CN107696044A - 一种攀爬机械手 - Google Patents

Abstract

本发明实施例适用于机器手技术领域，提供了一种攀爬机械手。该攀爬机械手包括驱动装置和若干自适应抓取装置，若干自适应抓取装置均安装在驱动装置上，每一自适应抓取装置包括手爪基座和若干手爪组件，手爪基座的一端可转动地安装在驱动装置上，若干手爪组件均安装在手爪基座上，每一手爪组件包括抓手和弹簧，抓手可移动地穿设于手爪基座上，并且其一端能抵顶手爪基座，另一端为活动端，弹簧套设于抓手上，并且其两端分别抵靠手爪基座和抓手的活动端。本发明通过抓手在驱动装置驱动力和弹簧弹力的作用下沿自身的轴向移动，以自动调整与物体表面形成良好接触，很好地自适应不规则形状的物体表面。

Description

一种攀爬机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，尤其涉及一种攀爬机械手。

背景技术

攀爬机器人的机械手通常采用手爪来抓取物体表面，由于手爪的尺寸结构是一定的，虽然能够适应一定面积范围的物体表面，但是对于局部出现突起、弯曲等不规则形状的物体表面，其适应性较差；并且此抓取方式与不规则形状的物体表面接触部分较少，很可能会存在与树干接触力不够而导致抓树不牢的状况。同时，现有攀爬机器人的手爪打开和抓取两个动作通常是由直线电机与蜗卷弹簧配合完成，打开动作是直线电机提供主动力，抓取动作是靠蜗卷弹簧提供的弹力来实现，这种方式在抓取时，只靠弹簧的弹力来保证抓取状态，虽然能在一定程度上节省能量，但是靠弹簧自身的弹力来实现抓取动作，依然会存在抓取不可靠，产生抓不牢的情况。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种攀爬机械手及其实现方法，旨在解决现有技术中的机械手存在适应性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，提供一种攀爬机械手，其包括驱动装置和若干自适应抓取装置，所述的若干自适应抓取装置均安装在所述驱动装置上，每一所述自适应抓取装置包括手爪基座和若干手爪组件，所述手爪基座的一端可转动地安装在所述驱动装置上，所述的若干手爪组件均安装在所述手爪基座上，每一所述手爪组件包括抓手和弹簧，所述抓手可移动地穿设于所述手爪基座上，并且其一端能抵顶所述手爪基座，另一端为活动端，所述弹簧套设于所述抓手上，并且其两端分别抵靠所述手爪基座和所述抓手的活动端。

进一步地，所述抓手包括导杆和爪件，所述导杆穿设于所述手爪基座上，并且其一端设置有用于抵顶所述手爪基座的挡块，所述爪件安装在所述导杆的另一端，所述弹簧套设在所述导杆上，并位于所述手爪基座和爪件之间。

进一步地，所述导杆与所述爪件螺纹连接。

进一步地，所述爪件靠近物体表面的端面上设置有至少一根尖针。

进一步地，所述手爪基座靠近所述爪件的一侧面呈弧形。

进一步地，所述自适应抓取装置具有三个，三个所述自适应抓取装置沿圆周方向均匀分布。

进一步地，所述手爪组件具有三个，三个所述手爪组件呈直线排列。

进一步地，所述驱动装置包括座体、若干驱动电机以及若干传动件，所述的若干驱动电机均安装在所述座体上，所述传动件与所述驱动电机传动连接，所述手爪基座安装在所述传动件上。

进一步地，所述传动件包括蜗轮、蜗杆以及连接杆，所述蜗杆与所述驱动电机传动连接，所述蜗轮和蜗杆传动连接，所述蜗轮固定安装在所述连接杆上，所述连接杆的一端可转动地安装在所述座体上，所述手爪基座安装在所述连接杆的另一端上。

进一步地，所述座体上安装有轴承座，所述连接杆安装在所述轴承座上。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：本发明通过将自适应抓取装置上的手爪基座安装在驱动装置上，由驱动装置带动转动，将手爪组件上的抓手可移动地穿设于手爪基座上，当抓手在移动时，抓手的一端能抵顶在手爪基座上，将弹簧套设在抓手上，使弹簧的两端抵靠手爪基座和抓手的活动端；当驱动装置驱动手爪基座上的抓手抓取局部突起的树干等不规则形状的物体表面时，抓手在驱动装置驱动力和弹簧弹力的作用下能够沿自身的轴向移动，以自动调整与物体表面形成良好接触，保证机械手攀爬的稳定性，很好地自适应树干等物体表面出现突起的状况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的攀爬机械手立体结构示意图；

图2是图1所示的攀爬机械手仰视结构示意图；

图3是图1所示的攀爬机械手俯视结构示意图；

图4是图1中的自适应抓取装置立体结构示意图；

图5是图4所示的自适应抓取装置剖视结构示意图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，是本发明实施例提供的一种攀爬机械手。该攀爬机械手包括驱动装置2和若干自适应抓取装置1，若干自适应抓取装置1均匀地安装在驱动装置2上，在本实施例中，自适应抓取装置1具有三个，三个自适应抓取装置1沿圆周方向均匀分布。每一自适应抓取装置1包括手爪基座11和若干手爪组件12，手爪基座11的一端可转动地安装在驱动装置2上，若干手爪组件12均匀地安装在手爪基座11上，手爪基座11由驱动装置2驱动转动，从而带动手爪组件12对物体表面抓取。在本实施例中，为了保证手爪组件12对物体表面抓取的稳定性，每个自适应装置1上的手爪组件12具有三个，三个手爪组件12呈直线排列。上述的每一手爪组件12包括抓手13和弹簧14，抓手13可移动地穿设于手爪基座11上，并且该抓手13的一端能抵顶手爪基座11，另一端为活动端，用于抓牢物体表面；弹簧14套设于抓手13上，并且该弹簧14的两端分别抵靠手爪基座11和抓手13的活动端，使抓手13能够在驱动装置2驱动力和弹簧14弹力的作用下能够沿自身的轴向移动。

上述实施例中，抓手13包括导杆131和爪件132，导杆131活动地穿设于手爪基座11上，并且其一端设置有用于抵顶手爪基座11的挡块130，用于对抓手13的位移进行限位。爪件132安装在导杆131的另一端，弹簧14套设在导杆131上，并位于手爪基座11和爪件132之间，该弹簧14在弹力作用下抵顶爪件132。具体地，导杆131上设置有螺纹，爪件132上具有螺纹孔，导杆131与爪件132之间通过螺纹连接，可以通过调整螺纹孔与螺纹的配合深度来调节导杆131与爪件132之间的相对位置，使爪件132有一定的伸缩量调节，以适应更大范围的物体表面。

上述实施例中，爪件132靠近物体表面的端面上设置有至少一根尖针3，在本实施例中，在爪件132上设置多根均匀分布的尖针，该尖针可为圆针或角针，其材质可为金属或陶瓷，用于与物体表面形成多处接触，以对物体进行稳定抓取。在手爪基座11靠近爪件132的一侧面呈弧形，以适应树干等曲面形状的物体表面。

上述实施例中，驱动装置2包括座体21、若干驱动电机22以及若干传动件23。其中，座体21呈圆盘状，若干驱动电机22均安装在座体21上，若干驱动电机22的数量与自适应抓取装置1的数量相等，通过各个驱动电机22分别单独控制各自的自适应抓取装置1转动，以适应不同直径的树干及表面出现不同凸起等不规则的物体表面。传动件23与驱动电机22传动连接，手爪基座11安装在传动件23上。具体地，传动件23包括蜗轮231、蜗杆232以及连接杆233，蜗杆232与驱动电机22传动连接，蜗轮231和蜗杆232传动连接，蜗轮231固定安装在连接杆233的中部，座体21上安装有轴承座4，连接杆233的一端可转动地穿设在座体21上的轴承座4中，并在手爪基座11安装在连接杆233的另一端上，连接杆233的两端部均采用轴用卡环限制连接杆133的轴向位移。上述的驱动装置2通过驱动电机22带动蜗杆232转动，蜗杆232与蜗轮231配合传动，连接杆233跟随蜗轮231转动，使连接杆233带动手爪基座11上的抓手13主动抓取和松开物体表面。

上述的攀爬机械手以攀爬树干为例来说明其工作原理大致如下：

在进行攀爬工作时，启动驱动电机22正转驱动蜗杆232旋转，利用蜗轮231与蜗杆232传动来带动手爪基座11转动，当手爪基座11转动至靠近树干时，爪件132上的尖针3与树干表面接触，驱动电机22继续工作，尖针3受力而扎住树干，于此同时，抓手13在受力的作用下沿自身的轴向方向移动，弹簧14被压缩，由于弹簧14会根据不同的压力而发生不同程度的弹性形变，以适应树干表面弧度大小不一的曲面形状和不同的突起形状。

同时，由于驱动电机22与蜗轮231、蜗杆232配合传动，蜗轮231与蜗杆232自身具有自锁特性，使得抓手13在抓住树干后，即使将驱动电机22断电依然能保证抓手13稳定地抓住树干而不会松开，只有驱动电机22反转才能使抓手13松开树干，保证了主动抓取的稳定性，并且能够大大节省能量。当驱动电机22反转驱动抓手13松开树干时，爪件132上的尖针3与树干分离。

需要说明的是，上述的攀爬机械手不但能用于攀爬树干，还能用于攀爬表面不规则的墙体、岩石、山坡等以及能用于攀爬有一定曲率或凸起的物体表面，其体积小、且负重能力强，适用范围广。

综上所述，本发明的攀爬机械手具有如下优点：(1)通过抓手13的轴向移动自动适应树干等物体表面出现突起的状况，并且通过调节爪件132与导杆131之间的相对距离能适应一定弧度范围内的物体表面，调节方便，实用性强；(2)通过驱动电机22与蜗轮231、蜗杆232配合传动，使抓手13具有主动抓取和松开物体表面的能力，大大提高了抓取的效率和稳定性；(3)通过在爪件132上设置若干尖针3，使抓手13能够更加稳固地抓住物体表面，保证抓取的牢固性。

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 (10)

1.一种攀爬机械手，包括驱动装置，其特征在于，所述机械手还包括若干自适应抓取装置，所述的若干自适应抓取装置均安装在所述驱动装置上，每一所述自适应抓取装置包括手爪基座和若干手爪组件，所述手爪基座的一端可转动地安装在所述驱动装置上，所述的若干手爪组件均安装在所述手爪基座上，每一所述手爪组件包括抓手和弹簧，所述抓手可移动地穿设于所述手爪基座上，并且其一端能抵顶所述手爪基座，另一端为活动端，所述弹簧套设于所述抓手上，并且其两端分别抵靠所述手爪基座和所述抓手的活动端。

2.如权利要求1所述的攀爬机械手，其特征在于，所述抓手包括导杆和爪件，所述导杆穿设于所述手爪基座上，并且其一端设置有用于抵顶所述手爪基座的挡块，所述爪件安装在所述导杆的另一端，所述弹簧套设在所述导杆上，并位于所述手爪基座和爪件之间。

3.如权利要求2所述的攀爬机械手，其特征在于，所述导杆与所述爪件螺纹连接。

4.如权利要求2所述的攀爬机械手，其特征在于，所述爪件靠近物体表面的端面上设置有至少一根尖针。

5.如权利要求1所述的攀爬机械手，其特征在于，所述手爪基座靠近所述爪件的一侧面呈弧形。

6.如权利要求1所述的攀爬机械手，其特征在于，所述自适应抓取装置具有三个，三个所述自适应抓取装置沿圆周方向均匀分布。

7.如权利要求1攀爬机械手，其特征在于，所述手爪组件具有三个，三个所述手爪组件呈直线排列。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的攀爬机械手，其特征在于，所述驱动装置包括座体、若干驱动电机以及若干传动件，所述的若干驱动电机均安装在所述座体上，所述传动件与所述驱动电机传动连接，所述手爪基座安装在所述传动件上。

9.如权利要求8所述的攀爬机械手，其特征在于，所述传动件包括蜗轮、蜗杆以及连接杆，所述蜗杆与所述驱动电机传动连接，所述蜗轮和蜗杆传动连接，所述蜗轮固定安装在所述连接杆上，所述连接杆的一端可转动地安装在所述座体上，所述手爪基座安装在所述连接杆的另一端上。

10.如权利要求9所述的攀爬机械手，其特征在于，所述座体上安装有轴承座，所述连接杆安装在所述轴承座上。