專利名稱：一種爬壁機(jī)器人的行走方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種爬壁機(jī)器人的行走方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)革命后，各種移動機(jī)構(gòu)(機(jī)器人)輔助人類在各領(lǐng)域進(jìn)行探究、工作，如公共交通、危險領(lǐng)域探測、工業(yè)制造等。這些移動機(jī)構(gòu)中的一個重要分支及重點便是立面上的爬壁機(jī)構(gòu)。理想狀態(tài)下的爬壁機(jī)構(gòu)應(yīng)該是一種對復(fù)雜立面適應(yīng)能力強(qiáng)、在復(fù)雜立面上移動靈活且具有多領(lǐng)域適用功能的機(jī)構(gòu)。然而，在通常狀況下的復(fù)雜立面上(如凹凸不平的高樓墻壁等)，現(xiàn)有的爬壁機(jī)構(gòu)難以實現(xiàn)在復(fù)雜立面上靈活移動、輕松越障的功能，從而無法滿足人們對許多領(lǐng)域的工作要求。因此，研制一種具有上述優(yōu)勢的行走控制方法成為了爬壁機(jī)器人研究領(lǐng)域取得突破的燃眉之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種爬壁機(jī)器人的行走方法，適于在復(fù)雜立面上進(jìn)行全方位行走。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 一種爬壁機(jī)器人的行走方法，
將機(jī)器人的機(jī)身設(shè)計為正六邊形結(jié)構(gòu)，并將六條爬足分別鉸接設(shè)于機(jī)身的六個頂點
處；
爬足行走的每個動作周期均分為六個階段，分別是一個抬起并向前擺動的階段、一個放下并向前擺動的階段、連續(xù)四個向后擺動的階段；
而各條爬足動作的先后順序是依據(jù)正六邊形的對角原理選擇進(jìn)行，且順序相鄰的兩條爬足的動作在時間上相差六分之一個周期，即前一條爬足抬起至最高點時，下一條爬足才開始抬起。所述爬足的行走動作是通過微型舵機(jī)驅(qū)動設(shè)于爬足上的鉸鏈關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。所述爬足的轉(zhuǎn)向是通過微型舵機(jī)驅(qū)動設(shè)于機(jī)身與爬足之間的鉸鏈關(guān)節(jié)擺動來實現(xiàn)的。所述爬足在行走動作過程中，還通過真空泵控制設(shè)于爬足底部的負(fù)壓吸盤來進(jìn)行與壁面的吸附和放開。采用上述技術(shù)方案，該爬壁機(jī)器人的行走方法是通過設(shè)計正六邊形的機(jī)身及六條爬足，在行走中六條爬足的每個動作周期均分為六個階段，并按照正六邊形的對角原理進(jìn)行先后動作，且前后兩個爬足的動作在時間上相差六分之一個周期。如此，能夠保證在任何時間都有四條爬足支撐身體，使得身體具有更高的支撐剛度，有助于提高在立面上移動的穩(wěn)定性與可靠性，從而有利于實現(xiàn)在復(fù)雜立面上進(jìn)行全方位行走。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明 圖1為本發(fā)明的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖2為圖1的俯視圖3為本發(fā)明的機(jī)器人的各爬足行走順序原理圖； 圖4為本發(fā)明的各爬足動作周期的時序圖。
具體實施例方式如圖1-圖2所示，首先，先介紹一下本發(fā)明的爬壁機(jī)器人的具體結(jié)構(gòu)，包括 機(jī)身1，為正六邊形結(jié)構(gòu)；
爬足2，共六條，分別設(shè)于機(jī)身1的六個頂點上，每條爬足2設(shè)計為兩節(jié)，節(jié)與節(jié)之間通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈3連接，節(jié)與機(jī)身1之間通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈3與擺動鉸鏈4結(jié)合的連接方式連接，并且每條爬足2的底部還通過球鏈5連接有一負(fù)壓吸盤6 ；
吸盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括相連的真空泵(圖中未示出)和電磁閥7，真空泵還分別與負(fù)壓吸盤 6相連；通過電磁閥7實現(xiàn)六條爬足2的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，即在移動時各條爬足都按照行進(jìn)要求進(jìn)行交替地抬離壁面然與放回壁面；
爬足2驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括分別設(shè)于旋轉(zhuǎn)鉸鏈3、擺動鉸鏈4上的微型舵機(jī)8，為爬足2的自由擺動或旋轉(zhuǎn)提供驅(qū)動動力；
控制器(圖中未示出)，為單片機(jī)，分別與電磁閥7、微型舵機(jī)8電連接，通過控制電磁閥 7的開關(guān)及微型舵機(jī)8的驅(qū)動，來實現(xiàn)各爬足2的抬放及負(fù)壓吸盤6的吸放動作，實現(xiàn)機(jī)器人的爬行。所述的每個旋轉(zhuǎn)鉸鏈3處設(shè)置的微型舵機(jī)8的數(shù)量為兩個。所述的機(jī)身1和爬足2為亞克力材料，能夠大大減輕該機(jī)器人的重量，具有外形小巧，便于攜帶等優(yōu)點。所述的機(jī)身1上還設(shè)有安裝座，安裝座內(nèi)設(shè)有功能配件，用以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。作為一個實施例，所述的安裝座為筆座，所述的功能配件為豎直設(shè)于安裝座內(nèi)并穿過機(jī)身1 的筆9，在機(jī)器人移動過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)在壁面上的書寫功能。其次，對本發(fā)明的爬壁機(jī)器人的行走方法進(jìn)行具體舉例說明
請結(jié)合圖3、圖4所示，六個爬足行走的每個動作周期均分為六個階段，分別是一
個抬起并向前擺動的階段①、一個放下并向前擺動的階段②、連續(xù)四個向后擺動的階段
③④⑤⑥；
而各條爬足動作的先后順序是依據(jù)正六邊形的對角原理選擇進(jìn)行，若以圖3中a處爬足先行，按照對角原理，則動作的先后順序為按圖3中箭頭所指的a、b、c、d、e、f，并且順序相鄰的兩條爬足的動作在時間上相差六分之一個周期，即前一條爬足抬起至最高點時，下一條爬足才開始抬起(見圖4)。采用如此步態(tài)與現(xiàn)有的三角步態(tài)相比有以下優(yōu)點
1.能夠保證在任何時間都有四條爬足支撐機(jī)身，使得機(jī)身具有更高的支撐剛度，有助于提高在立面上移動的穩(wěn)定性與可靠性。2.由于在每條爬足的運動周期中沒有靜止的時刻，因此機(jī)身能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運動，有助于提高移動速度與運動連貫性。由于本機(jī)身的六條爬足的布置具有中心對稱性，因此，向其他任意方向移動時也可以使用該步態(tài)，只是各條爬足的擺動位置需要根據(jù)移動方向進(jìn)行調(diào)整即可。綜上所述，由于本發(fā)明的爬壁機(jī)器人采用了六足串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每條爬足2具有三個轉(zhuǎn)動自由度，中央機(jī)身1具有六個自由度，并通過上述步態(tài)行走，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位移動， 具有較強(qiáng)的越障能力，并且在爬行過程中能夠保證在任何時間都有四條爬足2支撐，具有更高的支撐剛度。通過與負(fù)壓吸盤6的整合，可在垂直立面上穩(wěn)定移動，并能提高移動速度與運動連貫性。作為一種機(jī)構(gòu)模型，它可以在未來的應(yīng)用功能上進(jìn)行開發(fā)，并利用自身優(yōu)于普通機(jī)器人的優(yōu)勢實現(xiàn)在石油企業(yè)、建筑行業(yè)、消防部門以及造船業(yè)、公共和國家安全等領(lǐng)域的應(yīng)用。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護(hù)范圍的限制，只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種爬壁機(jī)器人的行走方法，其特征在于將機(jī)器人的機(jī)身設(shè)計為正六邊形結(jié)構(gòu)，并將六條爬足分別鉸接設(shè)于機(jī)身的六個頂點處；爬足行走的每個動作周期均分為六個階段，分別是一個抬起并向前擺動的階段、一個放下并向前擺動的階段、連續(xù)四個向后擺動的階段；而各條爬足動作的先后順序是依據(jù)正六邊形的對角原理選擇進(jìn)行，且順序相鄰的兩條爬足的動作在時間上相差六分之一個周期，即前一條爬足抬起至最高點時，下一條爬足才開始抬起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機(jī)器人的行走方法，其特征在于所述爬足的行走動作是通過微型舵機(jī)驅(qū)動設(shè)于爬足上的鉸鏈關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機(jī)器人的行走方法，其特征在于所述爬足的轉(zhuǎn)向是通過微型舵機(jī)驅(qū)動設(shè)于機(jī)身與爬足之間的鉸鏈關(guān)節(jié)擺動來實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機(jī)器人的行走方法，其特征在于所述爬足在行走動作過程中，還通過真空泵控制設(shè)于爬足底部的負(fù)壓吸盤來進(jìn)行與壁面的吸附和放開。
全文摘要
本發(fā)明公開一種爬壁機(jī)器人的行走方法，通過設(shè)計正六邊形的機(jī)身及六條爬足，在行走中六條爬足的每個動作周期均分為六個階段，并按照正六邊形的對角原理進(jìn)行先后動作，且前后兩個爬足的動作在時間上相差六分之一個周期。如此，能夠保證在任何時間都有四條爬足支撐身體，使得身體具有更高的支撐剛度，有助于提高在立面上移動的穩(wěn)定性與可靠性，從而有利于實現(xiàn)在復(fù)雜立面上進(jìn)行全方位行走。
文檔編號B62D57/024GK102152819SQ20111006483
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者鄭拓 申請人:上海市七寶中學(xué)