1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种新型足式爬壁机器人运动机构。
背景技术：
2.随着机器人技术不断发展，罐体检测、壁面清洗、焊接、除锈、打磨等高空作业逐渐取代人工作业，因作业环境恶劣、劳动强度高、效率低等问题，人工作业将逐渐被机器人作业取代，国家、高校和企业也越来越重视机器人的研究。爬壁机器人将在消防部门和核工业等领域会有更加广泛的应用。综合现有爬壁机器人技术中存在越障性差、运动性能差等技术问题，需要开发出一种新型足式爬壁机器人运动机构，解决针对不平整的壁面，调节爬壁机器人迈步间距和迈步高度的技术问题，提升越障能力，实现爬壁机器人壁面作业的自动化，提高作业效率，改善劳动环境。
技术实现要素：
3.本发明要解决的难题是爬壁机器人越障能力差，不能针对障碍物调整迈步高度和迈步间距等技术问题。
4.为解决上述问题，本发明提供了一种新型足式爬壁机器人运动机构，包括：机身框架、左腿组件、右腿组件、驱动单元；左腿组件和右腿组件分别安装在机身框架上，其左腿组件和右腿组件结构相同；驱动单元固定安装在机身框架的一侧。
5.所述该爬壁机器人左腿组件和右腿组件结构设计相同，均包括：两根传动丝杠、四个滑块、两块足板、六根拉杆、四个底座和四个吸附单元；所述两根传动丝杠为平行分布，所述四个滑块沿传动丝杠方向前后分布，每两个滑块与一根传动丝杠前后连接，且分别组成螺纹副连接和移动副连接。
6.所述腿部组件中的传动丝杠一端与驱动单元同轴连接，与机身框架固定连接，另一端通过轴承与机身框架固定连接。
7.所述腿部组件中有六根等长的拉杆；所述六根拉杆一边与底座采用转动副连接，另一边与四个滑块才用转动副连接；所述双拉杆与单拉杆交替排列且成对角分布，且拉杆、足板、滑块和传动丝杠为四连杆结构，并时刻保持呈等腰梯形分布，使腿部组件有较好的稳定性，确保了腿部组件所处平面与机器人机身框架所处平面始终保持平行。
8.所述六根拉杆交替排列且成对角分布，在腿部组件的正视图和侧视图中，其滑块与足板底座连接的拉杆分别为2
‑
1分布，且拉杆呈八字形分布，即为等腰梯形分布，既能实现约束其四边形结构的自由度，又能提高其腿部的稳定性。
9.所述一条腿部组件中的四个滑块中的两个对角滑块与底座采用两根拉杆连接，且两根拉杆、底座和滑块组成了平行四边形结构，两根拉杆呈平行分布。
10.所述腿部组件还包括：底座和连接板等组件，其腿部足板与底座采用固定连接，腿部足板与连接板采用固定连接，提高腿部足板的刚性和强度。
11.所述两块足板分布在两侧，通过连接板连接成整体，每块足板的两端分别与两个
吸附单元固定连接，其一条腿部共安装四个吸附单元。
12.所述驱动单元平行固定安装在机身框架一侧上，四根传动丝杠分为两组，分别为腿部组件提供动力，实现其运动。
13.所述该爬壁机器人左腿组件和右腿组件架构相同，其运动原理也相同，故只介绍其中一条腿部组件的运动方式。所述当其中一条腿部的驱动单元转动时，其连接的传动丝杠实现转动并为腿部提供动力，传动丝杠会实现与传动丝杠组成螺纹副滑块的运动；所述当两根传动丝杠的转速和方向相同，实现机器人腿部迈步间距的调整；所述当两根传动丝杠的转速相同，方向不同，实现机器人腿部迈步高度的调整。
14.所述当两根传动丝杠的驱动单元的转速不同时，传动丝杠为向内转动，其传动丝杠将会改变前滑块和后滑块间的相对距离；当其两滑块间的距离缩短时，腿部组件向上做伸缩运动，通过拉杆带动足板和吸附单元做机器人腿部组件的抬腿动作，实现腿部组件的抬腿。
15.所述当两根传动丝杠的驱动单元的转速不同时，传动丝杠向外转动时，其传动丝杠将会改变前滑块和后滑块间的相对距离；当其两滑块间的距离增大时，腿部组件向下做伸缩运动，通过拉杆带动足板和吸附单元做机器人腿部组件的落腿动作，实现腿部组件的落腿。
16.所述当两根传动丝杠的驱动单元的转速和方向一致时，带动前滑块和后滑块做匀速运动，实现前后的直线移动，且前滑块和后滑块间的距离保持不变，实现机器人腿部迈步间距的调整。
17.所述当其左腿组件吸附在壁面上，右腿组件抬脚时，左腿驱动单元以同速和异向转动，前滑块和后滑块间的距离增加，调整机器人的迈步高度，同时右腿驱动单元以同向转动，进而实现机器人右腿向前迈步移动；左腿组件重复右腿组件的运动，实现右腿向前迈步移动。
18.所述驱动电机同时以同速和同向转动时，腿部组件全部吸附在壁面，且滑块间的距离和机身框架高度保持一致，实现机身框架相对于腿部组件做匀速移动；当其机身框架运动完成后，机器人继续重复腿部组件和机身框架的相对运动，从而实现爬壁机器人连续的迈步运动。
19.通过以上技术方案可知，本发明提供一种新型足式爬壁机器人运动机构，本发明能够针对不同作业壁面环境，调节爬壁机器人的迈步间距和迈步高度等技术问题，提高机器人的越障能力，实现机器人壁面作业自动化，并提高其作业效率，改善作业环境。
附图说明
20.图1一种新型足式爬壁机器人运动机构结构示意图。
21.图2一种新型足式爬壁机器人运动机构的腿部组件结构侧面示意图。
22.图3一种新型足式爬壁机器人运动机构的腿部组件结构正面示意图。
具体实施方案
23.下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
24.需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结
合，均在本发明的保护范围之内。
25.图1、图2、图3所示，其中：1
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驱动单元；2
‑
左腿组件；3
‑
右腿组件；4
‑
机身框架；21
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吸附单元；22
‑
连接板1；23
‑
拉杆3；24
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单底座；25
‑
拉杆1；26
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滑块1；27
‑
足板；28
‑
连接板2；29
‑
拉杆2；210
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双底座；211
‑
滑块2；212
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滑块连接板2；213
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滑块3；214
‑
传动丝杠1；215
‑
滑块连接板1；216
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滑块4；217
‑
传动丝杠2。
26.实施例一，一种新型足式爬壁机器人运动结构示意图，如图1所示，一种新型足式爬壁机器人运动结构，包括：机身框架、左腿组件、右腿组件和驱动单元；左腿组件和右腿组件分别安装在机身框架上，其左腿组件和右腿组件结构相同；驱动单元固定安装在机身框架一侧上。
27.具体包括：驱动单元1、左腿组件2、右腿组件3、机身框架4；驱动单元1、左腿组件2和右腿组件3分别安装在机身框架4上，左腿组件2和右腿组件3结构设计相同，其运动原理也相同；该结构设计为对称，确保爬壁机器人在运动过程中有较好的稳定性。
28.实施例二，一种新型足式爬壁机器人运动结构示意图，如图2所示，在实施例一的基础上，进一步包括：腿部组件包括：吸附单元（21）；连接板1（22）；拉杆3（23）；单底座（24）；拉杆1（25）；滑块1（26）；足板（27）；连接板2（28）；拉杆2（29）；双底座（210）；滑块2（211）；滑块连接板2（212）；滑块3（213）；传动丝杠1（214）；滑块连接板1（215）；滑块4（216）；传动丝杠2（217）；其中，吸附单元（21）有4个，拉杆1（25）、拉杆2（29）、拉杆3（23）、连接板1（22）、连接板2（28）、单底座（24）、双底座（210）和足板（27）各为2个。
29.传动丝杠1（214）和传动丝杠2（217）呈平行分布，其传动丝杠（214、217）的前端通过轴承与机身框架1固定连接，另一端与驱动单元1为同轴连接。
30.滑块1（26）和滑块4（216）通过滑块连接板1（215）连接为整体，称为前滑块；滑块2（211）和滑块3（213）通过滑块连接板2（212）连接为整体，成为后滑块；前滑块（26、216）和后滑块（211、213）沿着传动丝杠（214、217）前后分布，与轴承连接一端为前，与驱动单元1连接一端为后。
31.前滑块（26、216）和后滑块（211、213）与传动丝杠（214、217）连接，分别组成螺纹副连接和移动副连接；前滑块（26、216）中的滑块1（26）与传动丝杠2（217）组成螺纹副连接，其滑块4（216）与传动丝杠1（214）组成移动副连接；后滑块（211、213）中的滑块2（211）与传动丝杠2（217）组成移动副连接，滑块3（213）传动丝杠2（217）组成螺纹副连接；确保一根传动丝杠（214、217）与前滑块（26、216）和后滑块（211、213）中的两个滑块分别组成一个螺纹副连接和一个移动副连接。
32.相同的2块足板（27）通过2块连接板1（22）和2块连接板2（28）固定连接，组成一条腿部组件的足底板；连接板1（22）和连接板2（28）安装位置不同，设计其结构有所区别，提高足板的整体刚度。
33.足板（27）与单底座（24）和双底座（210）分别为固定连接，在整个足部地板中，单底座（24）和双底座（210）呈现对角分布。
34.滑块1（26）通过拉杆1（25）与单底座（24）分别组成球副连接，此时为单拉杆分布；滑块2（211）通过拉杆3（23）和拉杆2（29）与双底座（210）分别组成球副连接，此时为双拉杆
分布，拉杆呈现为2
‑
1分布；在腿部组件中，滑块1（26）、传动丝杠2（217）、滑块2（211）、拉杆1（25）、足板（27）和拉杆2（29）可等效成一平面四连杆机构，呈等腰梯形，同时，拉杆1（25）和拉杆2（29）时刻保持呈八字形分布，提高了腿部组件的稳定性。
35.吸附单元（21）与足板（27）固定连接，并分布在足板（27）与连接板1（22）连接的4个边角，吸附单元（21）的安装呈对称分布。
36.实施例三，一种新型足式爬壁机器人运动结构示意图，如图3所示；在实施例一、二的基础上，进一步包括：滑块1（26）和滑块4（216）组成前滑块，其与足板（27）通过三根拉杆（25、23、218）连接；其中，拉杆1（25）与单底座（24）进行连接，拉杆2（23）和拉杆（218）与双底座（210）进行连接。
37.在爬壁机器人侧视图中，拉杆2（23）和拉杆（218）为双拉杆分布，呈平行分布；拉杆1（25）和拉杆（218）呈八字分布，约束其腿部组件的左右晃动。
38.实施例四，一种新型足式爬壁机器人运动结构发明的运动如下：所述当两根传动丝杠（214、217）的驱动单元1的转速不同时，传动丝杠（214、217）为向内转动，其传动丝杠（214、217）将会改变前滑块（26、216）和后滑块（211、213）间的相对距离；当其两滑块间的距离缩短时，腿部组件向上做伸缩运动，通过拉杆（23、25、29、218）带动足板（27）和吸附单元（21）做机器人腿部组件的抬腿动作，实现腿部组件的抬腿。
39.所述当两根传动丝杠（214、217）的驱动单元1的转速不同时，传动丝杠（214、217）向外转动时，其传动丝杠（214、217）将会改变前滑块（26、216）和后滑块（211、213）间的相对距离；当其两滑块间的距离增大时，腿部组件向下做伸缩运动，通过拉杆（23、25、29、218）带动足板（27）和吸附单元（21）做机器人腿部组件的落腿动作，实现腿部组件的落腿。
40.所述当两根传动丝杠（214、217）的驱动单元1的转速和方向一致时，带动前滑块（26、216）和后滑块（211、213）做匀速运动，实现前后的直线移动，且前滑块（26、216）和后滑块（211、213）间的距离保持不变，实现机器人腿部迈步间距的调整。
41.所述当其左腿组件2吸附在壁面上，右腿组件3抬脚时，左腿驱动单元1以同速和异向转动，前滑块（26、216）和后滑块（211、213）间的距离增加，调整机器人的迈步高度，同时右腿驱动单元1以同向转动，进而实现机器人右腿向前迈步移动；左腿组件重复右腿组件3的运动，实现右腿向前迈步移动。
42.所述驱动单元1同时以同速和同向转动时，腿部组件（2、3）全部吸附在壁面，且滑块间的距离和机身框架高度保持一致，实现机身框架4相对于腿部组件（2、3）做匀速移动；当其机身框架4运动完成后，机器人继续重复腿部组件（2、3）和机身框架4的相对运动，从而实现爬壁机器人连续的迈步运动。
43.爬壁机器人可以能够检测到前方障碍物的距离，改变腿部组件的迈步高度和迈步间距。
44.当然，本发明还可以有其他多种实施例，以上的实施案例仅为发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员及科研人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围之内。