专利名称：一种模块化的仿生攀爬机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人技术领域，是一种用模块化方法构建的串联式关节型能攀
爬多种对象并具有操作功能的机器人。
背景技术：
目前机器人已经应用于军事、医疗、航天、教育、娱乐、抢险救灾、家庭服务和社会 服务等方面，并向新的领域伸展。农业、林业和建筑业将是未来机器人广阔的新的应用领 域。这些行业有很多高空作业，例如果树剪枝、果子采摘、树木砍伐、树枝修剪，电线架设和 检修、路灯的维修和更换、建筑脚手架的安装和拆卸、铁塔和桁架桥梁的检修，等等。由机器 人代替人来执行和从事这些是个必然趋势和发展方向。为此，要求机器人能攀爬杆、树或桁 架等多种对象并具有操作功能。目前国内外开发出能爬树干的机器人有双圆环式的、并联 式、仿蟑螂六腿式等几种，而能爬杆的机器人有轮式、蛇形缠绕式、仿蜘蛛式等几种。这些样 机虽然具有一定的爬行功能，但还很原始，有较大的局限和不足，主要体现在1)攀爬对象 单一，只能爬杆、爬桁架或者爬树而不能攀爬不同的对象；2)缺乏攀爬过渡能力，难以在树 枝或杆件之间过渡和切换；3)缺乏操作功能，执行作业时必须另外加装执行器或操作臂， 这必然增加系统结构和控制的复杂性、增大平衡和爬行的困难。因此，开发一种能同时攀爬 杆、树和桁架等多种对象并且具有操作功能、结构简单、成本低廉的机器人符合机器人发展 的趋势和社会生产生活的需要。
实用新型内容本实用新型目的在于面向农业、林业和建筑业等领域的高空作业，克服现有攀爬 类机器人攀爬对象单一、缺乏攀爬过渡能力、构型固定不可改变、缺乏操作功能等缺点，提 供一种由若干独立完整的模块组成的便于拆装、构型可改变的模块化的仿生攀爬机器人。 为实现此目的，本实用新型采用的技术方案如下 —种模块化的仿生攀爬机器人，根据尺蠖、猿猴和树懒等动物的攀爬动作，本实用 新型的机器人采用串联式关节型仿手臂结构。本体采用五个自由度，由五个关节模块组成， 包括三个T型关节模块和两个I型关节模块。本体两端分别安装两个夹持器模块，组成一 个双手爪式的仿手臂机器人。各模块之间采用串联方式依次连接，顺序为夹持器-I型关 节-T型关节-T型关节-T型关节-I型关节_夹持器。三个T型关节模块的转轴互相平行， 并与两端I型关节模块的转轴互相垂直。 所述I型关节模块是指只有一个转动自由度且关节转轴与连杆轴线重合或平行 的关节模块。关节由直流伺服电机驱动，电机的后端与用于检测转角位移和角速度的光电 编码器直接相联，前端与谐波减速器相连，进行减速增力。谐波减速器通过一个轴输出到一 个中心直齿轮，而中心直齿轮通过两个对称分布的过渡轮驱动一个内齿直齿轮作进一步减 速增力并保持传动方向，内齿轮带动关节模块的另一部分作相对转动，最后驱动关节的输 出件。[0007] 所述T型关节模块只有一个转动自由度且关节转轴与连杆轴线垂直的关节模块。 关节由直流伺服电机驱动，电机的后端与用于检测转角位移和角速度的光电编码器直接相 联，前端与谐波减速器相连，进行减速增力。谐波减速器通过一个轴进行输出，再通过一对 锥齿轮作进一步减速与增力并改变传动方向。大锥齿轮通过一根关节轴带动关节模块的另 一部分作相对转动，进行速度和力的输出。 所述夹持器模块是由电机驱动，通过减速机构和平行四边形机构驱动两只夹具进 行开闭运动。电机前端与谐波减速器相连，进行减速增力。谐波减速器再通过一个轴输出 到蜗杆，而蜗杆与蜗轮主动杆啮合，作进一步减速增力。夹持器壳体、蜗轮主动杆、从动杆和 夹具一起构成平行四边形机构，将蜗轮主动杆的圆周运动变为夹具的平动并输出动力，从 而实现张开和闭合的功能。 本实用新型机器人中间三个T型关节转动能使机器人本体伸展或弯曲，配合I型 关节转动则能改变末端夹持器的方位。攀爬时先用一个夹持器稳固地抓夹杆、桁架或树枝 以支撑整个机器人，另一端运动，到目标位置后相应的夹持器进行抓夹，然后前一个夹持器 松开和释放，并运动到新的目标位置，如此循环，交替抓夹，机器人就可在杆、桁架或树上攀 爬。 本实用新型的仿生攀爬机器人具有如下特点和效果 1)仿生在运动形式上模仿尺蠖、猿猴和树懒的攀爬，在外形结构上类似人的手臂。
2)模块化由五个单自由度的关节模块和两个相同的夹持器模块构成，包括三个
相同的T型关节模块和两个相同的I型关节模块。模块之间通过卡环实现连接和紧固。机
器人的构建和拆装简单、方便和快速，构型可变。
3)串联结构各模块采用串联方式依次连接，首尾对称。
本实用新型与现有技术相比，还具有如下优点和效果 1)结构特点决定了本实用新型的机器人具有很强的攀爬能力，能攀爬高杆、树和 桁架等多种由杆件组成的对象，具有很好的对攀爬环境的适应性；有很强的越障和杆间过 渡能力； 2)同时具有攀爬功能和操作功能，由末端的夹持器模块实现，机器人不需要另外 安装执行器就能实现对物体的抓持和操作。 3)采用模块化方法构建机器人，只由两种关节模块和一种夹持器模块组成，系统 构建容易，设计、制造和维护简单，成本较低；机器人的自由度可通过加减模块的数量进行 改变，构型可通过模块之间的连接和配置进行更改。 4)机器人具有多种攀爬模式，包括尺蠖式、扭转式和翻转式等攀爬步态。
图1是本实用新型的仿生攀爬机器人外观图； 图2是本实用新型的仿生攀爬机器人机构示意图； 图3是本实用新型的I型关节模块外观图； 图4是本实用新型的I型关节模块剖面图； 图5是本实用新型的T型关节模块外观图；[0024] 图6是本实用新型的T型关节模块剖面图； 图7是本实用新型的夹持器模块外观图； 图8是本实用新型的夹持器模块剖面图； 图9是本实用新型的机器人采用尺蠖步态攀爬杆件的示意图； 图10是本实用新型的机器人采用扭转步态攀爬杆件和越障的示意图； 图11是本实用新型的机器人采用翻转步态攀爬杆件和越障的示意图； 图12是本实用新型的机器人在不同杆件之间过渡和切换的示意图。
具体实施方式为了更好地理解本实用新型，
以下结合附图作进一步的描述，但本实用新型的实 施方式不限于此。 图l和图2分别示出了本实用新型构建的机器人的外观图和机构示意图。如图所 示，该仿生攀爬机器人的本体具有五个自由度，由五个单自由度关节模块002和003组成， 两端分别连接一个夹持器001，共有七个模块。各模块依次以串联方式连接，顺序为夹持 器-I型关节-T型关节-T型关节-T型关节-I型关节-夹持器。在前两个T型模块之间 插入一个过渡关节套筒005，使得机器人首尾两端结构对称。各关节模块之间用卡环004进 行连接。卡环的内环纵截面为凹的梯形槽，卡环有个开口 ，开口部分穿过螺栓，拧紧卡环上 的螺栓和螺母即可将相连的两个零件紧固连接。三个T型关节模块003的关节转轴互相平 行，并自然地与两端的I型关节模块002的关节轴垂直。当一端夹持器夹住杆件支撑整个 机器人时，通过改变T型关节和I形关节的转角即可改变另一端夹持器的位置和姿态，到达 目标位置。夹持器的闭合或张开即可对杆件进行抓持或释放。 如图3和图4所示分别为I型关节模块的外观图和剖面图。I型关节模块的转轴 与关节连杆的轴线重合或平行。零部件包括第一伺服电机及光电编码器组件101、第一关 节套筒102、第一电机轴套103、第一电机座104、第一关节基座105、第一轴承端盖106、轴承 座107、角接触球轴承及外轴套108、第二轴承端盖109、内齿轮110、关节输出端连接件111、 过渡齿轮轴112、过渡齿轮113、第一谐波减速器输出轴114、中心齿轮115、小轴承端盖116、 轴套117、第一角接触球轴承118、第一谐波减速器输出过渡盘119和第一盘式谐波减速器 组件120。驱动电机为直流伺服电机，电机与用于角位移和角速度检测的光电编码器集成， 即电机轴后端直接连接光电编码器，成为第一伺服电机及光电编码器组件101。电机的前端 面与第一电机座104用螺钉(沿轴向)相连接。电机外面的第一关节套筒102的一端套在 第一电机座104上，并沿圆周方向与第一电机座104用螺钉(沿径向)相连接。第一电机 座104与第一关节基座105也用螺钉沿轴向紧固。电机的输出轴与第一电机轴套103相连 接，用两个径向顶丝紧固。第一电机轴套103与谐波减速器120的波发生器相连接，通过一 个直键传递运动和动力。为了得到较小的关节模块长度，一级减速采用扁平盘状的谐波减 速器三大件102，其中的输入刚轮与第一电机座104用螺钉沿轴向紧固，输出刚轮用螺钉沿 轴向与谐波减速器过渡圆盘119紧固连接，过渡圆盘119再用通过螺钉与第一谐波减速器 输出轴114连接。波减速器输出轴114通过一对角接触轴承118支承于第一关节基座105 中，两个轴承之间有内圈套筒117，一端用轴承套116定位和预紧。波减速器输出轴114的 输出端上安装一个直齿轮作为中心齿轮115，通过对称的两个直键传递运动和动力。中心齿轮115与两个对称分布的过渡直齿轮113啮合。每个过渡直齿轮113通过内孔中的轴承支 承在其齿轮轴112上，而后者(112)通过其上的螺纹固定安装在第一关节基座105上。过 渡直齿轮113与内齿轮110啮合。内齿轮110、轴承座107和关节输出端连接件111三者通 过轴向螺钉连接紧固，成为关节模块的最后输出部件。这个输出输出部件通过一对角接触 球轴承及外轴套108支承在第一关节基座105上。第一轴承端盖106对这对角接触球轴承 进行轴向定位和预紧。该关节模块的工作过程和运动原理如下电机的输出轴驱使第一电 机轴套103转动，而第一电机轴套103又带动谐波减速器120的波发生器。谐波减速器120 减速增力，通过输出轴114将运动和动力传递到中心齿轮115上。中心齿轮115驱动两个 过渡齿轮113，进而驱动内齿轮110。内齿轮110与轴承座107和关节输出端连接件111紧 固，完成整个关节模块的运动和动力的输出。 如图5和图6所示分别为T型关节模块的外观图和剖面图。T型关节模块的转轴 与关节连杆的轴线互相垂直。零部件包括第二伺服电机及光电编码器组件201、第二关节 套筒202、第二电机座203、第二关节基座204、第二角接触球轴承205、轴承套环206、内轴 套207、小锥齿轮208、齿轮端盖209、第一关节轴端盖210、关节轴211、关节盖212、大锥齿 轮213、关节连接件214、关节轴角接触球轴承215、第二关节轴端盖216、第三轴承端盖217、 第四轴承端盖218、第二谐波减速器输出轴219、第二谐波减速器输出过渡盘220、第二盘式 谐波减速器组件221和第二电机轴套222。驱动电机为直流伺服电机，电机与用于角位移 和角速度检测的光电编码器集成，即电机轴后端直接连接光电编码器，成为第二伺服电机 及光电编码器组件201。电机的前端面与第二电机座203用螺钉(沿轴向)相连接。电机 外面的第二关节套筒202的一端套在第二电机座203上，并沿圆周方向与第二电机座203 用螺钉(沿径向)相连接。第二电机座203与第二关节基座204也用螺钉沿轴向紧固。电 机的输出轴与第二电机轴套222相连接，用两个径向顶丝紧固。第二电机轴套222与谐波 减速器组件221的波发生器相连接，通过一个直键传递运动和动力。为了得到较小的关节 模块长度，一级减速采用扁平盘状的谐波减速器三大组件221，其中的输入刚轮与第二电机 座203用螺钉沿轴向紧固，输出刚轮用螺钉沿轴向与谐波减速器过渡圆盘220紧固连接，过 渡圆盘220再用通过螺钉与第二谐波减速器输出轴219连接。波减速器输出轴219通过一 对角接触轴承205支承于第二关节基座204中，两个轴承之间有轴承套206，一端用轴承套 218进行轴向定位和预紧。波减速器输出轴219的输出端上安装一个小锥齿轮208，通过对 称的两个直键传递运动和动力，用齿轮端盖209作轴向锁紧。小锥齿轮208与角接触轴承 205之间用内轴套207作轴向间隔。小锥齿轮208与大锥齿轮213啮合，而后者安装于关节 轴211上，通过一对直键传递运动和动力。关节轴211用一对角接触球轴承215支承于第 二关节基座204上，两个第三轴承端盖217对角接触球轴承215进行轴向定位和预紧。关 节轴211两端通过两个端盖210与关节连接件214固连，并用端盖216进行轴向定位和锁 紧。该关节模块的工作过程和运动原理如下电机的输出轴驱使第二电机轴套222转动，而 第二电机轴套222又带动谐波减速器组件221的波发生器。谐波减速器组件221减速增力， 通过输出轴219将运动和动力传递到小锥齿轮208上。小锥齿轮208驱动大锥齿轮213，实 现了运动方向的90度改变。大锥齿轮213将运动和动力传递到关节轴211，而后者与第一 关节轴端盖210固接，将运动和动力传递到关节连接件214。整个关节模块的运动和动力通 过关节连接件214输出。[0035] 如图7和图8所示为夹持器模块的外观图和剖面图。夹持器模块的零部件包括 驱动电机及检测组件301、端座302、第三电机轴套303、第三谐波减速器输出过渡盘304、夹 持器壳体305、从动杆306、蜗轮主动杆307、夹具308、轴承外端盖309、轴承内端盖310、蜗 杆轴角接触球轴承311、蜗轮轴角接触球轴承312、第三谐波减速器输出轴313、蜗杆314、第 三盘式谐波减速器组件315、蜗轮轴端盖316和盖板317。驱动电机为盘式无刷直流电机，电 机内有霍尔元件用于检测电机的角位移和角速度。电机的前端面与端座302用螺钉沿轴向 相连接。端座302与夹持器壳体305也用螺钉沿轴向紧固。电机的输出轴与第三电机轴套 303相连接，用两个径向顶丝紧固。第三电机轴套303与第三盘式谐波减速器组件315的波 发生器相连接，通过一个直键传递运动和动力。为了得到较小的关节模块长度，一级减速采 用扁平盘状的谐波减速器组件315，其中的输入刚轮与端座302用螺钉沿轴向紧固，输出刚 轮用螺钉沿轴向与第三谐波减速器输出过渡盘304紧固连接，过渡盘304再通过螺钉与第 三谐波减速器输出轴313连接。第三谐波减速器输出轴313通过一对角接触轴承311支承 于夹持器壳体305中，一端用轴承外端盖309和轴承内端盖310进行轴向定位和预紧。第 三谐波减速器输出轴313又与蜗杆314相连接，并通过一个直键传递运动和动力。蜗轮主 动杆307通过一对蜗轮轴角接触球轴承312分别支承于挟持器壳体305和盖板317内；而 盖板317通过径向螺钉与夹持器壳体305紧固连接；蜗轮轴端盖316对蜗轮轴角接触球轴 承312施加预紧力，并对蜗轮主动杆307进行定位；蜗杆314于蜗轮主动杆307啮合；而蜗 轮主动杆307和从动杆306又通过销钉和夹具308铰接。该功能模块的工作过程和运动原 理如下电机的输出轴驱使第三电机轴套303转动，而第三电机轴套303又带动谐波减速器 组件315的波发生器。谐波减速器315减速增力，通过输出轴313将运动和动力传递到蜗 杆314上。蜗杆314驱动蜗轮主动杆307进行减速增力。而蜗轮主动杆307和从动杆306 又通过销钉与夹具308铰接，形成一个平行四杆机构，将运动和动力传递到夹具308。这样 电机的转动最终转换成两个夹具的直线运动，形成夹持器的开闭动作。 机器人攀爬时，先用其中的一个夹持器夹紧杆、桁架、树干或树枝等由杆件构成的 攀爬对象以支撑整个机器人。机器人的另一端运动到目标位置，用相应的夹持器夹紧目标 杆件后，松开前一个夹持器并运动到另一目标位置。机器人如此两端交替夹持和运动，即可 在杆上、桁架中或树中攀爬运行。当机器人由其中一个夹持器夹紧支撑时，相当于一个基座 固定并带末端执行器的操作机，用自由端的夹持器可从事抓持和操作任务。 本机器人可用尺蠖式、扭转式和翻转式等模式进行攀爬。如图9所示的是本机器 人采用尺蠖步态进行攀爬时的示意图。其过程和步骤为1)机器人由第一夹持器G1进行夹 持和支撑，松开第二夹持器G2，然后转动其三个T型关节，移动第二夹持器G2到目标位置， 如图9中的(a)和(b)所示；2)机器人用第二夹持器G2夹紧目标杆件以支撑整个系统，松 开第一夹持器G1，如图9中的(c)所示；3)机器人转动其三个T型关节，移动第二夹持器G2 到目标位置，如图9中的(c)和(d)所示；4)机器人用第一夹持器G1夹紧目标杆件以支撑 整个系统，松开第二夹持器G2 ;5)重复以上步骤。 如图10所示的是本机器人采用扭转步态进行攀爬时的示意图。其过程和步骤为 1)机器人由第一夹持器G1进行夹持和支撑，松开第二夹持器G2，然后转动其T型关节，将 第二夹持器G2移离杆件，如图10中的(a)所示；2)机器人将与第一夹持器G1连接的第一 I型关节II转动，使机器人扭转180° ，如图10中的(b)和(c)所示；3)机器人转动其T型关节，使第二夹持器G2移近杆件，到达目标位置，如图10中的(c)和(d)所示；4)机器人 用二夹持器G2夹紧目标杆件以支撑整个系统，松开第一夹持器G1，如图10中的(d)所示； 5)重复以上步骤。 如图11所示的是本机器人采用翻转步态进行攀爬时的示意图。其过程和步骤为 1)机器人由第一夹持器Gl进行夹持和支撑，松开第二夹持器G2，然后转动其三个T型关 节，将第二夹持器G2移离杆件，如图11中的(a)所示；2)机器人继续转动其三个T型关节， 将与第一夹持器G1连接的第一 I型关节II转动，使机器人绕第一T型关节T1的关节轴翻 转，如图11中的(b)和(c)所示；3)机器人继续转动三个T型关节，使第二夹持器G2移近 杆件，到达目标位置，如图11中的(c)所示；4)机器人用二夹持器G2夹紧目标杆件以支撑 整个系统，松开第一夹持器G1，如图11中的(d)所示；5)重复以上步骤。 由于机器人本体是一个多自由度的串联式操作臂，运动灵巧，采用上述扭转步态 和翻转步态能有效地跨越一些障碍，如图IO和如图ll所示；采用上述三种步态的一种或者 几种步态组合可在不同的杆间之间进行过渡和切换，如图12所示。
权利要求一种模块化的仿生攀爬机器人，其特征在于包括三个T型关节模块、两个I型关节模块和两个夹持器模块，该机器人具有五个自由度，所述I型关节模块是指只有一个转动自由度且关节转轴与连杆轴线重合或平行的关节模块，所述T型关节模块是指只有一个转动自由度且关节转轴与连杆轴线垂直的关节模块，所述夹持器模块是能对物体进行抓夹的末端功能模块；各模块采用串联方式通过卡环依次连接，顺序为夹持器模块-I型关节模块-T型关节模块-T型关节模块-T型关节模块-I型关节模块-夹持器模块，三个T型关节模块的转轴互相平行，并与两端的I型关节模块的转轴互相垂直。
2. 根据权利要求1所述的模块化的仿生攀爬机器人，其特征在于所述I型关节模块包 括第一伺服电机及光电编码器组件(101)、第一关节套筒(102)、第一电机轴套(103)、第一 电机座(104)、第一关节基座(105)、第一轴承端盖(106)、轴承座(107)、角接触球轴承及 外轴套(108)、第二轴承端盖(109)、内齿轮(110)、关节输出端连接件(111)、过渡齿轮轴 (112)、过渡齿轮(113)、第一谐波减速器输出轴(114)、中心齿轮(115)、小轴承端盖(116)、 轴套(117)、第一角接触球轴承(118)、第一谐波减速器输出过渡盘(119)和第一盘式谐波 减速器组件(120)，各零部件的连接方式为第一伺服电机及光电编码器组件(101)与第 一电机座(104)通过轴向螺钉紧固；电机轴通过第一电机轴套(103)与第一盘式谐波减速 器组件(120)的波发生器间接相连；第一盘式谐波减速器组件(120)的输入和输出刚轮通 过轴向螺钉分别与第一电机座(104)和第一谐波减速器输出过渡盘(119)紧固连接，而第 一谐波减速器输出过渡盘(119)再用轴向螺钉与第一谐波减速器输出轴(114)紧固连接； 第一关节套筒(102)套在第一电机座(104)上并沿圆周方向用径向螺钉紧固；第一电机 座(104)通过轴向螺钉与第一关节基座(105)紧固连接；轴承座(107)通过角接触球轴承 及外轴套(108)支承于第一关节基座(105)上；角接触球轴承及外轴套(108)通过第一轴 承端盖(106)定位和施加预紧力；第一谐波减速器输出轴(114)通过两个平键与中心齿轮 (115)连接，而中心齿轮(115)又与对称分布的两个过渡齿轮(113)啮合；两个过渡齿轮轴 (112)通过其上的螺纹与第一关节基座(105)紧固连接，并通过轴承与过渡齿轮(113)连 接；两个过渡齿轮(113)与内齿轮(110)啮合；内齿轮(110)、关节输出端连接件(111)和 轴承座(107)三者通过轴向螺钉紧固连接。
3. 根据权利要求1所述的模块化的仿生攀爬机器人，其特征在于所述T型关节模块包 括第二伺服电机及光电编码器组件(201)、第二关节套筒(202)、第二电机座(203)、第二关 节基座(204)、第二角接触球轴承(205)、轴承套环(206)、内轴套(207)、小锥齿轮(208)、齿 轮端盖(209)、第一关节轴端盖(210)、关节轴(211)、关节盖(212)、大锥齿轮(213)、关节连 接件(214)、关节轴角接触球轴承(215)、第二关节轴端盖(216)、第三轴承端盖(217)、第四 轴承端盖(218)、第二谐波减速器输出轴(219)、第二谐波减速器输出过渡盘(220)、第二盘 式谐波减速器组件(221)和第二电机轴套(222)，各零部件的连接方式为第二伺服电机及 光电编码器组件(201)与第二电机座(203)通过轴向螺钉紧固；电机轴通过第二电机轴套 (222)与第二盘式谐波减速器组件(221)的波发生器间接相连；第二盘式谐波减速器组件 (221)的输入和输出刚轮通过轴向螺钉分别与第二电机座(203)和第二谐波减速器输出过 渡盘(220)紧固连接，而第二谐波减速器输出过渡盘(220)再用轴向螺钉与第二谐波减速 器输出轴(219)紧固连接；第二关节套筒(202)套在第二电机座(203)上并沿圆周方向用 径向螺钉紧固；第二电机座(203)通过轴向螺钉与第二关节基座(204)紧固连接；第二谐波减速器输出轴(219)通过第二角接触球轴承(205)及轴承套环(206)支承于关节轴承座 (204)内，输出端与小锥齿轮(208)连接，用齿轮端盖(209)紧固；小锥齿轮(208)与第二角 接触球轴承(205)之间通过内轴套(207)作轴向间隔；小锥齿轮(208)与大锥齿轮(213) 啮合，而大锥齿轮(213)安装于关节轴(211)上；关节轴(211)用角接触球轴承(215)支承 于第二关节基座(204)上，两端通过第一关节轴端盖(210)与关节连接件(214)固连。
4.根据权利要求1 3任一项所述的模块化的仿生攀爬机器人，其特征在于所述夹 持器模块包括驱动电机及检测组件(301)、第三关节套筒(302)、第三电机轴套(303)、第三 谐波减速器输出过渡盘(304)、夹持器壳体(305)、从动杆(306)、蜗轮主动杆(307)、夹具 (308)、轴承外端盖(309)、轴承内端盖(310)、蜗杆轴角接触球轴承(311)、蜗轮轴角接触球 轴承(312)、第三谐波减速器输出轴(313)、蜗杆(314)、第三盘式谐波减速器组件(315)、蜗 轮轴端盖(316)和盖板(317)，各零部件的连接方式为驱动电机及检测组件(301)与第三 关节套筒(302)通过轴向螺钉紧固；电机轴通过第三电机轴套(303)与第三盘式谐波减速 器组件(315)的波发生器间接相连；第三盘式谐波减速器组件(315)的输入和输出刚轮通 过轴向螺钉分别与第三关节套筒(302)和第三谐波减速器输出过渡盘(304)紧固连接，而 第三谐波减速器输出过渡盘(304)再用轴向螺钉与第三谐波减速器输出轴(313)紧固连 接；第三关节套筒(302)通过轴向螺钉与夹持器壳体(305)紧固连接；第三谐波减速器输 出轴(313)通过一对蜗杆轴角接触球轴承(311)支承于夹持器壳体(305)内；蜗杆(314)通 过一个平键与第三谐波减速器输出轴(313)相联；轴承外端盖(309)、轴承内端盖(310)对 蜗杆轴角接触球轴承(311)施加预紧力并对蜗杆进行轴向定位；蜗轮主动杆(307)通过一 对蜗轮轴角接触球轴承(312)分别支承于夹持器壳体(305)和盖板(317)内；而盖板(317) 通过螺钉与夹持器壳体(305)紧固连接；蜗轮轴端盖(316)对蜗轮轴角接触球轴承(312) 施加预紧力，并对蜗轮主动杆(307)进行轴向定位；蜗杆(314)与蜗轮主动杆(307)啮合； 而蜗轮主动杆(307)和从动杆(306)又通过销钉与夹具(308)铰接。
专利摘要本实用新型公开一种模块化的仿生攀爬机器人，其由五个关节模块和两个夹持器模块组成。每个关节模块具有一个转动自由度，由直流伺服电机驱动。关节模块有I型和T型两种，其关节转轴分别与关节连杆轴线平行和垂直。各模块按串联方式依次用卡环连接，顺序为夹持器-I型关节-T型关节-T型关节-T型关节-I型关节-夹持器。三个T型关节模块的转轴互相平行，并与两端的I型关节模块的转轴互相垂直。该机器人能以尺蠖式、扭转式和翻转式等步态在杆上、树上和桁架中攀爬，并具有操作功能。该机器人具有自由度少、构建容易、结构和控制简单、攀爬能力强、对攀爬对象的适应性好等特点，可以广泛应用于农业、林业和建筑业等领域的高空作业。
文档编号B25J9/08GK201500976SQ20092019478
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者周雪峰, 张宪民, 徐炜, 江励, 管贻生 申请人:华南理工大学