CN108583941B - 适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间的技术问题。所采取的技术方案是，包括机身，四个多姿态快速转换仿生单腿模块，四个主动黏‑脱附脚爪机构，四个主动黏‑脱附脚爪机构的末端均设置仿生脚趾黏附单元。优点，通过差动齿轮传动机构实现了多种姿态、步态转换机构，将大腿旋转关节与抬腿关节结合，提高了机器人的腿部运动灵活度，通过主动黏‑脱附脚爪机构实现快速脱附和步态转换，使其适应多种特殊姿态和运动步态，具备在复杂狭小空间的通过及运动能力。

Description

适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是涉及一种适应空间站微重力环境中狭小空间的仿生爬壁机器人。

背景技术

仿生爬壁机器人作为仿生学在机器人方向上的重要应用，一直是国内外研究的热点。而人类太空开发的热潮和我国载人航天工程空间站建设的完成，使得与空间站安全可靠运行相关的在轨服务需求日益迫切，在轨任务内容也日趋清晰、多样和复杂，如宇航员无法到达的狭小空间的检测、为航天员作业提供辅助支持等，基于节省航天器成本、减小航天员工作风险、增强空间作业工作能力等方面考虑，这些任务需求迫切需要开展一种能够在空间站微重力环境下一些复杂狭小的空间进行稳定爬行的四足机器人，这将成为航天竞争中的巨大优势。

目前国内外的研究机构研制出各类爬壁机器人，主要是基于在重力环境下工作的，且这些爬壁机器人采用的大多是磁吸附、压力式吸附原理，针对性较强，只适用于某种特定任务，较难通用化。

空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间。由于特殊黏-脱附运动机制，爬壁黏附机器人往往运动速度缓慢，很难进行快速运动。另外，空间站环境下宇航员进行维修等任务的难度和风险很大，要求机器人结构具有大稳定性，维修具有大便利性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的空间站微重力环境存在许多复杂小空间，以往的机器人由于机械结构限制了工作空间，导致其步态和轨迹规划受到约束，难以通过许多复杂狭小的空间的技术问题。

本发明的目的是提供一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，以解决上述现有爬壁机器人存在的问题及应对航天环境对爬壁机器人的特殊任务需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，包括机身，在机身上的多姿态快速转换仿生腿模块，多姿态快速转换仿生腿模块包括设置在机身两侧两两对称设置四个多姿态快速转换仿生单腿模块，在四个多姿态快速转换仿生单腿模块的自由端均设置主动黏-脱附脚爪机构，在四个主动黏-脱附脚爪机构的末端均设置仿生脚趾黏附单元；

四个多姿态快速转换仿生单腿模块均包括与机身连接的差动齿轮传动机构，与差动齿轮传动机构转动相连大腿杆，通过锥齿轮传动机构与大腿杆相连的小腿杆。

目前，黏附机器人的腿结构多采用舵机直连的方式，且一个舵机只能完成单个自由度。但应对机器人航天工程的需求，这种方式承载力小、传动精度低、传递扭矩小、安全系数低。采用锥齿轮传动，增加了刚度和承载力，可保证更高精度；同时，利用差动齿轮***完成多个自由度，且结构紧凑、外尺寸小。

针对上述现有爬壁机器人的缺陷和航天环境对爬壁机器人的特殊任务需求，本发明提供了一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，包括机身、多姿态快速转换仿生腿模块和主动黏-脱附脚爪机构，采用仿壁虎的不受黏附对象和环境介质制约的干黏附方式，根据仿生学原理，利用差动齿轮传动机构设计的机器人多姿态快速转换仿生腿结构和自主黏脱附脚爪机构，适应于多种步态的快速转换实现复杂狭小空间的通过和运动，通过其模块化设计的单腿结构实现机器人模块化组装和更换，更加高效便捷地应用于航天领域范围。

本发明的仿生爬壁机器人，多姿态快速转换仿生腿模块可进行模块化组装和更换，四个多姿态快速转换仿生单腿模块成左右对称结构，每个多姿态快速转换仿生单腿模块具有3个自由度。

本发明技术方案的优选地，差动齿轮传动机构包括横轴、竖轴、一级传动和二级传动，

在竖轴长度方向的中间位置处设置有横向过孔，在横向过孔内通过球轴承转成设置横轴，横轴以竖轴为中线对称设置，横轴的两端均固定在轴支撑座上，两个轴支撑座设置机身上；

一级传动包括设置在机身上的两个电机，两个电机关于竖轴对称设置，在两个电机的电机轴上均主动齿轮，与两个主动齿轮均啮合设置从动齿轮，两个从动齿轮均设置在横轴上并位于竖轴的两侧；

二级传动包括四个直齿锥齿轮，分别为第一直齿锥齿轮、第二直齿锥齿轮、第三直齿锥齿轮和第四直齿锥齿轮，第一直齿锥齿轮和第四直齿锥齿轮均设置在横轴上，第二直齿锥齿轮和第三直齿锥齿轮设置在竖轴上，第一直齿锥齿轮同时与第二直齿锥齿轮和第三直齿锥齿轮啮合，第四直齿锥齿轮同时与第二直齿锥齿轮和第三直齿锥齿轮啮合；第一直齿锥齿轮和第四直齿锥齿轮分别与两个从动齿轮一一对应固联；第二直齿锥齿轮和第三直齿锥齿轮均通过竖轴套筒和竖轴紧定螺母锁紧在竖轴上，与第一直齿锥齿轮和第四直齿锥齿轮固联后的两个从动齿轮均通过横轴套筒和横轴紧定螺母锁紧在横轴上。

本发明的仿生爬壁机器人，采用差动齿轮传动机构将大腿旋转关节与起落关节合并，每个自由度均由直流电机单独控制，在保证机器人爬行速度的基础上增大了机器人的负载能力，提高了机器人的爬行稳定性以及腿部运动灵活度，可适应多种步态，是爬壁机器人具备在复杂狭小空间的通过及运动能力。

差动齿轮传动机构由两个电机同时驱动两个主动齿轮带动两个从动齿轮绕横轴转动完成一级传动；二级传动由四个直齿锥齿轮完成。本差动齿轮传动机构由两个电机直接驱动两个主动齿轮，带动两个从动齿轮与第一直齿锥齿轮和第四直齿锥齿轮转动，再带动第二直齿锥齿轮和第三直齿锥齿轮转动；当两个电机驱动速度相同、方向相同，直齿锥齿轮组进行正常旋转运动，则差动齿轮传动机构驱动多姿态快速转换仿生单腿模块进行大腿前后旋转运动；当两个电机驱动速度相同、方向相反，直齿锥齿轮组会处于卡死状态，则所述差动齿轮传动机构驱动多姿态快速转换仿生单腿模块进行大腿抬起或下落运动。

上述技术方案的进一步优选地，主动齿轮为螺旋齿轮，与主动齿轮啮合的从动齿轮为面齿轮。

上述技术方案的进一步优选地，主动齿轮为直齿轮，与主动齿轮啮合的从动齿轮为直齿轮。

本发明技术方案的优选地，大腿杆为中空结构，小腿杆为中空结构。

本发明技术方案的优选地，主动黏-脱附脚爪机构包括驱动电机、转盘、竖直固定轴、滑轮组、驱动绳和脚掌连接结构，

驱动电机固定在小腿杆的内部，转盘设置在驱动电机输出轴上，驱动绳一端缠绕在转盘上，另一端通过滑轮组与仿生脚趾黏附单元连接；竖直固定轴通过长连接螺栓与小腿杆的自由端相连，竖直固定轴的末端通过脚掌连接结构连接仿生脚趾黏附单元；

滑轮组由第一滑轮、第二滑轮和L型连接板组成，L型连接板固定在竖直固定轴3侧面，第一滑轮和第二滑轮分别安装在L型连接板的两端，驱动绳的另一端绕过第一滑轮和第二滑轮与仿生脚趾黏附单元相连。

本发明的仿生爬壁机器人内，主动黏-脱附脚爪机构内的驱动电机为直流电机，直流电机拉动驱动绳使仿生脚趾黏附单元更好地进行脱附。

上述技术方案的进一步优选地，竖直固定轴与脚掌连接结构之间通过球关节连接。球关节的设计，使得脚掌连接结构具有一定被动自由度。

上述技术方案的进一步优选地，仿生脚趾黏附单元包括数量为3-5个的仿生黏附脚趾，仿生黏附脚趾均通过脚掌连接板固定在脚掌连接结构上；仿生黏附脚趾由弹性基底、柔性缓冲垫和黏附材料组成，弹性基底由具有较好弹性力的柔性材料制成，柔性缓冲垫固定在弹性基底下方，柔性缓冲垫下表面固定黏附材料；

与仿生黏附脚趾的数量相同的驱动绳，每根驱动绳的一端均缠绕在转盘上，另一端通过滑轮组与仿生黏附脚趾一一对应连接。

此技术方案中的黏附材料为现有技术中的常规材料，具体的材料组成本发明不作详细的说明。

当驱动电机正反向转动带动驱动绳收放；收绳时，仿生黏附脚趾被牵拉，产生一定角度的撕脱力，使仿生黏附脚趾更快速地进行脱附；松绳时，仿生黏附脚趾的柔性基底因其自身较好的弹性力回复位置，同时为黏附材料提供一定预压力，使仿生黏附脚趾更有效地进行黏附。

上述技术方案的进一步优选地，脚掌连接结构为关节轴承。

本发明技术方案的优选地，锥齿轮传动机构包括设置在大腿杆内传动电机，在传动电机输出轴上设置主动锥齿轮，主动锥齿轮啮合设置从动锥齿轮，从动锥齿轮设置在小腿杆的一端，在从动锥齿轮内设置转轴，转轴同时转动连接大腿杆与小腿杆。

本发明技术方案的优选地，机身由铝合金制成。为了减小重量且保证刚度，机身优选轻质铝合金材料。

本发明的创新点在于：

1、模仿壁虎的肩/髋关节，通过差动齿轮传动机构将机器人大腿旋转关节与抬腿关节结合实现了双自由度组合式关节，可增大负载能力、提高机器人运动灵活性、增强机器人在复杂小空间的适应性。

2、仿壁虎机器人由于具有黏附材料而具有独特的爬壁运动模式，其黏-脱附运动轨迹会很大程度影响机器人爬壁性能的稳定性，为适应这种特殊的黏-脱附运动轨迹，设计主动黏-脱附脚爪机构包括被动自由度的球关节以及利用绳驱动的快速脱附结构。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明的一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，利用差动齿轮传动机构将大腿旋转运动与起落运动关节两个独立的运动合成为一个运动起到增力的作用，很大程度地增大机器人的负载能力，因利用锥齿轮配合实现的旋转关节，能够增大各关节部件的运动范围从而增大机器人的工作空间，所以利用本发明提高了机器人腿部运动灵活度，且配合主动黏-脱附脚爪机构实现快速脱附，使机器人能够实现多种运动步态和姿势的快速转换，具备在复杂狭小空间的通过及快速运动能力；本发明根据模块化原理设计的多姿态快速转换仿生腿模块，方便组装及更换，降低了航天人员对本发明进行维修维护的工作难度和风险。

2、本发明的一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，基于模块化原理设计的多姿态快速转换仿生腿模块可实现机器人模块化组装和更换。

3、本发明的一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，从节省航天器成本、减小航天员工作风险、增强空间作业工作能力等方面考虑，从而设计研制的能够适应空间站微重力环境下各种复杂狭小空间的爬壁机器人，对于日益激烈的航天竞争将产生巨大的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人的整体结构示意图。

图2为本发明多姿态快速转换仿生单腿模块的第一种结构分布示意图。

图3为图2中的差动齿轮传动机构的结构示意图。

图4为本发明多姿态快速转换仿生单腿模块的第二种结构分布示意图。

图5为主动黏-脱附脚爪机构结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，以解决上述现有爬壁机器人的存在的问题和应对航天环境对爬壁机器人的特殊任务需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1-5和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，包括机身1，在机身1上的多姿态快速转换仿生腿模块，多姿态快速转换仿生腿模块包括设置在机身1两侧两两对称设置四个多姿态快速转换仿生单腿模块3，在四个多姿态快速转换仿生单腿模块3的自由端均设置主动黏-脱附脚爪机构4，在四个主动黏-脱附脚爪机构4的末端均设置仿生脚趾黏附单元5。为了减小重量且保证刚度，机身1优选轻质铝合金材料。

如图2所示，四个多姿态快速转换仿生单腿模块3均包括与机身1连接的差动齿轮传动机构3A，与差动齿轮传动机构3A转动相连大腿杆3B，通过锥齿轮传动机构3C与大腿杆3B相连的小腿杆3D。

如图3所示，差动齿轮传动机构3A包括横轴3A-1、竖轴3A-2、一级传动和二级传动，

在竖轴3A-2长度方向的中间位置处设置有横向过孔，在横向过孔内通过球轴承转成设置横轴3A-1，横轴3A-1以竖轴3A-2为中线对称设置，横轴3A-1的两端均固定在轴支撑座3A-9上，两个轴支撑座3A-9设置机身1上。

一级传动包括设置在机身1上的两个电机3A-11，两个电机3A-11关于竖轴3A-2对称设置，在两个电机3A-11的电机轴上均主动齿轮3A-8，与两个主动齿轮3A-8均啮合设置从动齿轮3A-4，两个从动齿轮3A-4均设置在横轴3A-1上并位于竖轴3A-2的两侧。

在图3中，主动齿轮3A-8为螺旋齿轮，与主动齿轮3A-8啮合的从动齿轮3A-4为面齿轮。

二级传动包括四个直齿锥齿轮，分别为第一直齿锥齿轮3A-3、第二直齿锥齿轮3A-7、第三直齿锥齿轮3A-14和第四直齿锥齿轮3A-15，第一直齿锥齿轮3A-3和第四直齿锥齿轮3A-15均设置在横轴3A-1上，第二直齿锥齿轮3A-7和第三直齿锥齿轮3A-14设置在竖轴3A-2上，第一直齿锥齿轮3A-3同时与第二直齿锥齿轮3A-7和第三直齿锥齿轮3A-14啮合，第四直齿锥齿轮3A-15同时与第二直齿锥齿轮3A-7和第三直齿锥齿轮3A-14啮合；第一直齿锥齿轮3A-3和第四直齿锥齿轮3A-15分别与两个从动齿轮3A-4一一对应固联；第二直齿锥齿轮3A-7和第三直齿锥齿轮3A-14均通过竖轴套筒3A-10和竖轴紧定螺母3A-12锁紧在竖轴3A-2上，与第一直齿锥齿轮3A-3和第四直齿锥齿轮3A-15固联后的两个从动齿轮3A-4均通过横轴套筒3A-5和横轴紧定螺母3A-6锁紧在横轴3A-1上。

本差动齿轮传动机构由两个电机3A-11同时驱动两个主动齿轮3A-8带动两个从动齿轮绕横轴转动完成一级传动；二级传动由四个直齿锥齿轮完成。

本差动齿轮传动机构由两个电机3A-11直接驱动两个主动齿轮3A-8，带动两个从动齿轮与第一直齿锥齿轮3A-3和第四直齿锥齿轮3A-15转动，再带动第二直齿锥齿轮3A-7和第三直齿锥齿轮3A-14转动。当两个电机3A-11驱动速度相同、方向相同，直齿锥齿轮组进行正常旋转运动，则差动齿轮传动机构驱动多姿态快速转换仿生单腿模块3进行大腿前后旋转运动。当两个电机3A-11驱动速度相同、方向相反，直齿锥齿轮组会处于卡死状态，则所述差动齿轮传动机构驱动多姿态快速转换仿生单腿模块3进行大腿抬起或下落运动。

如图4所示，本实施例中的多姿态快速转换仿生单腿模块的第二种结构分布示意图。此多姿态快速转换仿生单腿模块与图2中的多姿态快速转换仿生单腿模块一样，也包括与机身1连接的差动齿轮传动机构3A，与差动齿轮传动机构3A转动相连大腿杆3B，通过锥齿轮传动机构3C与大腿杆3B相连的小腿杆3D。

其中，与图2中不同之处在于差动齿轮传动机构3A内的一级传动中的主动齿轮3A-8为直齿轮，与主动齿轮3A-8啮合的从动齿轮3A-4为直齿轮；其余部件均与图2中多姿态快速转换仿生单腿模块的都一样。

如图5所示，主动黏-脱附脚爪机构4包括驱动电机4-1、转盘4-2、竖直固定轴4-3、滑轮组4-4、驱动绳4-5和脚掌连接结构4-6，

驱动电机4-1固定在小腿杆3D的内部，转盘4-2设置在驱动电机4-1输出轴上，驱动绳4-5一端缠绕在转盘4-2上，另一端通过滑轮组4-4与仿生脚趾黏附单元5连接；竖直固定轴4-3通过长连接螺栓4-7与小腿杆3D的自由端相连，竖直固定轴4-3的末端通过脚掌连接结构4-6连接仿生脚趾黏附单元5。竖直固定轴4-3与脚掌连接结构4-6之间通过球关节连接，球关节的设计，使得脚掌连接结构具有一定被动自由度。

滑轮组4-4由第一滑轮4-4A、第二滑轮4-4C和L型连接板4-4B组成，L型连接板4-4B固定在竖直固定轴3侧面，第一滑轮4-4A和第二滑轮4-4C分别安装在L型连接板4-4B的两端，驱动绳4-5的另一端绕过第一滑轮4-4A和第二滑轮4-4C与仿生脚趾黏附单元5相连。

本实施例中采用的脚掌连接结构4-6为关节轴承，关节轴承为现有技术中的常规技术产品，可直接购买获得。

如图5所示，仿生脚趾黏附单元5包括数量为3-5个的仿生黏附脚趾，仿生黏附脚趾均通过脚掌连接板固定在脚掌连接结构4-6上；仿生黏附脚趾由弹性基底、柔性缓冲垫和黏附材料组成，弹性基底由具有较好弹性力的柔性材料制成，柔性缓冲垫固定在弹性基底下方，柔性缓冲垫下表面固定黏附材料。这里提及的黏附材料为现有技术中的常规材料，具体的材料组成本发明不作详细的说明。

与仿生黏附脚趾的数量相同的驱动绳4-5，每根驱动绳4-5的一端均缠绕在转盘4-2上，另一端通过滑轮组4-4与仿生黏附脚趾一一对应连接。

本主动黏-脱附脚爪机构4，当驱动电机正反向转动带动驱动绳收放；收绳时，仿生黏附脚趾被牵拉，产生一定角度的撕脱力，使仿生黏附脚趾更快速地进行脱附；松绳时，仿生黏附脚趾的柔性基底因其自身较好的弹性力回复位置，同时为黏附材料提供一定预压力，使仿生黏附脚趾更有效地进行黏附。

如图2所示，锥齿轮传动机构3C包括设置在大腿杆3B内传动电机，在传动电机输出轴上设置主动锥齿轮，主动锥齿轮啮合设置从动锥齿轮3C-1，从动锥齿轮3C-1设置在小腿杆3D的一端，在从动锥齿轮3C-1内设置转轴3C-2，转轴3C-2同时转动连接大腿杆3B与小腿杆3D。传动电机的带动锥齿轮传动机构3C带动小腿杆3D进行转向。

本实施方式提供的仿生爬壁机器人模仿壁虎黏附机制采用干黏附原理进行爬壁，且模仿壁虎骨骼***与关节结构进行的机构和结构设计。本实例模仿壁虎，设计强大的仿生黏附脚爪机构，构造独特的双自由度关节，使机器人具有更广阔的运动空间，另外壁虎身体重量尽可能集中，四肢很轻，这种身体重量的分布有助于节省运动能耗，其肩关节类似具有多自由度的球关节。因而本实施方式所公开的仿生爬壁机器人的腿式结构采用差动齿轮系传动结构将机器人大腿旋转关节与抬臂腿关节合并，两个关节的驱动电机集中在机身上，减轻了腿结构的重量，减小腿运动过程中的转动惯量，在保证机器人爬行速度的基础上增大了机器人的负载能力，同时差动齿轮传动机构使两个关节具有了很大工作空间，从而大大提高机器人腿部运动灵活度，可适应多种不同的运动步态、爬行姿势，通过选择合适的运动步态和爬行姿势能够适应一些复杂狭小空间的通过和运动。

本实施方式提供的仿生爬壁机器人基于模块化原理进行设计。以往的机器人往往会发生单个零件、螺栓、螺钉等损坏需要更换的情况，这对于空间站环境下航天人员来说具有较大难度和风险，多姿态快速转换仿生腿模块分为左前、左后、右前和右后四个模块，具有模块化组装和更换的优势，在很大程度上降低了航天人员对本实施方式提供的仿生爬壁机器人进行维修和维护的工作难度和风险。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：包括机身（1），在机身（1）上的多姿态快速转换仿生腿模块，多姿态快速转换仿生腿模块包括设置在机身（1）两侧两两对称设置四个多姿态快速转换仿生单腿模块（3），在四个多姿态快速转换仿生单腿模块（3）的自由端均设置主动黏-脱附脚爪机构（4），在四个主动黏-脱附脚爪机构（4）的末端均设置仿生脚趾黏附单元（5）；四个多姿态快速转换仿生单腿模块（3）均包括与机身（1）连接的差动齿轮传动机构（3A），与差动齿轮传动机构（3A）转动相连大腿杆（3B），通过锥齿轮传动机构（3C）与大腿杆（3B）相连的小腿杆（3D）；

差动齿轮传动机构（3A）包括横轴（3A-1）、竖轴（3A-2）、一级传动和二级传动，在竖轴（3A-2）长度方向的中间位置处设置有横向过孔，在横向过孔内通过球轴承转成设置横轴（3A-1），横轴（3A-1）以竖轴（3A-2）为中线对称设置，横轴（3A-1）的两端均固定在轴支撑座（3A-9）上，两个轴支撑座（3A-9）设置机身（1）上；一级传动包括设置在机身（1）上的两个电机（3A-11），两个电机（3A-11）关于竖轴（3A-2）对称设置，在两个电机（3A-11）的电机轴上均主动齿轮（3A-8），与两个主动齿轮（3A-8）均啮合设置从动齿轮（3A-4），两个从动齿轮（3A-4）均设置在横轴（3A-1）上并位于竖轴（3A-2）的两侧；二级传动包括四个直齿锥齿轮，分别为第一直齿锥齿轮（3A-3）、第二直齿锥齿轮（3A-7）、第三直齿锥齿轮（3A-14）和第四直齿锥齿轮（3A-15），第一直齿锥齿轮（3A-3）和第四直齿锥齿轮（3A-15）均设置在横轴（3A-1）上，第二直齿锥齿轮（3A-7）和第三直齿锥齿轮（3A-14）设置在竖轴（3A-2）上，第一直齿锥齿轮（3A-3）同时与第二直齿锥齿轮（3A-7）和第三直齿锥齿轮（3A-14）啮合，第四直齿锥齿轮（3A-15）同时与第二直齿锥齿轮（3A-7）和第三直齿锥齿轮（3A-14）啮合；第一直齿锥齿轮（3A-3）和第四直齿锥齿轮（3A-15）分别与两个从动齿轮（3A-4）一一对应固联；第二直齿锥齿轮（3A-7）和第三直齿锥齿轮（3A-14）均通过竖轴套筒（3A-10）和竖轴紧定螺母（3A-12）锁紧在竖轴（3A-2）上，与第一直齿锥齿轮（3A-3）和第四直齿锥齿轮（3A-15）固联后的两个从动齿轮（3A-4）均通过横轴套筒（3A-5）和横轴紧定螺母（3A-6）锁紧在横轴（3A-1）上；

主动黏-脱附脚爪机构（4）包括驱动电机（4-1）、转盘（4-2）、竖直固定轴（4-3）、滑轮组（4-4）、驱动绳（4-5）和脚掌连接结构（4-6），驱动电机（4-1）固定在小腿杆（3D）的内部，转盘（4-2）设置在驱动电机（4-1）输出轴上，驱动绳（4-5）一端缠绕在转盘（4-2）上，另一端通过滑轮组（4-4）与仿生脚趾黏附单元（5）连接；竖直固定轴（4-3）通过长连接螺栓（4-7）与小腿杆（3D）的自由端相连，竖直固定轴（4-3）的末端通过脚掌连接结构（4-6）连接仿生脚趾黏附单元（5）；滑轮组（4-4）由第一滑轮（4-4A）、第二滑轮（4-4C）和L型连接板（4-4B）组成，L型连接板（4-4B）固定在竖直固定轴3侧面，第一滑轮（4-4A）和第二滑轮（4-4C）分别安装在L型连接板（4-4B）的两端，驱动绳（4-5）的另一端绕过第一滑轮（4-4A）和第二滑轮（4-4C）与仿生脚趾黏附单元（5）相连。

2.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：主动齿轮（3A-8）为螺旋齿轮，与主动齿轮（3A-8）啮合的从动齿轮（3A-4）为面齿轮。

3.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：主动齿轮（3A-8）为直齿轮，与主动齿轮（3A-8）啮合的从动齿轮（3A-4）为直齿轮。

4.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：竖直固定轴（4-3）与脚掌连接结构（4-6）之间通过球关节连接。

5.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：仿生脚趾黏附单元（5）包括数量为3-5个的仿生黏附脚趾，仿生黏附脚趾均均通过脚掌连接板固定在脚掌连接结构（4-6）上；仿生黏附脚趾由弹性基底、柔性缓冲垫和黏附材料组成，弹性基底由具有较好弹性力的柔性材料制成，柔性缓冲垫固定在弹性基底下方，柔性缓冲垫下表面固定黏附材料；与仿生黏附脚趾的数量相同的驱动绳（4-5），每根驱动绳（4-5）的一端均缠绕在转盘（4-2）上，另一端通过滑轮组（4-4）与仿生黏附脚趾一一对应连接。

6.如权利要求5所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：脚掌连接结构（4-6）为关节轴承。

7.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：锥齿轮传动机构（3C）包括设置在大腿杆（3B）内传动电机，在传动电机输出轴上设置主动锥齿轮，主动锥齿轮啮合设置从动锥齿轮（3C-1），从动锥齿轮（3C-1）设置在小腿杆（3D）的一端，在从动锥齿轮（3C-1）内设置转轴（3C-2），转轴（3C-2）同时转动连接大腿杆（3B）与小腿杆（3D）。

8.如权利要求1所述的适应空间站微重力环境中复杂狭小空间的仿生爬壁机器人，其特征在于：机身（1）由铝合金制成。