CN106143668A - 一种机器人全向爪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说涉及一种机器人全向爪，包括若干爪子指，所述全向爪还包括直线电机、固定支架、推板、脱针装置和连接件。所述直线电机穿设在所述固定支架中，且末端与所述推板连接；所述爪子指一端位于所述推板下方，其中部与所述固定支架旋转连接，所述爪子指与所述固定支架之间还连接有弹簧，所述脱针装置位于所述爪子指的另一端，且所述脱针装置的曲柄和基座之间连接有扭簧，所述连接件一端设在所述曲柄上，另一端设在所述推板上，所述连接件外侧套设有弹簧管，所述弹簧管一端固定在所述脱针装置的基座上，另一端固定在所述固定支架上。该全向爪运行稳定、高效。

Description

一种机器人全向爪
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，更具体地说涉及一种机器人全向爪。
背景技术
随着科学技术的不断进步与发展，爬行机器人的研究不再局限于二维平面环境下的作业，三维空间下的爬树机器人成为机器人领域的新的研究热点。爬行机器人在树木检测与维护、野外侦察作业等诸多领域都具有重大的应用价值和潜力。
作为爬树机器人重要的爬行方式，粘附机理一直是该爬行领域的一个难点。主要因素在于二维流形树面环境的复杂性，而干粘附或湿粘附等用于爬行机器人很难保证爬行机器人抓附机制的稳定性和牢固性，难以保证攀爬机构的安全稳定、灵活高效地运作。
针对攀爬表面的粗糙与不规则性，爪刺式粘附方式表现出更好的适应性。该方式相比干粘附与湿粘付，能够以针尖部强大压力将爪刺深嵌入攀爬表面，从而能够更好地承载自身重量。但现有装置中，攀爬时爪子的抓紧和张开不能和脱针动作有效配合，且脱针动作笨重且耗能大，极易造成攀爬机构爪刺不能及时拔出而产生动作缓滞，影响其正常攀爬。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种安全稳定、高效运作的机器人全向爪。
本发明是这样实现的：
一种机器人全向爪，包括若干爪子指，所述全向爪还包括直线电机、固定支架、推板、脱针装置和连接件；
所述直线电机穿设在所述固定支架中，且末端与所述推板连接；
所述爪子指一端位于所述推板下方，其中部与所述固定支架旋转连接，所述爪子指与所述固定支架之间还连接有弹簧，当所述全向爪处于抓紧状态时，所述弹簧呈非伸缩状态，当所述全向爪处于张开状态时，所述弹簧处于压缩状态；
所述脱针装置位于所述爪子指的另一端，且所述脱针装置的曲柄和基座之间连接有扭簧，所述连接件一端设在所述曲柄上，另一端设在所述推板上，所述连接件外侧套设有弹簧管，所述弹簧管一端固定在所述脱针装置的基座上，另一端固定在所述固定支架上，当所述全向爪处于抓紧状态时，所述扭簧呈非扭转状态，所述弹簧管呈非伸缩状态，所述脱针装置呈抓附状态，当所述全向爪处于张开状态时，所述扭簧处于扭转压缩状态，所述弹簧管呈压缩状态，所述脱针装置呈脱附状态。
进一步地，所述固定支架下方还设有套筒，所述套筒上设有上挡板和下挡板，所述直线电机穿设在所述上挡板中，所述推板设在上挡板和下挡板之间，所述爪子指一端设在所述套筒下方。
进一步地，所述弹簧管穿过所述固定支架连接在所述套筒上。
进一步地，所述套筒外壁与所述固定支架内壁上连接有弹片，在所述全向爪呈抓紧状态时，所述弹片呈非伸缩状态，在所述全向爪呈张开状态时，所述弹片呈压缩状态。
进一步地，所述爪子指包括第一爪子指和第二爪子指，所述第一爪子指的一端设在所述推板下方，另一端分别与所述固定支架底部和所述第二爪子指旋转连接，所述脱针装置位于所述第二爪子指的另一端。
进一步地，所述第一爪子指与第二爪子指的连接处还连接有弹簧，在所述全向爪呈抓紧状态时，所述弹簧呈非伸缩状态，在所述全向爪呈张开状态时，所述弹簧呈压缩状态。
进一步地，所述脱针装置的曲柄上设有连接孔，所述连接件穿设在所述连接孔中。
进一步地，所述固定支架与所述套筒呈圆柱形。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
全向爪只有一个直线电机提供驱动力，降低了自身重量，减少了能耗。
全向爪从抓紧状态运动到张开状态时，直线电机向下运动时，推动推板向下运动，触碰到爪子指的一端使爪子指开始旋转，从而带动爪子指张开，压缩弹簧，因为弹簧管本身有保持原来长度的反向力，收缩到一定程度后，连接件就带动脱针装置的曲柄旋转，使得脱针装置变成脱附状态，从而脱附攀爬表面。
全向爪从张开状态运动到抓紧状态时，直线电机向上运动，带动推板向上运动，爪子指在弹簧弹力的作用下旋转，带动爪子指抓紧，同时脱针装置中，曲柄在扭簧弹力的作用下旋转，使得脱针装置变成抓附状态，从而抓附攀爬表面。
该全向爪在提供强劲的附着力的同时还能保证针尖的高效脱附，有效地解决了现有攀爬机构中存在的抓紧张开、抓附与脱附交替等问题。在全向爪张开的同时，针尖脱附，抓紧的同时，针尖抓附，活动灵活，运行稳定，保证了针尖不会受阻而影响抓紧装置的作用效果。在复杂的攀爬表面下，能够安全稳定地抓附攀爬表面，该全向爪能耗低、效率高、易于安装和维修。
附图说明
图1：本发明实施例中全向爪张开状态结构示意图；
图2：图1所示实施例中全向爪抓紧状态结构示意图。
图中：1-直线电机 2-固定支架 3-推板 4-套筒 41-上挡板 42-下挡板 5-脱针装置 6-连接件 7-弹簧管 8-爪子指 81-第一爪子指 82-第二爪子指 9-弹簧 10-弹片
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1和图2所示，为本发明一较佳实施例，一种机器人全向爪，包括若干爪子指8，全向爪还包括直线电机1、固定支架2、推板3、脱针装置5和连接件6。直线电机1穿设在固定支架2中，且末端与推板3连接。爪子指8一端位于推板3下方，其中部与固定支架2旋转连接，爪子指8与固定支架2之间还连接有弹簧9。当全向爪处于抓紧状态时，弹簧9呈非伸缩状态，当全向爪处于张开状态时，弹簧9处于压缩状态。脱针装置5位于爪子指8的另一端，且脱针装置5的曲柄(图中未示出)和基座(图中未示出)之间连接有扭簧(图中未示出)。连接件6一端设在曲柄上，另一端设在推板3上。连接件6外侧套设有弹簧管7，弹簧管7一端固定在脱针装置5的基座上，另一端固定在固定支架2上。当全向爪处于抓紧状态时，扭簧呈非扭转状态，弹簧管7呈非伸缩状态，脱针装置5呈抓附状态，当全向爪处于张开状态时，扭簧处于扭转压缩状态，弹簧管7呈压缩状态，脱针装置5呈脱附状态。
具体地，连接件6可以采用钢丝绳。固定支架2下方还设有套筒4，套筒4上设有上挡板41和下挡板42。直线电机1穿设在上挡板41中，推板3设在上挡板41和下挡板42之间。爪子指8一端设在套筒4下方。弹簧管7穿过固定支架2连接在套筒4上。增加一个套筒4使得机构运行更灵活。套筒4外壁与固定支架2内壁上连接有弹片10。在述全向爪呈抓紧状态时，弹片10呈非伸缩状态，在述全向爪呈张开状态时，弹片10呈压缩状态。
爪子指8包括第一爪子指81和第二爪子指82。第一爪子指81的一端设在推板3下方，另一端分别与固定支架2底部和第二爪子指82旋转连接。连接处还设有弹簧9连接，脱针装置5位于第二爪子指82的另一端。曲柄上设有2个连接孔(图中未示出)，连接件6的两端分别穿过连接孔，再穿过固定支架2和套筒4并固设在推板3上。固定支架2与套筒4呈圆柱形，爪子指8呈环形分布在固定支架2下方。合理化利用空间，根据需求增加爪子指8。
上述全身爪的工作过程如下：
全向爪从抓紧状态运动到张开状态时，直线电机1向下运动时，推动推板3带动套筒4向下运动，触碰到第一爪子指81的一端使第一爪子指81开始旋转，从而带动第一爪子指81张开，压缩弹簧9，同时连接件6带动曲柄向上运动，也带动第二爪子指82张开，压缩弹簧9，因为弹簧管7本身有保持原来长度的反向力，收缩到一定程度后，曲柄开始旋转，使得脱针装置5变成脱附状态，从而脱附攀爬表面。
全向爪从张开状态运动到抓紧状态时，直线电机1向上运动，带动推板3带动套筒4向上运动，第一爪子指81和第二爪子指82在弹簧9弹力的作用下旋转，带动第一爪子指81和第二爪子指82抓紧，同时曲柄在扭簧弹力的作用下旋转，使得脱针装置5变成抓附状态，从而抓附攀爬表面。
该全向爪在提供强劲的附着力的同时还能保证针尖(图中未示出)的高效脱附，有效地解决了现有攀爬机构中存在的抓紧张开、抓附与脱附交替等问题。在全向爪张开的同时，针尖脱附，抓紧的同时，针尖抓附，活动灵活，运行稳定，保证了针尖不会受阻而影响抓紧装置的作用效果。在复杂的攀爬表面下，能够安全稳定地抓附攀爬表面，该全向爪能耗低、效率高、易于安装和维修。全向爪只有一个直线电机1提供驱动力，降低了自身重量，也减少了能耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人全向爪，包括若干爪子指，其特征在于：所述全向爪还包括直线电机、固定支架、推板、脱针装置和连接件；
所述直线电机穿设在所述固定支架中，且末端与所述推板连接；
所述爪子指一端位于所述推板下方，其中部与所述固定支架旋转连接，所述爪子指与所述固定支架之间还连接有弹簧，当所述全向爪处于抓紧状态时，所述弹簧呈非伸缩状态，当所述全向爪处于张开状态时，所述弹簧处于压缩状态；
所述脱针装置位于所述爪子指的另一端，且所述脱针装置的曲柄和基座之间连接有扭簧，所述连接件一端设在所述曲柄上，另一端设在所述推板上，所述连接件外侧套设有弹簧管，所述弹簧管一端固定在所述脱针装置的基座上，另一端固定在所述固定支架上，当所述全向爪处于抓紧状态时，所述扭簧呈非扭转状态，所述弹簧管呈非伸缩状态，所述脱针装置呈抓附状态，当所述全向爪处于张开状态时，所述扭簧处于扭转压缩状态，所述弹簧管呈压缩状态，所述脱针装置呈脱附状态。
2.根据权利要求1所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述固定支架下方还设有套筒，所述套筒上设有上挡板和下挡板，所述直线电机穿设在所述上挡板中，所述推板设在上挡板和下挡板之间，所述爪子指一端设在所述套筒下方。
3.根据权利要求2所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述弹簧管穿过所述固定支架连接在所述套筒上。
4.根据权利要求2所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述套筒外壁与所述固定支架内壁上连接有弹片，在所述全向爪呈抓紧状态时，所述弹片呈非伸缩状态，在所述全向爪呈张开状态时，所述弹片呈压缩状态。
5.根据权利要求1所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述爪子指包括第一爪子指和第二爪子指，所述第一爪子指的一端设在所述推板下方，另一端分别与所述固定支架底部和所述第二爪子指旋转连接，所述脱针装置位于所述第二爪子指的另一端。
6.根据权利要求5所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述第一爪子指与第二爪子指的连接处还连接有弹簧，在所述全向爪呈抓紧状态时，所述弹簧呈非伸缩状态，在所述全向爪呈张开状态时，所述弹簧呈压缩状态。
7.根据权利要求6所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述脱针装置的曲柄上设有连接孔，所述连接件穿设在所述连接孔中。
8.根据权利要求1所述的一种机器人全向爪，其特征在于：所述固定支架与所述套筒呈圆柱形。
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