CN210734340U - 一种复合并联四足爬壁机构 - Google Patents

Abstract

一种复合并联四足爬壁机构，包括主爬壁装置和辅助爬壁装置；主爬壁装置包括：机身上板；四个伸缩足组件，四个伸缩足组件滑动连接于机身上板的两侧；主驱动组件，主驱动组件驱动四个伸缩足组件同步进行周期性伸缩运动；辅助爬壁装置包括：四个辅助足组件，四个辅助足组件滑动连接于机身上板的底部；辅助驱动组件，辅助驱动组件驱动四个辅助足组件相对于主爬壁机构进行周期性往复运动、以及改变辅助爬壁装置与主爬壁装置之间形成的旋转角进行转向运动。本实用新型涉及的复合并联四足爬壁机构，具有一定的越障能力，而无需显著增加足部的尺寸以及爬壁机构的体积和重量，扩大爬壁机构的应用范围；伸缩足组件能够实现同步伸缩，具有爬行和转向功能。

Description

一种复合并联四足爬壁机构

技术领域

本实用新型属于特种机器人技术领域，更具体地，涉及一种复合并联四足爬壁机构。

背景技术

爬壁机器人是一种可以携带各种作业工具在各类壁面上实现特定功能的特种仿生机器人，广泛用于玻璃幕墙清洗、擦玻璃、大型罐体测厚探伤、喷涂、高空侦查等危险或特殊场合。爬壁机器人不仅可以提高高空作业效率，而且能替代人工作业，减少工作人员在危险环境中的安全隐患。

吸附技术是指使爬壁机器人不发生滑落、倾翻的技术，常用的吸附方式有反向推力式、磁力吸附式、真空吸附式等，大多数足式爬壁机器人采用外接负压源的吸附方式，但是采用这种吸附方式的显著不足在于：(1)爬壁机器人通过足部的交替移动来实现爬壁行走，机器人足部末端为负压吸盘装置，当有部分足部离开壁面时，爬壁机器人对壁面的瞬时吸附力将减小，这样将直接影响机器人的荷载能力及运行稳定性，甚至造成爬壁机器人的滑落、倾翻等不良后果，存在极大的安全隐患。(2)爬壁机器人的越障能力一般受足部结构尺寸的制约影响很大，机器人若要灵活地翻越较高的障碍，就需要增加足部的尺寸，从而就会增加机器人的体积和重量，爬壁机器人高度增加又影响了其吸附爬行能力和姿态稳定性，这些缺陷大大限制了爬壁机器人的应用范围。

因此，期待一种复合并联四足爬壁机构，利于稳定壁面吸附能力，克服传统足式爬壁机器人行走移动时吸附力不稳定的隐患，同时在不显著增加足部结构尺寸的条件下能保持足够的越障能力，大大改善爬壁机器人的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种复合并联四足爬壁机构，能够利于稳定壁面吸附能力，克服传统足式爬壁机器人行走移动时吸附力不稳定的隐患，同时在不显著增加足部结构尺寸的条件下能保持足够的越障能力，大大改善爬壁机器人的应用范围。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种复合并联四足爬壁机构，包括主爬壁装置和辅助爬壁装置；

所述主爬壁装置包括：

机身上板；

四个伸缩足组件，所述四个伸缩足组件滑动连接于所述机身上板的两侧；

主驱动组件，所述主驱动组件驱动所述四个伸缩足组件同步进行周期性伸缩运动；

所述辅助爬壁装置包括：

四个辅助足组件，所述四个辅助足组件滑动连接于所述机身上板的底部；

辅助驱动组件，所述辅助驱动组件驱动所述四个辅助足组件相对于所述主爬壁机构进行周期性往复运动、以及改变所述辅助爬壁装置与所述主爬壁装置之间形成的旋转角进行转向运动。

优选地，所述主驱动组件包括：

一对主传动轴，所述一对主传动轴通过主轴支架设于所述机身上板的顶部；

一对主传动齿轮，每个所述主传动齿轮固定连接于一个所述主传动轴的中部；

主驱电机，所述主驱电机设于所述机身上板的顶部，且位于一对所述主传动轴之间；

轴齿轮，所述轴齿轮固定连接于所述主驱电机的输出轴，且与一个所述主传动齿轮啮合连接；

过渡齿轮，所述过渡齿轮分别啮合连接于另一个所述主传动齿轮和所述轴齿轮，所述主驱电机能够同时带动所述一对主传动齿轮转动，从而带动一对主传动轴转动。

优选地，每个所述伸缩足组件均包括：

曲柄，位于所述机身上板一侧的两个伸缩足组件的曲柄分别固定连接于一个所述主传动轴的两端；

连杆，所述连杆的一端转动连接于所述曲柄；

导向杆，所述导向杆的顶部与所述连杆的另一端相连接；

第一吸盘组件，所述第一吸盘组件连接于所述导向杆的底部。

优选地，还包括一对机身下板，所述一对机身下板固定连接于所述机身上板的底部两端，且与所述机身上板拼接成安装空间。

优选地，所述辅助驱动组件包括：

滑块，所述滑块上设有螺纹通孔；

丝杠，所述丝杠螺纹连接于所述螺纹通孔，且所述丝杠的两端分别转动连接于所述安装空间内；

丝杠电机，所述丝杠电机的输出轴驱动连接于所述丝杠的一端。

优选地，所述辅助驱动组件还包括一对导杆，所述一对导杆的两端固定连接于所述安装空间，且所述一对导杆平行设置于所述丝杠的两侧，所述滑块上设有一对导杆通孔，所述一对导杆滑动连接于所述一对导杆通孔。

优选地，还包括辅助足支座，所述辅助足支座设于所述滑块的底部，所述四个辅助足组件固定连接于所述辅助足支座的底部。

优选地，所述辅助驱动组件还包括：

转向轴，所述转向轴的一端固定连接于所述滑块，所述转向轴的另一端通过推力轴承转动连接于所述辅助足支座；

转向电机，所述转向电机设于所述辅助足支座的底部，所述转向电机的输出轴穿过所述辅助足支座至所述辅助足支座与所述滑块之间；

转向电机齿轮，所述转向电机齿轮固定连接于所述转向电机的输出轴；

转向齿轮，所述转向齿轮固定连接于所述转向轴，且于所述转向电机齿轮啮合连接。

优选地，每个所述辅助足组件均包括：

连接杆，所述连接杆的顶端固定连接于所述辅助足支座；

第二吸盘组件，所述第二吸盘组件连接于所述连接杆的底部。

优选地，所述第一吸盘组件和所述第二吸盘组件均包括：

吸盘支架；

真空吸盘，所述真空吸盘连接于所述吸盘支架的底部，且所述真空吸盘与外部真空发生设备通过管路连通。

本实用新型涉及的一种复合并联四足爬壁机构，其有益效果在于：伸缩足组件能够伸缩使爬壁机构具有一定的越障能力，而无需显著增加足部的尺寸以及爬壁机构的体积和重量，扩大爬壁机构的应用范围；伸缩足组件通过主驱动组件的控制能够实现同步伸缩；辅助爬壁装置能够实现相对于主爬壁机构的平行移动，实现爬行功能；通过改变主爬壁装置与辅助爬壁装置形成相对的旋转角，实现转向功能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构的结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中主爬壁装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中主驱动组件的结构示意图；

图4示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中伸缩足组件的结构示意图；

图5示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中辅助爬壁装置的结构示意图；

图6示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中辅助爬壁装置的主视图；

图7示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构中辅助爬壁装置的局部放大示意图；

图8a示出了本实用新型的一个示例性实施例的复合并联四足爬壁机构进行爬壁时初始位置状态示意图，图8b、图8c和图8d分别示出了伸缩足组件保持吸附、辅助足组件平移上升的位置状态示意图，图8e、图8f和图8g分别示出了辅助足组件保持吸附、伸缩足组件平移上升的位置状态示意图；

附图标记说明：

1主爬壁装置，2辅助爬壁装置，3机身上板，4伸缩足组件，5辅助足组件，6主传动轴，7主轴支架，8主传动齿轮，9主驱电机，10轴齿轮，11过渡齿轮，12曲柄，13连杆，14导向杆，15第一吸盘组件，16机身下板，17滑块，18丝杠，19丝杠电机，20导杆，21辅助足支座，22转向轴，23推力轴承，24转向电机，25转向电机齿轮，26转向齿轮，27连接杆，28吸盘支架，29真空吸盘，30连接座，31导向孔，32上板，33下板，34固定管，35滑动杆，36压缩弹簧。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种复合并联四足爬壁机构，包括主爬壁装置和辅助爬壁装置；

主爬壁装置包括：

机身上板；

四个伸缩足组件，四个伸缩足组件滑动连接于机身上板的两侧；

主驱动组件，主驱动组件驱动四个伸缩足组件同步进行周期性伸缩运动；

辅助爬壁装置包括：

四个辅助足组件，四个辅助足组件滑动连接于机身上板的底部；

辅助驱动组件，辅助驱动组件驱动四个辅助足组件相对于主爬壁机构进行周期性往复运动、以及改变辅助爬壁装置与主爬壁装置之间形成的旋转角进行转向运动。

本实用新型涉及的复合并联四足爬壁机构，伸缩足组件能够伸缩使爬壁机构具有一定的越障能力，而无需显著增加足部的尺寸以及爬壁机构的体积和重量，扩大爬壁机构的应用范围；伸缩足组件通过主驱动组件的控制能够实现同步伸缩；辅助爬壁装置能够实现相对于主爬壁机构的平行移动，实现爬行功能；通过改变主爬壁装置与辅助爬壁装置形成相对的旋转角，实现转向功能。

优选地，主驱动组件包括：

一对主传动轴，一对主传动轴通过主轴支架设于机身上板的顶部，每个主传动轴的一端均连接一个伸缩足组件；

一对主传动齿轮，每个主传动齿轮固定连接于一个主传动轴的中部；

主驱电机，主驱电机设于机身上板的顶部，且位于一对主传动轴之间；

轴齿轮，轴齿轮固定连接于主驱电机的输出轴，且与一个主传动齿轮啮合连接；

过渡齿轮，过渡齿轮分别啮合连接于另一个主传动齿轮和轴齿轮，主驱电机能够同时带动一对主传动齿轮转动，从而带动一对主传动轴转动。

主传动轴平行于机身上板的长度方向设置，主轴支架设于每个主传动轴的两端，主传动轴与主轴支架通过轴承转动连接；主传动齿轮设于主传动轴的中部，使位于主传动轴两端的伸缩足组件所受扭矩均匀；主驱电机工作带动轴齿轮转动，与轴齿轮啮合连接的过渡齿轮和一对主传动齿轮同时开始转动，即通过一个电机同步驱动一对主传动轴转动，从而使四个伸缩足组件实现同步伸缩运动。

优选地，每个伸缩足组件均包括：

曲柄，位于机身上板一侧的两个伸缩足组件的曲柄分别固定连接于一个主传动轴的两端；

连杆，连杆的一端转动连接于曲柄；

导向杆，导向杆的顶部与连杆的另一端固定相连接；

第一吸盘组件，第一吸盘组件连接于导向杆的底部。

优选地，机身上板的两侧设有四个连接座，每个连接座上设有导向孔，每个伸缩足组件的导向杆滑动连接于一个导向孔内，导向杆垂直于机身上板设置，曲柄、连杆和导向杆构成曲柄滑块机构，曲柄能够随主传动轴的转动而转动，进而拉动连杆周期性摆动，从而带动导向杆沿连接座做周期性的上下往复运动；当导向杆向下伸出使第一吸盘组件与被爬壁物体表面接触时，第一吸盘组件能够吸附于被爬壁物体表面。

当导向杆在连杆的带动下向上运动时，导向杆的向上移动使第一吸盘组件与被爬壁物体表面脱离；当导向杆在连杆的带动下向下运动时，导向杆推动第一吸盘组件使其与被爬壁物体表面接触。

优选地，还包括一对机身下板，一对机身下板固定连接于机身上板的底部两端，且与机身上板拼接成安装空间。

优选地，机身上板与机身下板均由铝合金材料制成，利于减轻机构总体重量；机身上板的两端与机身下板上均设有三对弧形凹槽，机身上板与机身下板固定连接后，弧形凹槽拼接成三对连接孔，即安装空间。

优选地，辅助驱动组件包括：

滑块，滑块上设有螺纹通孔；

丝杠，丝杠螺纹连接于螺纹通孔，且丝杠的两端分别转动连接于安装空间内，即一对连接孔内；

丝杠电机，丝杠电机的输出轴通过联轴器驱动连接于丝杠的一端。

丝杠与滑块螺纹连接，当丝杠在丝杠电机的驱动下转动时，滑块能够沿丝杠的轴向做往复平移运动。丝杠与连接孔通过轴承转动连接。

优选地，辅助驱动组件还包括一对导杆，一对导杆的两端固定连接于安装空间，且一对导杆平行设置于丝杠的两侧，滑块上设有一对导杆通孔，一对导杆滑动连接于一对导杆通孔。导杆的两端分别连接于另外两对连接孔，导杆设于丝杠的两侧，便于与滑块的运动进行导向，且避免滑块翻转。

优选地，还包括辅助足支座，辅助足支座设于滑块的底部，四个辅助足组件固定连接于辅助足支座的底部。

优选地，辅助驱动组件还包括：

转向轴，转向轴的一端固定连接于滑块，转向轴的另一端通过推力轴承转动连接于辅助足支座；

转向电机，转向电机设于辅助足支座的底部，转向电机的输出轴穿过辅助足支座至辅助足支座与滑块之间；

转向电机齿轮，转向电机齿轮固定连接于转向电机的输出轴；

转向齿轮，转向齿轮固定连接于转向轴，且与转向电机齿轮啮合连接。

转向电机驱动转向电机齿轮转动，带动转向齿轮转动，从而带动转动轴转动，以实现滑块的转动，使辅助爬壁装置与主爬壁装置之间形成旋转角，从而实现转向功能。

优选地，每个辅助足组件均包括：

连接杆，连接杆的顶端固定连接于辅助足支座；

第二吸盘组件，第二吸盘组件连接于连接杆的底部。

优选地，第一吸盘组件和第二吸盘组件均包括：

吸盘支架；

真空吸盘，真空吸盘连接于吸盘支架的底部，且真空吸盘与外部真空发生设备通过管路连通。

优选地，吸盘支架包括上板与下板，上板与连接杆的底部固定连接，真空吸盘连接于下板上，上板与下板之间设有多个伸缩支杆，伸缩支杆包括固定管和滑动杆，滑动杆滑动连接于固定管，且滑动杆顶部与固定管之间设有提供缓冲的压缩弹簧，固定管的顶部连接于上板，滑动杆的底部连接于下板，滑动杆上套设压缩弹簧，用于提供缓冲。吸盘支架用于提供真空吸盘的管路连通空间，且在真空吸盘进行吸附使能够提供一定的缓冲作用。

真空吸盘为现有产品，通过管路与真空发生设备，如真空发生器连通，具体结构不做赘述。通过真空发生设备抽吸使真空吸盘内产生负气压，从而将被爬壁物体表面吸牢；通过向真空吸盘内充入气体使负气压变成零气压或正气压，使真空吸盘与被爬壁物体表面脱离。

使用本实用新型的复合并联四足爬壁机构进行爬壁的工作原理如下：

伸缩足组件和辅助足组件的真空吸盘通过外部真空发生设备对被爬壁物体表面，即壁面进行吸附或分离；

主驱电机通过曲柄滑块机构驱动伸缩足组件进行伸缩和上下往复运动；

丝杠电机驱动丝杠转动，使滑块能够沿导轨进行往复运动，主驱电机驱动伸缩足组件伸展使辅助足组件与壁面分离，滑块带动辅助足组件平移，当辅助足组件平移至预设距离时，主驱电机驱动伸缩足组件缩回使辅助足组件接触并吸附壁面，主驱电机继续驱动伸缩足组件缩回至伸缩足组件与壁面分离，此时丝杠电机驱动丝杠转动，而滑块保持位置不变，丝杠相对于滑块平移，从而带动主爬壁装置平移，实现爬壁机构的平行移动；

当爬壁机构需要进行转向时，在伸缩足组件与壁面分离而辅助足组件吸附于壁面时，转向电机驱动转向电机齿轮转动，带动转向齿轮和转向轴转动，从而使滑块带动悬空的主爬壁装置进行转动，而使主爬壁装置与辅助爬壁装置形成相对的旋转角后，驱动伸缩足组件吸附于壁面即实现转向功能。

使用本实用新型的复合并联四足爬壁机构进行爬壁的步态过程如下：

1、爬壁机构位于初始位置时，伸缩足组件和辅助足组件的真空吸盘均吸附于壁面上，向辅助足组件的真空吸盘通入正气压气体使辅助足的真空吸盘对壁面的吸附力消失，同时控制伸缩足组件的导向杆伸展使辅助足组件抬起与壁面分离；

2、使伸缩足组件继续保持对壁面的吸附状态，控制辅助爬壁装置中的滑块和辅助足组件在丝杠电机的驱动下平行移动上升至一定距离；

3、在伸缩足组件继续保持对壁面的吸附状态时，控制伸缩足组件缩回至辅助足组件与壁面接触并吸附；

4、使辅助足组件保持对壁面的吸附状态，向伸缩足组件的真空吸盘通入正气压气体使伸缩足组件对壁面的吸附力消失，同时控制伸缩足组件缩回至与壁面分离；

5、在辅助足组件继续保持对壁面的吸附状态时，控制辅助爬壁装置中的丝杠电机转动，此时因辅助足组件位置固定，丝杠带动主爬壁装置平行上移至一定距离；

6、使辅助足组件保持对壁面的吸附状态，同时控制伸缩足组件伸展，使伸缩足组件的真空吸盘与壁面接触并吸附，达到与初始位置相同的姿态，但是爬壁机构的位置则实现上移一定距离。

通过该步态过程循环进行，实现爬壁机构的连续向上爬行的工作过程，反之则可实现向下爬行的工作循环。爬壁机构的机身上板上可以安装不同的设备实现不同的功能，如擦玻璃设备、喷涂设备、高空侦查设备等，能够代替人工作业，减少工作人员的安全隐患。本实用新型的爬壁机构保证了在爬壁过程中吸附力的稳定性，防止爬壁机构出现滑落、倾翻等不良后果，极大消除了安全隐患；伸缩足组件的伸展和收缩在保障爬壁机构具有一定的越障能力条件下，不需显著增加足部的尺寸以及爬壁机构的体积和重量，大大扩展了爬壁机构的应用范围；四个伸缩足组件采用单个电机同步传动控制，并采用曲柄滑块机构实现伸缩足组件的灵活伸展或收缩；辅助足采用丝杆螺母传动方式实现相对于主爬壁装置的平行移动，实现爬行功能。

实施例1

如图1至图8g所示，本实用新型提供一种复合并联四足爬壁机构，包括主爬壁装置1和辅助爬壁装置2；

主爬壁装置1包括：

机身上板3；

四个伸缩足组件4，四个伸缩足组件4滑动连接于机身上板3的两侧；

主驱动组件，主驱动组件驱动四个伸缩足组件4同步进行周期性伸缩运动；

辅助爬壁装置2包括：

四个辅助足组件5，四个辅助足组件5滑动连接于机身上板3的底部；

辅助驱动组件，辅助驱动组件驱动四个辅助足组件5相对于主爬壁机构进行周期性往复运动、以及改变辅助爬壁装置2与主爬壁装置1之间形成的旋转角进行转向运动。

在本实施例中，主驱动组件包括：

一对主传动轴6，一对主传动轴6通过主轴支架7设于机身上板3的顶部，每个主传动轴6的一端均连接一个伸缩足组件4；

一对主传动齿轮8，每个主传动齿轮8固定连接于一个主传动轴6的中部；

主驱电机9，主驱电机9设于机身上板3的顶部，且位于一对主传动轴6之间；

轴齿轮10，轴齿轮10固定连接于主驱电机9的输出轴，且与一个主传动齿轮8啮合连接；

过渡齿轮11，过渡齿轮11分别啮合连接于另一个主传动齿轮8和轴齿轮10，主驱电机9能够同时带动一对主传动齿轮8转动，从而带动一对主传动轴6转动。

主传动轴6平行于机身上板3的长度方向设置，主轴支架7设于每个主传动轴6的两端，主传动轴6与主轴支架7通过轴承转动连接；主传动齿轮8设于主传动轴6的中部，使位于主传动轴6两端的伸缩足组件4所受扭矩均匀；主驱电机9工作带动轴齿轮10转动，与轴齿轮10啮合连接的过渡齿轮11和一对主传动齿轮8同时开始转动，即通过一个电机同步驱动一对主传动轴6转动，从而使四个伸缩足组件4实现同步伸缩运动。

在本实施例中，每个伸缩足组件4均包括：

曲柄12，位于机身上板3一侧的两个伸缩足组件4的曲柄12分别固定连接于一个主传动轴6的两端；

连杆13，连杆13的一端转动连接于曲柄12；

导向杆14，导向杆14的顶部与连杆13的另一端固定相连接；

第一吸盘组件15，第一吸盘组件15连接于导向杆14的底部。

机身上板3的两侧设有四个连接座30，每个连接座30上设有导向孔31，每个伸缩足组件4的导向杆14滑动连接于一个导向孔31内，导向杆14垂直于机身上板3设置，曲柄12、连杆13和导向杆14构成曲柄滑块机构，曲柄12能够随主传动轴6的转动而转动，进而拉动连杆13周期性摆动，从而带动导向杆14沿连接座做周期性的上下往复运动；当导向杆14向下伸出使第一吸盘组件15与被爬壁物体表面接触时，第一吸盘组件15能够吸附于被爬壁物体表面。

当导向杆14在连杆13的带动下向上运动时，导向杆14的向上移动使第一吸盘组件15与被爬壁物体表面脱离；当导向杆14在连杆13的带动下向下运动时，导向杆14推动第一吸盘组件15使其与被爬壁物体表面接触。

在本实施例中，还包括一对机身下板16，一对机身下板16固定连接于机身上板3的底部两端，且与机身上板3拼接成安装空间。

机身上板3与机身下板16均由铝合金材料制成；机身上板3的两端与机身下板16上均设有三对弧形凹槽，机身上板3与机身下板16固定连接后，弧形凹槽拼接成三对连接孔，即安装空间。

辅助驱动组件包括：

滑块17，滑块17上设有螺纹通孔；

丝杠18，丝杠18螺纹连接于螺纹通孔，且丝杠18的两端分别转动连接于安装空间内，即一对连接孔内；

丝杠电机19，丝杠电机19的输出轴通过联轴器驱动连接于丝杠18的一端。

丝杠18与滑块17螺纹连接，当丝杠18在丝杠电机19的驱动下转动时，滑块17能够沿丝杠18的轴向做往复平移运动。丝杠18与连接孔通过轴承转动连接。

辅助驱动组件还包括一对导杆20，一对导杆20的两端固定连接于安装空间，且一对导杆20平行设置于丝杠18的两侧，滑块17上设有一对导杆通孔，一对导杆20滑动连接于一对导杆通孔。导杆20的两端分别连接于另外两对连接孔。

在本实施例中，还包括辅助足支座21，辅助足支座21设于滑块17的底部，四个辅助足组件5固定连接于辅助足支座21的底部。

辅助驱动组件还包括：

转向轴22，转向轴22的一端固定连接于滑块17，转向轴22的另一端通过推力轴承23转动连接于辅助足支座21；

转向电机24，转向电机24设于辅助足支座21的底部，转向电机24的输出轴穿过辅助足支座21至辅助足支座21与滑块17之间；

转向电机齿轮25，转向电机齿轮25固定连接于转向电机24的输出轴；

转向齿轮26，转向齿轮26固定连接于转向轴22，且与转向电机齿轮25啮合连接。

转向电机24驱动转向电机齿轮25转动，带动转向齿轮26转动，从而带动转动轴转动，以实现滑块17的转动，使辅助爬壁装置2与主爬壁装置1之间形成旋转角，从而实现转向功能。

每个辅助足组件5均包括：

连接杆27，连接杆27的顶端固定连接于辅助足支座21；

第二吸盘组件，第二吸盘组件连接于连接杆27的底部。

第一吸盘组件15和第二吸盘组件均包括：

吸盘支架28；

真空吸盘29，真空吸盘29连接于吸盘支架28的底部，且真空吸盘29与外部真空发生设备通过管路连通。

吸盘支架28包括上板32与下板33，上板32与连接杆27的底部固定连接，真空吸盘29连接于下板33上，上板32与下板33之间设有多个伸缩支杆，伸缩支杆包括固定管34和滑动杆35，滑动杆35滑动连接于固定管34，且滑动杆35顶部与固定管34之间设有提供缓冲的压缩弹簧36，固定管34的顶部连接于上板32，滑动杆35的底部连接于下板33，滑动杆上套设压缩弹簧36，用于提供缓冲。

通过真空发生设备抽吸使真空吸盘29内产生负气压，从而将被爬壁物体表面吸牢；通过向真空吸盘29内充入气体使负气压变成零气压或正气压，使真空吸盘29与被爬壁物体表面脱离。

使用本实用新型的复合并联四足爬壁机构进行爬壁的工作原理如下：

伸缩足组件4和辅助足组件5的真空吸盘29通过外部真空发生设备对被爬壁物体表面，即壁面进行吸附或分离；

主驱电机9通过曲柄滑块机构驱动伸缩足组件4进行伸缩和上下往复运动；

丝杠电机19驱动丝杠18转动，使滑块17能够沿导轨进行往复运动，主驱电机9驱动伸缩足组件4伸展使辅助足组件5与壁面分离，滑块17带动辅助足组件5平移，当辅助足组件5平移至预设距离时，主驱电机9驱动伸缩足组件4缩回使辅助足组件5接触并吸附壁面，主驱电机9继续驱动伸缩足组件4缩回至伸缩足组件4与壁面分离，此时丝杠电机19驱动丝杠18转动，而滑块17保持位置不变，丝杠18相对于滑块17平移，从而带动主爬壁装置1平移，实现爬壁机构的平行移动；

当爬壁机构需要进行转向时，在伸缩足组件4与壁面分离而辅助足组件5吸附于壁面时，转向电机24驱动转向电机齿轮25转动，带动转向齿轮26和转向轴22转动，从而使滑块17带动悬空的主爬壁装置1进行转动，而使主爬壁装置1与辅助爬壁装置2形成相对的旋转角后，驱动伸缩足组件4吸附于壁面即实现转向功能。

使用本实用新型的复合并联四足爬壁机构进行爬壁的步态过程如下：

1、爬壁机构位于初始位置时，如图8a，伸缩足组件4和辅助足组件5的真空吸盘29均吸附于壁面上，向辅助足组件5的真空吸盘29通入正气压气体使辅助足的真空吸盘29对壁面的吸附力消失，同时控制伸缩足组件4的导向杆14伸展使辅助足组件5抬起与壁面分离，如图8b；

2、使伸缩足组件4继续保持对壁面的吸附状态，控制辅助爬壁装置2中的滑块17和辅助足组件5在丝杠电机19的驱动下平行移动上升至一定距离，如图8c；

3、在伸缩足组件4继续保持对壁面的吸附状态时，控制伸缩足组件4缩回至辅助足组件5与壁面接触并吸附，如图8d；

4、使辅助足组件5保持对壁面的吸附状态，向伸缩足组件4的真空吸盘29通入正气压气体使伸缩足组件4对避免的吸附力消失，同时控制伸缩足组件4缩回至与壁面分离，如图8e；

5、在辅助足组件5继续保持对壁面的吸附状态时，控制辅助爬壁装置2中的丝杠电机19转动，此时因辅助足组件5位置固定，丝杠18带动主爬壁装置1平行上移至一定距离，如图8f；

6、使辅助足组件5保持对壁面的吸附状态，同时控制伸缩足组件4伸展，使伸缩足组件4的真空吸盘29与壁面接触并吸附，达到与初始位置相同的姿态，但是爬壁机构的位置则实现上移一定距离，如图8g。

通过该步态过程循环进行，实现爬壁机构的连续向上爬行的工作过程，反之则可实现向下爬行的工作循环。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种复合并联四足爬壁机构，其特征在于，包括主爬壁装置(1)和辅助爬壁装置(2)；

所述主爬壁装置(1)包括：

机身上板(3)；

四个伸缩足组件(4)，所述四个伸缩足组件(4)滑动连接于所述机身上板(3)的两侧；

主驱动组件，所述主驱动组件驱动所述四个伸缩足组件(4)同步进行周期性伸缩运动；

所述辅助爬壁装置(2)包括：

四个辅助足组件(5)，所述四个辅助足组件(5)滑动连接于所述机身上板(3)的底部；

辅助驱动组件，所述辅助驱动组件驱动所述四个辅助足组件(5)相对于所述主爬壁机构进行周期性往复运动、以及改变所述辅助爬壁装置与所述主爬壁装置之间形成的旋转角进行转向运动。

2.根据权利要求1所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，所述主驱动组件包括：

一对主传动轴(6)，所述一对主传动轴(6)通过主轴支架(7)设于所述机身上板(3)的顶部；

一对主传动齿轮(8)，每个所述主传动齿轮(8)固定连接于一个所述主传动轴(6)的中部；

主驱电机(9)，所述主驱电机(9)设于所述机身上板(3)的顶部，且位于一对所述主传动轴(6)之间；

轴齿轮(10)，所述轴齿轮(10)固定连接于所述主驱电机(9)的输出轴，且与一个所述主传动齿轮(8)啮合连接；

过渡齿轮(11)，所述过渡齿轮(11)分别啮合连接于另一个所述主传动齿轮(8)和所述轴齿轮(10)，所述主驱电机(9)能够同时带动所述一对主传动齿轮(8)转动，从而带动一对主传动轴(6)转动。

3.根据权利要求2所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，每个所述伸缩足组件(4)均包括：

曲柄(12)，位于所述机身上板(3)一侧的两个伸缩足组件(4)的曲柄(12)分别固定连接于一个所述主传动轴(6)的两端；

连杆(13)，所述连杆(13)的一端转动连接于所述曲柄(12)；

导向杆(14)，所述导向杆(14)的顶部与所述连杆(13)的另一端相连接；

第一吸盘组件(15)，所述第一吸盘组件(15)连接于所述导向杆(14)的底部。

4.根据权利要求3所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，还包括一对机身下板(16)，所述一对机身下板(16)固定连接于所述机身上板(3)的底部两端，且与所述机身上板(3)拼接成安装空间。

5.根据权利要求4所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，所述辅助驱动组件包括：

滑块(17)，所述滑块(17)上设有螺纹通孔；

丝杠(18)，所述丝杠(18)螺纹连接于所述螺纹通孔，且所述丝杠(18)的两端分别转动连接于所述安装空间内；

丝杠电机(19)，所述丝杠电机(19)的输出轴驱动连接于所述丝杠(18)的一端。

6.根据权利要求5所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，所述辅助驱动组件还包括一对导杆(20)，所述一对导杆的两端固定连接于所述安装空间，且所述一对导杆平行设置于所述丝杠(18)的两侧，所述滑块(17)上设有一对导杆通孔，所述一对导杆滑动连接于所述一对导杆通孔。

7.根据权利要求5所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，还包括辅助足支座(21)，所述辅助足支座(21)设于所述滑块(17)的底部，所述四个辅助足组件(5)固定连接于所述辅助足支座(21)的底部。

8.根据权利要求7所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，所述辅助驱动组件还包括：

转向轴(22)，所述转向轴(22)的一端固定连接于所述滑块(17)，所述转向轴(22)的另一端通过推力轴承(23)转动连接于所述辅助足支座(21)；

转向电机(24)，所述转向电机(24)设于所述辅助足支座(21)的底部，所述转向电机(24)的输出轴穿过所述辅助足支座(21)至所述辅助足支座(21)与所述滑块(17)之间；

转向电机齿轮(25)，所述转向电机齿轮(25)固定连接于所述转向电机(24)的输出轴；

转向齿轮(26)，所述转向齿轮(26)固定连接于所述转向轴(22)，且于所述转向电机齿轮(25)啮合连接。

9.根据权利要求7所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，每个所述辅助足组件(5)均包括：

连接杆(27)，所述连接杆(27)的顶端固定连接于所述辅助足支座(21)；

第二吸盘组件，所述第二吸盘组件连接于所述连接杆(27)的底部。

10.根据权利要求9所述的复合并联四足爬壁机构，其特征在于，所述第一吸盘组件(15)和所述第二吸盘组件均包括：

吸盘支架(28)；

真空吸盘(29)，所述真空吸盘(29)连接于所述吸盘支架(28)的底部，且所述真空吸盘(29)与外部真空发生设备通过管路连通。

Images