[实用新型]仿壁虎微小型机器人

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及机器人设计领域，具体的说是一种具有爬壁能力的微小型仿生壁虎机器人。

(二)背景技术

自二十世纪六七十年代起，各国在军用机器人的研制和开发中都投入了大量的资金。微小型机器人以其隐蔽性强、功耗小、成本低廉、便于大量部署的优点正日益成为军用机器人研究热点。微小型爬壁机器人是微小型机器人的一个分支，主要在建筑物、管道等壁面或顶部进行移动作业。在民用方面，有许多场合必须采取良好的安全防护措施才能实施作业，如：原子能发电站中强放射线下的作业，海底石油勘测等深水作业，灾害时的消防救援作业，各类管道的探伤、修复工作等，而微小型爬壁机器人可以广泛的应用在这些工作当中。在军事方面，它可以从事侦察、收集情报工作，军事行动时从事排雷、排爆、携带武器进攻、营救伤员等工作。因而微小型爬壁机器人在未来的多方面应用中都有广阔的前景。目前，国内外已经有相当数量的爬壁机器人投入现场作业，但对微小型爬壁机器人的研究还不是很多，现就与本项技术相关领域研究现状和应用情况做以下介绍：

(1)德国FZI(Forchungszentrum Informatik)研制了Lauron系列六足仿生机器人。第三代Lauron六足仿生机器人重18kg，可以承受10kg的负载。尺寸0.5m×0.8m×0.3m(长×宽×高)，由24伏直流伺服电机经带轮减速后驱动各关节。

(2)右图为DARPA所资助的类似项目高机动性仿蟑螂六足步行机器人。该机器人由微型气缸驱动的24个关节使整个机器人具有行走和跳越的能力，整个机器人能够承载30磅。

(3)美国海军正在研制的机器龙虾(右图)。它是一种八足水下步行机器人。它包括4×8英寸的壳体，壳体由8条3自由度腿驱动，每条腿以3个关节为基础进行基本的动作，关节的动作采用肌肉型驱动器(用形状记忆合金镍钛诺做成的力可恢复型人造肌肉)

(4)东京大学的广獭茂男等人研制了“NINJA”型四足壁面步行机器人。“NINJA”型四足壁面步行机器人四个吸盘分别安装在四条独立的腿上，通过四条腿的不同组合，实现机器人从地面到壁面再到夫花板的移动，具有较强的越障能力以及壁面适应能力。其行动尺寸为110cm×70cm×50cm。

(5)1993年，日本工业技术院的似野智昭研制了另一种形式的壁面步行机器人，如右图所示，该机器人由两条足端装有五个吸盘的腿足机构组成，每条腿可以绕另一条腿旋转，不同的旋转角度就形成了机器人的直线和转向运动。机器人基本尺寸为120cm×60cm×80cm。

(6)1998年，西班牙CSIC大学的工业自动化研究所研制成功了一种叫做REST的六足爬壁机器人(右图所示)。机器人采用动物型腿，在每条腿上具有两个半自由度，即两个旋转自由度和半个垂直于移动平面的棱柱形被动伸缩自由度。

(7)2002年，日本宫崎大学的西亮教授研制出了双足爬壁机器人，如下图所示。这种机器人结构简单，对复杂壁面环境具有良好的适应性，它是靠安装在腿末端的吸盘产生的吸附力贴附在壁面上的，吸盘内的负压由抽风机产生；通过两条腿的交替吸附实现机器人在壁面上的移动，移动时通过脚腕的顷斜与圆规脚开闭的适当组合，便可以翻越一定高度的台阶，进而再与脚腕的回转相组合，就能实现多种壁面环境下的移动。但由于腿长、重心高，在垂直壁面或天花板移动时，有一定的危险。此机器人参数如下：总重量：120N，吸盘半径165mm，回转角度-180°-180°，腿长700mm，脚腕倾余角5°-250°，腿开闭角15°-105°。

通过对国内外爬壁机器人的比较发现，现有的爬壁机器人具有体积大、重量重、灵活性差、零件多、加工困难、控制复杂等缺点，这些爬壁机器人现阶段都难以应用到体积小、隐蔽性强、功耗小、灵活性强、成本低廉的环境中。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、体积小、隐蔽性强、功耗小、灵活性强、成本低廉、可靠性高、易于应用的微小型仿壁虎爬壁机器人。