[发明专利]一种柔性多足协同作业攀爬机器人

权利要求书

1.一种柔性多足协同作业攀爬机器人，其特征在于：包括主躯干、安装在主躯干上的若干肢体、分别安装在肢体上的脚掌，以及安装在主躯干上与各肢体相配合的舵机驱动系统、气驱系统和电气控制系统；所述电气控制系统分别与舵机驱动系统和气驱系统相连接，所述舵机驱动系统与机器人肢体连通，驱动机器人攀爬；所述气驱系统与机器人脚掌连通，驱动机器人攀爬过程中的稳定黏附或快速脱附；

所述气驱系统包括具备供气和抽气功能的气动单元、以及设在脚掌脚趾远附着面的空腔结构和设在脚掌脚趾近附着面的柔性皮瓣结构；所述空腔结构包括若干沿脚趾长度方向间距布置的凸起，各凸起均中空且连通；所述柔性皮瓣结构为若干沿脚趾长度方向间距布置的皮瓣片，所述皮瓣片近附着面的一端为仿壁虎黏附材料；

所述气动单元对空腔结构正压充气，脚掌的脚趾下压，柔性皮瓣结构黏附附着面；所述气动单元对空腔结构负压吸气，脚掌的脚趾上抬，柔性皮瓣结构脱附附着面；

柔性多足协同作业攀爬机器人的单腿协同作业过程为：当左前肢位处于未工作状态时，左前脚处于常压状态；当左前肢处于支撑相时，为了提供稳定的黏附力，左前脚处于正压充气状态；当左前肢从支撑相开始向摆动相转变时，左前脚需要脱离附着面，此时左前脚需负压吸气，实现脚趾的外翻脱附，随即左前肢舵机控制系统控制其向前摆动；当左前肢摆动结束时，即左前肢从摆动相向支撑相转变时，为了提供稳定的黏附力，左前脚状态转换为正压充气状态；其他肢体的单腿协同作业过程与左前肢相同；

柔性多足协同作业攀爬机器人多足之间的协同作业过程为：机器人以对角步态爬行，整个步态周期内机器人左前肢与右后肢状态保持一致，右前肢与左后肢状态保持一致，相对应的左前脚与右后脚的工作状态保持一致，右前脚与左后脚的工作状态保持一致，即当左前肢与右后肢处于支撑相时，右前肢与左后肢处于摆动相，而当左前肢与右后肢处于摆动相时，右前肢与左后肢处于支撑相；机器人四肢在不同相位时刚性腿与仿生脚掌之间的作业过程变化与单腿协同作业时左前肢与左前脚的方式相同；

所述气动单元包括供气装置、换向阀、电磁阀和气压传感器，供气装置通过安装支架固定在主躯干上，所述供气装置上设有用于充气的排气端和用于抽气的抽气端，所述排气端和抽气端的主气路上分别设有换向阀，换向阀将主气路分为若干与肢体数量对应的支气路，各支气路分别与自身对应的脚掌进气口连通，且各所述支气路上均设有电磁阀，所述气压传感器设在脚掌进气口处。

2.根据权利要求1所述的柔性多足协同作业攀爬机器人，其特征在于：所述舵机驱动系统包括舵机和支架，所述舵机包括控制髋关节的舵机以及控制膝关节的舵机；所述肢体包括髋关节、大腿连杆、膝关节、小腿连杆以及脚掌，所述髋关节一端连接与自身对应的舵机输出轴，髋关节另一端与大腿连杆的一端连接，大腿连杆的另一端与膝关节的一端连接，膝关节的输出轴作为膝关节的另一端与小腿连杆的一端相连，小腿连杆的另一端与脚掌固定连接；控制髋关节的舵机通过支架安装在主躯干上，控制膝关节的舵机通过支架安装在大腿连杆上。

3.根据权利要求1所述的柔性多足协同作业攀爬机器人，其特征在于：所述电气控制系统包括设在主躯干上的主控单元和供电电源，所述舵机驱动系统和气驱系统均与主控单元和供电电源连接。