龚 楠，张敏良，谢 浩，史春光，柴宁生

（上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620）

0 引 言

随着中国经济和自动化水平的高速发展，许多具有高空危险性作业，对于“机器代人”的需求日益明显［1］。例如，高空电线杆的维护、路边灯的维修、树木的修剪等工作。目前，传统检测工作主要是由人工观察以及无人机进行图像采集。而维修工作需要工作人员攀爬到相应位置进行维修和检测，这对于人身安全产生较大的危害。为此，许多学者对攀爬机器人领域进行了深入研究。爬杆机器人爬升机构的原理主要分为行星轮式、履带式、足腿式等［2－4］。行星轮爬升载体波动较大，在没有外力的辅助时会降低安全性；履带式机构，在攀爬过程中对壁面损害较大；足腿式机构较复杂，稳定性差，价格昂贵。现有的攀爬机器人大部分采用多个驱动机构分别对上升、下降交替夹持单独控制，成本较高且结构复杂［5－6］。基于上述考虑，本文提出一种基于间歇齿轮的爬升机构，使其通过一个齿轮驱动，完成对爬升和抓取功能的实现。

1 攀爬机构结构设计与工作原理

1.1 整体结构设计

该研究设计的攀爬机器人，使用蠕动式爬行的运动形式，主要由间歇齿轮、升降凸轮和平移杆3 部分组成，整体结构如图1 所示。使用第一个间歇机构（如图3）与升降凸轮实现上升与下降的功能；使用第二个间歇机构（如图4）与往复机构实现机械手夹持的功能。通过间歇齿轮齿数的设计来协调两功能的连贯运动，并且能够调节上下夹持的顺序。……