，所述柔性联轴器插入至所述第一键孔内并与所述第一键孔的轮廓相匹配。

另一方面，为实现上述目的，本发明还提供了一种爬墙机器人行走控制方法，其包括如上所述的爬壁机器人骨架结构，还包括如下步骤：

水平面爬行，当爬壁机器人在平面爬行时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并使其插入至所述第一键孔中，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮和所述第二圆柱凸轮同步转动，使前摆臂的两端和后摆臂的两端交替向前移动，且所述前摆臂和所述后摆臂的对应端向前动作的顺序相反；当相应侧的所述前支撑向前移动时，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘向下移动并吸住水平面，当相应侧的所述后支撑向前移动时，所述第二伸缩缸驱动所述第二吸盘向下移动并吸住水平面，从而为装置的爬行提供抓地力；

上坡爬行，当爬壁机器人从平面进入到上坡路段时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第二套筒移动并使其从所述第一键孔中拔出，同时使所述第二提拉座向后移动，所述卷线装置拉动所述第一提拉座和所述第一套筒向上抬起，从而带动所述前肢组件也向上抬起，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘将坡面吸住，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮转动，从而带动所述前摆臂的两端交替向前移动带动所述第一套筒向坡面上爬行；此时第三伸缩缸带动所述第三吸盘向下移动并将水平面吸合，同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴的一端继续向外伸出，所述卷线装置放线，当所述第一套筒的部分向坡面上爬行一段距离后，所述第三吸盘松开，所述后肢组件落入到坡面区域内，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并向坡面上方爬行；

坡顶攀爬，当爬壁机器人爬到坡面的顶部时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向外伸出并与所述第一键孔分离且所述第三吸盘与坡面吸合，所述前肢组件的第一吸盘处于悬空状态，所述卷线装置放线，使所述第一套筒在弹性交接轴的弹力下向坡顶平面转动，所述第一吸盘将坡顶平面吸合，然后所述第三吸盘与坡面吸合，所述第二吸盘与坡面分离，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴继续向外伸出，将后肢组件向上抬升超过坡顶平面，第二伸缩缸的伸缩杆向坡顶平面伸出使顶块组件与坡顶平面抵接；然后第三吸盘松开，所述主驱动装置驱动前肢组件继续向前爬行，同时所述卷线装置收线，使所述第二套筒向上翻转与所述第一套筒的轴线重合；最后，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒的方向移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并沿坡顶平面爬行；

下坡爬行，当爬壁机器人从下坡面向平面爬行时，所述第三吸盘工作同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第二套筒外移动并使其从所述第一键孔中拔出，同时使所述第二提拉座向后移动，所述卷线装置拉动所述第一提拉座和所述第一套筒向上抬起，从而带动所述前肢组件也向上抬起，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘将平面吸住，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮转动，从而带动所述前摆臂的两端交替向前移动带动所述第一套筒沿平面爬行；此时第三伸缩缸带动所述第三吸盘向下移动并将坡面吸合，同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴的一端继续向外伸出，所述卷线装置放线，当所述第一套筒的部分沿平面爬行一段距离后，所述第三吸盘松开，所述后肢组件落入到平面区域内，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并继续沿平面爬行。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明中的爬壁机器人骨架结构通过分体式的躯干架体，能够实现前肢组件和后肢组件的独立动作，并通过传动组件中的传动轴与第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮之间的移动接合，能够实现前肢组件和后肢组件在联动和独立运动之间的切换，只通过一套主驱动装置便能够实现多种驱动模式，结构简单，结构整体强度大；当传动轴移动时，同时还能够通过提拉组件使第一套筒进行上抬动作，再配合辅助支撑部的动作，能够在较大坡角的坡面衔接处，提升装置的通过性。

2. 本发明中的传动轴能够同时实现三个功能，第一、可通过拉伸驱动部的驱动实现与第一圆柱凸轮之间的结合和分离，从而切换第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮之间的联动和独立转动；第二、当传动轴向外伸出时，可与辅助支撑部共同形成辅助辅助支撑臂结构，当前肢组件或后肢组件单独与平面接触时，第三吸盘能够与第一吸盘或第二吸盘之间形成三点定位，从而在装置进行攀爬时起到稳定机身的作用；第三、当传动轴伸出时，能够通过卷绳装置中的拉线迅速将第一套筒向上提拉，从而起到了驱动机身前端抬头的作用，结构简单，节约成本，设计巧妙。

3. 本发明中的弹性转动座不仅能够通过其内部设置的第一扭力弹簧，使第一连接臂能够自然向第二连接臂的下方摆动，从而在当机器人进行坡顶攀爬作业时，能够使第一套筒自然向坡顶平面方向摆动，而且通过缓冲组件，能够使第一套筒和第二套筒在轴线的方向具有一定的弹性浮动量，从而满足在机器人进行平面爬行的过程中身体在轴线方向上一定的拉伸量，使机器人的行进过程更加顺畅。

4. 本发明中的第一伸缩缸与第一吸盘之间通过第一弹簧连接部连接、第二伸缩缸与第二吸盘之间通过第二弹簧连接部连接、第三伸缩缸与第三吸盘之间通过第三弹簧连接部连接，使各吸盘和伸缩缸之间具有一定的弹性浮动量，既能够满足轴线方向上的浮动也能够满足径向方向的浮动，并且第一弹簧连接部、第二弹簧连接部和第三弹簧连接部与相应的伸缩缸之间均以转动方式进行连接，能够使吸盘从容应对轴向方向的转动量，当机器人行走时能够使其行走姿态更加平稳。

5. 本发明中的前肢组件和后肢组件均通过线性凸轮通过转动销驱动套筒侧部的滑块进行线性运动，又通过第一连接柱与摆臂上的导槽之间形成曲柄滑块机构，从而带动前后摆臂各自进行交替摆动，其结构简单巧妙，强度和稳定性高，由于两种机构的固有特性，在竖直方向上的载荷对机构的运行影响较小，因此机体能够承受较大载荷，使机器人适应更多的工况。

6. 本发明中的主驱动装置中的主驱动电机的输出轴通过柔性联轴器与第一圆柱凸轮进行连接，由于柔性联轴器本身是由柔性材料制成，因此能够使装置在径向方向上具有一定的弹性余量，当发生突发情况或者扭矩飙升时，能够对主驱动电机起到缓冲保护的作用，并且柔性联轴器的轮廓与第一键孔相互匹配，能够在键孔的轴向方向进行滑动，从而使主驱电机与第一套筒在轴向方向也具有一定的浮动量，进一步提升了对电机的保护能力。

附图说明

图1是实施例一中的爬壁机器人骨架结构的结构图。

图2是实施例一中的躯干架体的局部剖切图。

图3是实施例一中的主驱动装置和传动组件的结构图。

图4是实施例一中的前肢组件的结构图。

图5是实施例一中的后肢组件和顶块组件的结构图。

图6（a）、图6（b）、图6（c）、图6（d）是实施例二中的爬墙机器人行走控制方法中的水平面爬行的步骤示意图。

图7（a）、图7（b）、图7（c）是实施例二中的爬墙机器人行走控制方法中的水平面爬行的步骤示意图。

图8（a）、图8（b）、图8（c）是实施例二中的爬墙机器人行走控制方法中的水平面爬行的步骤示意图。

图9（a）、图9（b）、图9（c）是实施例二中的爬墙机器人行走控制方法中的水平面爬行的步骤示意图。

主要附图标记说明：

100-躯干架体，110-第一套筒，111-第一圆柱凸轮，112-第一键孔，113-第一连接臂，114-滑槽，115-第二前导槽，116-第一前端盖，117-第一后端盖，120-第二套筒，121-第二圆柱凸轮，122-第二键孔，123-第二连接臂，124-第二后导槽，125-第二前端盖，126-第二后端盖，130-主驱动装置，131-电机座，132-主驱动电机，133-柔性联轴器，140-弹性转动座，141-固定端，142-转动端，151-缓冲座，152-连接座，153-推杆，154-卡止部，155-缓冲弹簧；

200-前肢组件，210-前摆臂，211-第一前导槽，220-前支撑部，221-第一伸缩缸，222-第一吸盘，230-第一弹簧连接部，231-第一上连接盘，232-第一下连接盘，233-第一弹性件，234-第一气孔，240-前连接部，241-第一滑块，242-第一转动销，243-第一连接柱，244-第一转套；

300-后肢组件，310-后摆臂，311-第一后导槽，320-后支撑部，321-第二伸缩缸，322-第二吸盘，330-第二弹簧连接部，331-第二上连接盘，332-第二下连接盘，333-第二弹性件，334-第二气孔，340-后连接部，341-第二滑块，342-第二转动销，343-第二连接柱，344-第二转套；

400-顶块组件，401-顶块夹，402-插槽，403-顶块头；

500-传动组件，501-传动轴，502-轴座，510-辅助支撑部，511-第三伸缩缸，512-第三吸盘，513-气缸连接块，520-拉伸驱动部，521-拉伸气缸，522-固定板，530-第三弹簧连接部，531-第三上连接盘，532-第三下连接盘，533-第三弹性件，534-第三气孔；

600-提拉组件，601-第一提拉座，602-第二提拉座，610-卷线装置，611-电动卷轴，612-钢线，613-辅助转轴。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

实施例一

如图1到图5所示，该实施例中的爬壁机器人骨架结构包括：躯干架体100、第一套筒110、第一圆柱凸轮111、第一键孔112、第一连接臂113、滑槽114、第二前导槽115、第一前端盖116、第一后端盖117、第二套筒120、第二圆柱凸轮121、第二键孔122、第二连接臂123、第二后导槽124、第二前端盖125、第二后端盖126、主驱动装置130、电机座131、主驱动电机132、柔性联轴器133、弹性转动座140、固定端141、转动端142、缓冲座151、连接座152、推杆153、卡止部154、缓冲弹簧155、前肢组件200、前摆臂210、第一前导槽211、前支撑部220、第一伸缩缸221、第一吸盘222、第一弹簧连接部230、第一上连接盘231、第一下连接盘232、第一弹性件233、第一气孔234、前连接部240、第一滑块241、第一转动销242、第一连接柱243、第一转套244、后肢组件300、后摆臂310、第一后导槽311、后支撑部320、第二伸缩缸321、第二吸盘322、第二弹簧连接部330、第二上连接盘331、第二下连接盘332、第二弹性件333、第二气孔334、后连接部340、第二滑块341、第二转动销342、第二连接柱343、第二转套344、顶块组件400、顶块夹401、插槽402、顶块头403、传动组件500、传动轴501、轴座502、辅助支撑部510、第三伸缩缸511、第三吸盘512、气缸连接块513、拉伸驱动部520、拉伸气缸521、固定板522、第三弹簧连接部530、第三上连接盘531、第三下连接盘532、第三弹性件533、第三气孔534、提拉组件600、第一提拉座601、第二提拉座602、卷线装置610、电动卷轴611、钢线612、辅助转轴613。

躯干架体100包括第一套筒110和第二套筒120，在第一套筒110的内部靠近其两端的位置分别套装有一个轴承，第一圆柱凸轮111的两个端部分别套在上述两个轴承的轴承内孔中，在第一圆柱凸轮111的侧部开设有凸轮槽，在第一圆柱凸轮111的中部开设有第一键孔112，第一键孔112为花键孔结构且将第一圆柱凸轮111的两端贯穿；在第一套筒110的两侧分别开设有一条第二前导槽115，第二前导槽115的方向与第一套筒110的轴线相互平行，第二前导槽115的底部与第一套筒110的内部相连通；在第一套筒110的两端分别安装有第一前端盖116和第一后端盖117，其用于将第一套筒110内的轴承限位固定，在第一后端盖117盖上焊接有两根相互平行的第一连接臂113，两根第一连接臂113的一端与第一后端盖117的端面相互垂直焊接，两根第一连接臂113的另一端分别开设有滑槽114，滑槽114与第一连接臂113的长度方向平行；在第二套筒120内靠近其两端的位置分别安装有一个轴承，第二圆柱凸轮121的两个端部分别套在上述两个轴承的轴承内孔中，在第二圆柱凸轮121的侧部开设有凸轮槽，在第二圆柱凸轮121的中部开设有第二键孔122，第二键孔122为花键孔结构且将第二圆柱凸轮121的两端贯穿；在第二套筒120的两侧分别开设有一条第二后导槽124，第二后导槽124的方向与第二套筒120的轴线平行，第二后导槽124的底部与第二套筒120的内部相连通；在第二套筒120的两端分别安装有第二前端盖125和第二后端盖126，其用于将第二套筒120内的轴承限位固定，在第二前端盖125上焊接有两根相互平行的第二连接臂123，两根第二连接臂123的一端与第二前端盖125的端面相互垂直焊接，两根第二连接臂123的另一端设置有安装孔，两根第二连接臂123的另一端之间的距离大于两根第一连接臂113的另一端之间的距离。

在第一连接臂113和第二连接臂123之间安装有弹性转动座140，该弹性转动座140设有固定端141和转动端142，固定端141能够套设在安装孔内并通过螺钉与第二连接臂123的另一端固定连接，转动端142卡入在滑槽114内并能够沿滑槽114滑动，转动端142与固定端141之间能够相对转动并通过第一扭力弹簧进行连接，该第一扭力弹簧能够驱动第一连接臂113的一端向躯干架体100的下方摆动。

另外，在弹性转动座140和第一连接臂113之间还设置有缓冲组件，该缓冲组件包括：缓冲座151、连接座152和推杆153；缓冲座151固定焊接在第一连接臂113上，连接座152与转动端142的断面固定焊接，推杆153的一端通过螺母与连接座152固定连接，推杆153的另一端以可滑动的方式插入在缓冲座151内，在推杆153上设置有向外凸出的环形的卡止部154，推杆153上套装有一根缓冲弹簧155，缓冲弹簧155的两端分别与卡止部154和缓冲座151抵接，从而能够将弹性转动座140向远离第一套筒110的方向推移。

在第一套筒110的前端设置有著驱动装置，该主驱动装置130包括电机座131和主驱动电机132，电机座131的一端与第一前端盖116的端面相互焊接，主驱动电机132与电机座131的另一端通过螺钉固定连接，在主驱动电机132的输出轴上安装有柔性联轴器133，该柔性联轴器133插入至第一键孔112内并与第一键孔112的轮廓相匹配，柔性联轴器133由塑料材料制成，在电机座131的顶部焊接有第一提拉座601。

前肢组件200由前摆臂210和前支撑部220构成，前摆臂210的中部与第一套筒110的顶部转动连接，前摆臂210的两端分别安装有一个前支撑部220，前支撑部220包括第一伸缩缸221、第一吸盘222和第一弹簧连接部230，第一伸缩缸221与前摆臂210的端部固定连接，第一弹簧连接部230包括同轴线的第一上连接盘231和第一下连接盘232，第一上连接盘231与第一下连接盘232之间安装有第一弹性件233，该第一弹性连接件由四根圆柱弹簧构成，四根圆柱弹簧以第一上连接盘231的轴线为中心均匀设置，第一上连接盘231与第一伸缩缸221的伸缩杆的端部转动连接，第一下连接盘232与第一吸盘222固定连接并开设有与第一吸盘222的内部相互连通的第一气孔234；前摆臂210的两端分别开设有一条第一前导槽211，第一前导槽211的方向与前摆臂210的长度方向平行，前摆臂210的两端通过前连接部240与第一圆柱凸轮111的侧部连接。

更进一步地，前连接部240包括第一滑块241、第一转动销242和第一连接柱243，第一滑块241以可滑动的方式安装在第二前导槽115内并通过导槽盖板进行定位，第一转动销242的一端与第一滑块241固定连接，第一转动销242的另一端伸入至第一圆柱凸轮111的凸轮槽内并能够在沿凸轮槽滑动的同时自行转动，第一连接柱243的一端与第一滑块241转动连接，第一连接柱243的另一端上套装有第一转套244，第一转套244以可滑动的方式套在第一前导槽211内并能够沿第一前导槽211进行滑动；当第一圆柱凸轮111转动时，通过凸轮槽能够驱动第一转动销242和第一滑块241沿第二前导槽115往复滑动，两个第一滑块241进行往复滑动时，同时还能够带动两根第一连接柱243交替沿第一套筒110的轴线往复移动，从而驱动前摆臂210的两端交替向第一套筒110的前端摆动。

后肢组件300由后摆臂310和后支撑部320构成，后摆臂310的中部与第二套筒120的顶部转动连接，后摆臂310的两端分别安装有一个后支撑部320，后支撑部320包括第二伸缩缸321、第二吸盘322和第二弹簧连接部330，第二伸缩缸321与后摆臂310的端部固定连接，第二弹簧连接部330包括同轴线的第二上连接盘331和第二下连接盘332，第二上连接盘331与第二下连接盘332之间安装有第二弹性件333，该第二弹性连接件由四根圆柱弹簧构成，四根圆柱弹簧以第二上连接盘331的轴线为中心均匀设置，第二上连接盘331与第二伸缩缸321的伸缩杆的端部转动连接，第二下连接盘332与第二吸盘322固定连接并开设有与第二吸盘322的内部相互连通的第二气孔334；后摆臂310的两端分别开设有一条第一后导槽311，第一后导槽311的方向与后摆臂310的长度方向平行，后摆臂310的两端通过后连接部340与第二圆柱凸轮121的侧部连接。

更进一步地，后连接部340包括第二滑块341、第二转动销342和第二连接柱343，第二滑块341以可滑动的方式安装在第二后导槽124内并通过导槽盖板进行定位，第二转动销342的一端与第二滑块341固定连接，第二转动销342的另一端伸入至第二圆柱凸轮121的凸轮槽内并能够在沿凸轮槽滑动的同时自行转动，第二连接柱343的一端与第二滑块341转动连接，第二连接柱343的另一端上套装有第二转套344，第二转套344以可滑动的方式套在第一后导槽311内并能够沿第一后导槽311进行滑动；当第二圆柱凸轮121转动时，通过凸轮槽能够驱动第二转动销342和第二滑块341沿第二后导槽124往复滑动，两个第二滑块341进行往复滑动时，同时还能够带动两根第二连接柱343交替沿第二套筒120的轴线往复移动，从而驱动后摆臂310的两端交替向第二套筒120的前端摆动。

另外，在第二伸缩缸321的伸缩杆上还安装有顶块组件400，该顶块组件400包括顶块夹401和顶块头403，顶块夹401的一端套设在第二伸缩缸321的伸缩杆上并通过螺栓进行锁紧，在顶块夹401的另一端开设有插槽402，顶块头403由橡胶材料制成，顶块头403的一端插入在插槽402内，顶块头403的另一端向第二伸缩缸321的伸缩杆外垂直伸出，并且倒有圆角。

另外，在第一套筒110和第二套筒120之间还安装有传动组件500，该传动组件500包括传动轴501、轴座502和辅助支撑部510，传动轴501为花键轴结构，其以可滑动的方式套在第二键孔122内，传动轴501的一端向第二套筒120的外部延伸并与轴座502转动连接，在第二套筒120的下方固定安装有一块固定板522，固定板522的两端从第二套筒120的两侧向外延伸，拉伸驱动部520包括两个拉伸气缸521，两个拉伸气缸521分别固定安装在固定板522的两端，拉伸气缸521的伸缩端同时与轴座502的两侧固定连接，当拉伸气缸521的伸缩端伸缩时，能够驱动传动轴501的另一端与第一键孔112相互接插或分离，在轴座502的顶部焊接有第二提拉座602；辅助支撑部510包括第三伸缩缸511和气缸连接块513，气缸连接块513的一侧与轴座502的下方弹性铰接，第三伸缩缸511固定安装在气缸连接块513上，第三伸缩缸511的伸缩杆的端部通过第三弹簧连接部530与第三吸盘512相互连接，第三弹簧连接部530包括轴线相互重合且平行设置的第三上连接盘531和第三下连接盘532，在第三上连接盘531与第三下连接盘532之间安装有第三弹性件533，第三弹性件533由四根圆柱弹簧构成，四根圆柱弹簧以上连接盘的中心均匀设置，第三上连接盘531与第三伸缩缸511的伸缩杆的端部转动连接，第三下连接盘532与第三吸盘512固定连接并开设有第三气孔534，第三气孔534与第三吸盘512的内部相互连通。

提拉组件600由第一提拉座601、第二提拉座602和卷线装置610构成，卷线装置610包括电动卷轴611、钢线612和辅助转轴613，电动卷轴611安装在第一提拉座601的顶部并能够通电转动，辅助转轴613以可转动的方式安装在第二提拉座602上，钢线612的一端卷绕在电动卷轴611上，钢线612的另一端与辅助转轴613的侧部固定连接。

实施例二

该实施例中的爬墙机器人行走控制方法，其通过上述实施例中的爬壁机器人骨架结构进行实施，该方法的具体步骤如下：

水平面爬行，当爬壁机器人在平面爬行时，拉伸驱动部520驱动传动轴501向第一套筒110的方向移动并使其端部插入至第一键孔112中，主驱动装置130驱动第一圆柱凸轮111和第二圆柱凸轮121同步转动，使前摆臂210的两端和后摆臂310的两端交替向前移动，由于第一圆柱凸轮111和第二圆柱凸轮121的凸轮槽的相位刚好相反，当二者同步转动时，前摆臂210和后摆臂310的对应端向前动作的顺序相反；当相应侧的前支撑向前移动时，第一伸缩缸221驱动第一吸盘222向下移动并吸住水平面，当相应侧的后支撑向前移动时，第二伸缩缸321驱动第二吸盘322向下移动并吸住水平面，从而为装置的爬行提供抓地力。

为使本领域的技术人员能够更清楚地理解水平面爬行的动作，可参照示意图图6（a）到图6（d）进行理解，首先如图6（a）所示，前摆臂210和后摆臂310相互平行，此时各吸盘均未工作；然后如图6（b）所示，前摆臂210的右端的第一吸盘222与后摆臂310的左端的第二吸盘322开始工作将平面吸附，主驱动装置130继续运行使前摆臂210的左端和后摆臂310的右端同步向前转动，从而能够驱使躯干架体100整体向前行进；然后如图6（c）所示，前摆臂210的左端的第一吸盘222与后摆臂310的右端的第二吸盘322进行工作，主驱动装置130继续运行使前摆臂210和后摆臂310转动至相互平行的状态；然后如图6（d）所示，前摆臂210的左端的第一吸盘222与后摆臂310的右端的第二吸盘322开始工作将平面吸附，主驱动装置130继续运行使前摆臂210的右端和后摆臂310的左端同步向前转动，从而能够驱使躯干架体100整体继续向前行进。

上坡爬行，当爬壁机器人从平面进入到上坡路段时，拉伸驱动部520中的拉伸气缸521驱动传动轴501向第二套筒120的外部移动并使传动轴501的一端从第一键孔112中拔出，同时使第二提拉座602向后移动，同时，带动卷线装置610拉动第一提拉座601和第一套筒110向上抬起，从而带动前肢组件200也整体向上抬起直至与坡度的角度相对应，第一伸缩缸221驱动第一吸盘222伸出并将坡面吸住，主驱动装置130驱动第一圆柱凸轮111转动，从而带动前摆臂210的两端带动第一吸盘222交替向前移动并工作，使第一套筒110向坡面上爬行；此时第三伸缩缸511带动第三吸盘512向下移动并将水平面吸合，同时拉伸驱动部520的驱动气缸伸出，驱动传动轴501的一端继续向外伸出，卷线装置610放线，当第一套筒110的向坡面上移动一段距离后，第三吸盘512松开，后肢组件300与第二套筒120落入到坡面区域内，拉伸驱动部520的拉伸气缸521回收，使传动轴501向第一套筒110移动并插入至第一键孔112内，使前肢组件200和后肢组件300继续构成联动关系，并向坡面上方爬行。

为使本领域的技术人员能够更清楚地理解上坡爬行的动作，可参照示意图图7（a）到图7（c）进行理解，首先如图7（a）所示，传动轴501的后端向后伸出前端与第一键孔112相互脱离，并带动第三吸盘512向后移动，同时由于卷线装置610的提拉作用使第一套筒110向上抬起；然后如图7（b）所示，第三吸盘512向下伸出并将平面吸附，第一伸缩缸221驱动第一吸盘222伸向斜面并交替吸附斜面，主驱动装置130驱动第一圆柱凸轮111转动使前摆臂210的两端交替向前摆动，从而带动第一套筒110沿斜面上爬，同时传动轴501缓慢向后方伸出、卷线装置610继续放线以适应第一套筒110的上移；最后如图7（c）所示，当第一套筒110上移一定距离后，第三吸盘512松开，第二套筒120以及后肢组件300落入到斜坡上，拉伸气缸521驱动传动轴501向第一套筒110靠近并插入到第一键孔112中，使第一圆柱凸轮111和第二圆柱凸轮121联动，从而能够与水平面爬行步骤的动作步骤一致，沿坡面继续爬行。

坡顶攀爬，当爬壁机器人爬到坡面的顶部时，拉伸驱动部520的拉伸气缸521驱动传动轴501向外伸出并与第一键孔112分离且第三吸盘512与斜面吸合，前肢组件200的第一吸盘222处于悬空状态，卷线装置610放线，使第一套筒110在弹性转动座140的弹力作用下向坡顶平面转动，第一吸盘222将坡顶平面吸合；然后第三吸盘512与坡面吸合第二吸盘322与坡面分离，拉伸驱动部520的拉伸气缸521驱动传动轴501继续向外伸出，将后肢组件300向上抬升超过坡顶平面，第二伸缩缸321的伸缩杆向坡顶平面伸出使顶块组件400与坡顶平面抵接；然后第三吸盘512松开，主驱动装置130驱动前肢组件200继续向前爬行，同时卷线装置610收线，使第二套筒120向上翻转与第一套筒110的轴线重合；最后，拉伸驱动部的拉伸气缸521驱动传动轴501向第一套筒110的方向移动并插入至第一键孔112内，使前肢组件200和后肢组件300继续构成联动关系，并沿坡顶平面爬行。

为使本领域的技术人员能够更清楚地理解坡顶攀爬的动作，可参照示意图图8（a）到图8（c）进行理解，首先如图8（a）所示，当爬壁机器人爬到坡面的顶部时，前肢组件200处于悬空状态，第二吸盘322和第三吸盘512工作，然后第三吸盘512停止工作，传动轴501从第二套筒120的后方向外伸出，第一套筒110带动前肢组件200向平面的顶部转动；然后如图8（b）所示，第一吸盘222与顶部平面相互吸合，然后传动轴501的端部继续从第二套筒120向外伸长，此时第二吸盘322停止工作，第二套筒120被抬升至坡顶平面以上，第二伸缩杠向坡顶平面伸长，使顶块组件400的顶块头403与坡顶平面相互抵接；然后如图8（c）所示，第三吸盘512松开，同时卷线装置610收紧，同时主驱动装置130驱动前肢组件200继续向前行走，使第二套筒120上翻至坡顶平面处；最后，拉伸气缸521驱动传动轴501向第一套筒110的方向移动，使传动轴501插入在第一键孔112中，使前肢组件200和后肢组件300重新构成联动结构，沿坡顶平面继续爬行。

下坡爬行，当爬壁机器人从下坡面向平面爬行时，第三吸盘512工作，同时拉伸驱动部520驱动传动轴501向第二套筒120外移动并使其从第一键孔112中拔出，同时使第二提拉座602向后移动，卷线装置610拉动第一提拉座601和第一套筒110向上抬起，从而带动前肢组件200也向上抬起，第一伸缩缸221驱动第一吸盘222将底部平面吸住，主驱动装置130驱动第一圆柱凸轮111转动，从而带动前摆臂210的两端交替向前移动带动第一套筒110沿平面爬行；此时第三伸缩缸511带动第三吸盘512向下移动并将坡面吸合，同时拉伸驱动部520驱动传动轴501的一端继续向外伸出，卷线装置610继续放线，当第一套筒110的部分沿平面爬行一段距离后，第三吸盘512松开，后肢组件300落入到底部平面区域内，拉伸驱动部520驱动传动轴501向第一套筒110移动并插入至第一键孔112内，使前肢组件200和后肢组件300继续构成联动关系，并继续沿平面爬行。

为使本领域的技术人员能够更清楚地理解下坡爬行的动作，可参照示意图图9（a）到图9（c）进行理解，首先如图9（a）所示，第三吸盘512工作，传动轴501的后端向后伸出，其前端与第一键孔112相互脱离，并带动第三吸盘512向后移动，同时由于卷线装置610的提拉作用使第一套筒110向上抬起；然后如图9（b）所示，第三吸盘512向下伸出并将下破面吸附，第一伸缩缸221驱动第一吸盘222伸向底部平面并交替吸附底部平面，主驱动装置130驱动第一圆柱凸轮111转动使前摆臂210的两端交替向前摆动，从而带动第一套筒110沿底部平面爬行，同时传动轴501缓慢向后方伸出、卷线装置610继续放线以适应第一套筒110的前行；最后如图9（c）所示，当第一套筒110前移一定距离后，第三吸盘512松开，第二套筒120以及后肢组件300落入到底部平面上，拉伸气缸521驱动传动轴501向第一套筒110靠近并插入到第一键孔112中，使第一圆柱凸轮111和第二圆柱凸轮121联动，从而能够与水平面爬行步骤的动作步骤一致，沿底部平面继续爬行。

另外，为使本领域的技术人员能够进一步深入理解该实施例中的爬墙机器人行走控制方法，下面也将该行走机器人控制过程中的状态识别方法做详细说明。

首先，需要选择以下控制模块：树莓派4b主控模块、摄像头模块（深度相机s1030-IR-120/Mono），电源模块36v，18ah、稳压模块LM2596、电动气缸（SCJ32X125-50）、超声波模块（HC-SR04）。

然后，在状态识别过程中摄像头模块首先会对爬墙机器人目前所处状态进行判断，主要识别四种运动状态：水平面爬行，上坡爬行，坡顶攀爬，下坡爬行。

上坡爬行判断方案，通过深度相机获取场景的深度图像，并将深度图像转换为点云数据。并使用PCL库中的滤波器进行预处理操作，对点云数据进行滤波和降噪处理，以去除噪声和离群点等干扰因素，同时提高点云数据的质量和准确性。之后使用PCL库中的特征提取器进行特征提取操作，计算出每个点的法向量信息。根据点云的法向量信息，计算每个点的坡度值。slope = arctan(sqrt(Nx^2 + Ny^2) / Nz)最后根据所有点的坡度值，统计坡度的分布情况，以判断场景是否存在坡度。随后其他控制部分根据上述上坡爬行中的步骤进行动作。

坡顶攀爬判断方案：在第二套筒120下部安装一个超声波模块，在机器人完成上坡爬行动作后启动超声波模块，若超声波模块所反馈距离出现突变则表示运动状态需要转换至坡顶攀爬，并之后完成相应动作。

下坡爬行的判断方法：其判断方式与上坡爬行的判断方式类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明中的爬壁机器人骨架结构以及行走控制方法通过分体式的躯干架体100，能够实现前肢组件200和后肢组件300的独立动作，并通过传动组件500中的传动轴501与第一圆柱凸轮111和第二圆柱凸轮121之间的移动接合，能够实现前肢组件200和后肢组件300在联动和独立运动之间的切换，只通过一套主驱动装置130便能够实现多种驱动模式，结构简单，结构整体强度大；当传动轴501移动时，同时还能够通过提拉组件600使第一套筒110进行上抬动作，再配合辅助支撑部510的动作，能够在较大坡角的坡面衔接处，提升装置的通过性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的，这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换、变型以及各种不同的选择和改变，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种爬壁机器人骨架结构，其特征在于，包括：

躯干架体，其包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的一端与所述第二套筒的一端弹性铰接，所述第一套筒内设有可转动的第一圆柱凸轮，所述第二套筒内设有可转动的第二圆柱凸轮，贯穿所述第一圆柱凸轮开设有第一键孔，贯穿所述第二圆柱凸轮开设有第二键孔，所述第一套筒的另一端设有主驱动装置，所述主驱动装置与所述第一圆柱凸轮连接并驱动其转动；

前肢组件，其包括前摆臂和前支撑部，所述前摆臂的中部与所述第一套筒的顶部转动连接，所述前摆臂的两端分别与一个所述前支撑部连接，所述前支撑部包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的伸缩杆的端部设有第一吸盘；所述前摆臂的两端分别通过前连接部与所述第一圆柱凸轮的侧部连接，当所述第一圆柱凸轮转动时，能够驱动所述前摆臂的两端交替向所述第一套筒的另一端摆动；

后肢组件，其包括后摆臂和后支撑部，所述后摆臂的中部与所述第二套筒的顶部转动连接，所述后摆臂的两端分别与一个所述后支撑部连接，所述后支撑部包括第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的伸缩杆的端部设有第二吸盘，所述第二伸缩缸的伸缩杆的中部设有顶块组件；所述后摆臂的两端分别通过后连接部与所述第二圆柱凸轮的侧部连接，当所述第二圆柱凸轮转动时，能够驱动所述后摆臂的两端交替向所述第二套筒的另一端摆动；

传动组件，其包括传动轴、轴座和辅助支撑部，所述传动轴以可滑动的方式套设在所述第二键孔内，所述传动轴的一端与所述轴座转动连接，所述轴座通过拉伸驱动部与所述第二套筒连接，所述拉伸驱动部能够驱动所述传动轴的另一端与所述第一键孔相互接插和分离，所述辅助支撑部的侧部与所述轴座弹性铰接，所述辅助支撑部包括第三伸缩缸，所述第三伸缩缸的伸缩杆的端部设有第三吸盘；

提拉组件，其包括第一提拉座和第二提拉座，所述第一提拉座与所述第一套筒固定连接，所述第二提拉座与所述轴座固定连接，在所述第一提拉座和所述第二提拉座之间设有卷线装置；

还包括第一连接臂、弹性转动座和第二连接臂，所述第一连接臂的一端与所述第一套筒的一端固定连接，所述第一连接臂的另一端开设有滑槽，所述滑槽与所述第一连接臂的长度方向平行；所述第二连接臂的一端与所述第二套筒的一端固定连接，所述弹性转动座设有固定端和转动端，所述固定端与所述第二连接臂的另一端固定连接，所述转动端以可滑动的方式设于所述滑槽内，所述转动端与所述固定端之间通过第一扭力弹簧连接，所述第一扭力弹簧能够驱动所述第一连接臂的一端向所述躯干架体的下方摆动；

所述前摆臂的两端分别开设有第一前导槽，所述第一前导槽的方向与所述前摆臂的长度方向平行，在所述第一套筒的两侧分别开设有第二前导槽，所述第二前导槽的方向与所述第一套筒的轴线平行，所述第二前导槽的底部与所述第一套筒的内部相连通；所述前连接部包括第一滑块、第一转动销和第一连接柱，所述第一滑块以可滑动的方式设于所述第二前导槽内，所述第一转动销的一端与所述第一滑块固定连接，所述第一转动销的另一端伸入至所述第一圆柱凸轮的凸轮槽内并能够转动，所述第一连接柱的一端与所述第一滑块转动连接，所述第一连接柱的另一端设有第一转套并以可滑动的方式套设在所述第一前导槽内；

所述后摆臂的两端分别开设有第一后导槽，所述第一后导槽的方向与所述后摆臂的长度方向平行，在所述第二套筒的两侧分别开设有第二后导槽，所述第二后导槽的方向与所述第二套筒的轴线平行，所述第二后导槽的底部与所述第二套筒的内部相连通；所述后连接部包括第二滑块、第二转动销和第二连接柱，所述第二滑块以可滑动的方式设于所述第二后导槽内，所述第二转动销的一端与所述第二滑块固定连接，所述第二转动销的另一端伸入至所述第二圆柱凸轮的凸轮槽内并能够转动，所述第二连接柱的一端与所述第二滑块转动连接，所述第二连接柱的另一端设有第二转套并以可滑动的方式套设在所述第一后导槽内。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，还包括缓冲组件，所述缓冲组件包括：

缓冲座，其固定设置在所述第一连接臂上；

连接座，其与所述转动端固定连接；

推杆，其一端与所述连接座固定连接，所述推杆的另一端以可滑动的方式插入在所述缓冲座内，所述推杆上设有卡止部，所述推杆上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述卡止部和所述缓冲座抵接。

3.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，所述卷线装置包括电动卷轴、钢线和辅助转轴，所述电动卷轴设置在所述第一提拉座上，所述辅助转轴以可转动的方式设置在所述第二提拉座上，所述钢线的一端卷绕在所述电动卷轴上，所述钢线的另一端与所述辅助转轴的侧部固定连接。

4.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，

所述前支撑部还包括第一弹簧连接部，所述第一弹簧连接部包括第一上连接盘和第一下连接盘，所述第一上连接盘与所述第一下连接盘之间设有第一弹性件，所述第一上连接盘与所述第一伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第一下连接盘与所述第一吸盘固定连接并开设有第一气孔；

所述后支撑部还包括第二弹簧连接部，所述第二弹簧连接部包括第二上连接盘和第二下连接盘，所述第二上连接盘与所述第二下连接盘之间设有第二弹性件，所述第二上连接盘与所述第二伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第二下连接盘与所述第二吸盘固定连接并开设有第二气孔；

所述辅助支撑部还包括第三弹簧连接部，所述第三弹簧连接部包括第三上连接盘和第三下连接盘，所述第三上连接盘与所述第三下连接盘之间设有第三弹性件，所述第三上连接盘与所述第三伸缩缸的伸缩杆的端部转动连接，所述第三下连接盘与所述第三吸盘固定连接并开设有第三气孔。

5.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，所述顶块组件包括：

顶块夹，其一端套设在所述第二伸缩缸的伸缩杆上并通过螺栓进行锁紧，所述顶块夹的另一端设有插槽；

顶块头，其由橡胶材料制成，所述顶块头的一端插入在所述插槽内，所述顶块头的另一端倒有圆角。

6.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，所述拉伸驱动部包括拉伸气缸，所述拉伸气缸通过固定板对称设置在所述第二套筒的两侧，所述拉伸气缸的伸缩端与所述轴座的两侧固定连接。

7.根据权利要求1所述的爬壁机器人骨架结构，其特征在于，所述主驱动装置包括：

电机座，其一端与所述第一套筒的另一端固定连接，所述第一提拉座与所述电机座的顶部固定连接；

主驱动电机，其与所述电机座的另一端固定连接，所述主驱动电机的输出轴设有柔性联轴器，所述柔性联轴器插入至所述第一键孔内并与所述第一键孔的轮廓相匹配。

8.一种爬墙机器人行走控制方法，其通过如权利要求1到7任一项所述的爬壁机器人骨架结构进行实施，其特征在于，包括如下动作步骤：

水平面爬行，当爬壁机器人在平面爬行时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并使其插入至所述第一键孔中，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮和所述第二圆柱凸轮同步转动，使前摆臂的两端和后摆臂的两端交替向前移动，且所述前摆臂和所述后摆臂的对应端向前动作的顺序相反；当相应侧的所述前支撑向前移动时，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘向下移动并吸住水平面，当相应侧的所述后支撑向前移动时，所述第二伸缩缸驱动所述第二吸盘向下移动并吸住水平面，从而为装置的爬行提供抓地力；

上坡爬行，当爬壁机器人从平面进入到上坡路段时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第二套筒移动并使其从所述第一键孔中拔出，同时使所述第二提拉座向后移动，所述卷线装置拉动所述第一提拉座和所述第一套筒向上抬起，从而带动所述前肢组件也向上抬起，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘将坡面吸住，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮转动，从而带动所述前摆臂的两端带动所述第一吸盘交替向前移动并工作，使所述第一套筒向坡面上爬行；此时第三伸缩缸带动所述第三吸盘向下移动并将水平面吸合，同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴的一端继续向外伸出，所述卷线装置放线，当所述第一套筒向坡面上移动一段距离后，所述第三吸盘松开，所述后肢组件落入到坡面区域内，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并向坡面上方爬行；

坡顶攀爬，当爬壁机器人爬到坡面的顶部时，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向外伸出并与所述第一键孔分离且所述第三吸盘与坡面吸合，所述前肢组件的第一吸盘处于悬空状态，所述卷线装置放线，使所述第一套筒在弹性交接轴的弹力下向坡顶平面转动，所述第一吸盘将坡顶平面吸合，然后所述第三吸盘与坡面吸合，所述第二吸盘与坡面分离，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴继续向外伸出，将后肢组件向上抬升超过坡顶平面，第二伸缩缸的伸缩杆向坡顶平面伸出使顶块组件与坡顶平面抵接；然后第三吸盘松开，所述主驱动装置驱动前肢组件继续向前爬行，同时所述卷线装置收线，使所述第二套筒向上翻转与所述第一套筒的轴线重合；最后，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒的方向移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并沿坡顶平面爬行；

下坡爬行，当爬壁机器人从下坡面向平面爬行时，所述第三吸盘工作同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第二套筒外移动并使其从所述第一键孔中拔出，同时使所述第二提拉座向后移动，所述卷线装置拉动所述第一提拉座和所述第一套筒向上抬起，从而带动所述前肢组件也向上抬起，所述第一伸缩缸驱动所述第一吸盘将平面吸住，所述主驱动装置驱动所述第一圆柱凸轮转动，从而带动所述前摆臂的两端交替向前移动带动所述第一套筒沿平面爬行；此时第三伸缩缸带动所述第三吸盘向下移动并将坡面吸合，同时所述拉伸驱动部驱动所述传动轴的一端继续向外伸出，所述卷线装置放线，当所述第一套筒的部分沿平面爬行一段距离后，所述第三吸盘松开，所述后肢组件落入到平面区域内，所述拉伸驱动部驱动所述传动轴向所述第一套筒移动并插入至所述第一键孔内，使所述前肢组件和所述后肢组件继续构成联动关系，并继续沿平面爬行。