CN113977632B - 机器人爪式自适应固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人爪式自适应固定装置，包括驱动部件和尖爪执行部件，驱动部件包括安装在机械臂末端内的蜗杆轴和驱动电机；多个尖爪执行部件围绕机械臂末端呈沿周向的阵列分布，多个尖爪执行部件的一端均设有蜗轮，尖爪执行部件的蜗轮均与蜗杆轴啮合以分别形成蜗杆副；驱动电机驱动蜗杆轴转动，蜗杆轴的转动通过每个蜗杆副转化为尖爪执行部件整体同时展开与收拢运动；当尖爪执行部件整体同时展开时，尖爪执行部件用于与硬质巨石结构钩紧固定；当尖爪执行部件整体同时收拢时，尖爪执行部件贴近于机械臂的侧壁处。本发明可以实现与硬质巨石结构的可靠固定和快速分离，可重复使用，便于运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

Description

机器人爪式自适应固定装置

技术领域

本发明涉及机器人固定装置技术领域，尤其是涉及一种机器人爪式自适应固定装置。

背景技术

在特殊极端环境下，如地震救灾、航空航天探测过程中，探测器附着于被探测表面后通过固定装置实现与被探测表面连接，为表面巨石的抓取与搬运做准备。固定装置在固定过程中需要提供一定的连接力，并且有在紧急情况下可快速解除固定和能适应地球或其他星体表面凹凸不平的巨石结构的能力。

现有技术中多采用固定锚方式，机构不可重复利用，紧急情况只能依靠火工件实现分离。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种机器人爪式自适应固定装置，可以实现与硬质巨石结构的可靠固定和快速分离，可重复使用，便于运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置，包括：

驱动部件，所述驱动部件包括蜗杆轴和驱动电机，所述蜗杆轴和所述驱动电机安装在机械臂末端内，所述蜗杆轴与所述驱动电机相连且与所述机械臂同轴；

尖爪执行部件，所述尖爪执行部件有多个，多个所述尖爪执行部件围绕所述机械臂末端呈沿周向的阵列分布，多个所述尖爪执行部件的一端均伸入所述机械臂末端内，多个所述尖爪执行部件的一端均设有蜗轮，多个所述尖爪执行部件的所述蜗轮均与所述蜗杆轴啮合以分别形成蜗杆副；

支撑连接部件，所述支撑连接部件安装在所述机械臂末端内且包括多个可转动的蜗轮轴，多个所述蜗轮轴分别一一对应地与多个所述尖爪执行部件的所述蜗轮固定相连；

所述驱动电机驱动所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴的转动通过每个所述蜗杆副转化为多个所述尖爪执行部件整体同时展开与收拢运动；当所述尖爪执行部件整体同时展开时，多个所述尖爪执行部件用于与硬质巨石结构钩紧固定；当所述尖爪执行部件整体同时收拢时，多个所述尖爪执行部件贴近于机械臂的侧壁处。

根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置，具有如下优点：第一、可重复使用，在尖爪执行部件与硬质巨石结构单次固定失败情况下，还可以进行多次固定尝试，配合机器人的移动，还可以实现多地点多次的固定与解除固定过程；第二、可实现紧急情况下的尖爪执行部件与硬质巨石结构的快速分离，通过控制驱动电机反转即可实现解除固定过程，简单方便快速；第三、通过设置多个尖爪执行部件，保证了固定机构的冗余，增强固定的可靠性；第四、在收拢状态下，本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置的占用体积小，便于运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

根据本发明的一个实施例，所述机械臂末端限定出安装空间，所述驱动电机固定在所述安装空间的壁体上且远离于所述机械臂末端端部，所述蜗杆轴设置在所述安装空间中且靠近于所述机械臂末端端部，所述蜗杆轴的一端与所述驱动电机的输出轴同轴相连，所述蜗杆轴的另一端通过第一轴承与所述安装空间的壁体相连。

根据本发明进一步的实施例，所述蜗杆轴的转动运动与所述蜗轮的转动运动呈正交状态，所述驱动电机的所述输出轴的力矩通过所述蜗杆轴和所述蜗轮进行放大。

根据本发明的一个实施例，每一所述尖爪执行部件还包括：

连接段，所述连接段呈中空状且形成有挡肩部，所述连接段一端套装在对应的蜗轮轴上且设有侧向槽，所述蜗轮设置在所述侧向槽中；

扭簧，所述扭簧有两个，两个所述扭簧分别位于所述蜗轮的两侧，两个所述扭簧分别套设在对应的所述蜗轮轴上，两个所述扭簧的两端分别对应地连接在所述蜗轮的侧壁和所述侧向槽的侧壁上；

尖爪，所述尖爪呈回钩状，所述尖爪的一端可适配滑动配合地设置在所述连接段的另一端内；

压簧，所述压簧设置在所述连接段内，所述压簧的一端与所述挡肩部相连且另一端与所述尖爪的一端相连；

驱动绳索，所述驱动绳索穿设于所述连接段内，所述驱动绳索的一端缠绕在所述蜗轮上且另一端固定在所述尖爪的一端上。

根据本发明进一步的实施例，所述蜗轮的啮合面上开有环形槽，所述驱动绳索缠绕在所述环形槽中。

根据本发明进一步的实施例，所述蜗轮的两侧壁上分别设有第一凹槽，所述连接段的所述侧向槽的两侧壁上分别设有第二凹槽，两个所述扭簧的两端分别对应地安装在所述第一凹槽和所述第二凹槽中。

根据本发明进一步的实施例，所述连接段包括相连的主体和根部，所述主体和所述根部呈合适角度布局，以使所述尖爪执行部件收拢时所述尖爪的中间段与机械臂外侧壁紧贴。

根据本发明进一步的实施例，所述尖爪的另一端由若干钉状结构阵列组成。

根据本发明的一个实施例，所述支撑连接部件还包括多个连接件，多个所述蜗轮轴的两端分别通过第二轴承安装在对应的所述连接件上，多个所述连接件均与所述机械臂末端相连。

根据本发明进一步的实施例，每一所述连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件共同限定出用于安装所述第二轴承的轴承安装位，所述第一连接件和所述第二连接件通过螺栓固定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置的结构示意简图。

图3为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置安装在机械臂上时在展开状态下的结构示意图。

图4为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置安装在机械臂上时在收拢状态下的结构示意图。

图5为图1中A部分的结构示意图。

图6为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中尖爪执行部件的结构示意图。

图7为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中尖爪执行部件的剖视图。

图8为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中扭簧和蜗轮的结构示意图。

图9为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中支撑连接部件的结构示意图。

图10为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中第二连接件的结构示意图。

图11为本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置中驱动部件的结构示意图。

附图标记：

机器人爪式自适应固定装置1000

驱动部件1

蜗杆轴101 驱动电机102

尖爪执行部件2

蜗轮201 环形槽2011 第一凹槽2012 连接段203

挡肩部2031 侧向槽2032 第二凹槽2033 主体2034

根部2035 扭簧204 尖爪205 压簧206 驱动绳索207

支撑连接部件3

蜗轮轴301 连接件302 第一连接件3021 第二连接件3022

轴承安装位3023

机械臂4

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图11来描述根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000。如图1至图11所示，根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000，包括驱动部件1、尖爪执行部件2和支撑连接部件3。驱动部件1包括蜗杆轴101和驱动电机102，蜗杆轴101和驱动电机102安装在机械臂4末端内，蜗杆轴101与驱动电机102相连且与机械臂4同轴；尖爪执行部件2有多个，多个尖爪执行部件2围绕机械臂4末端呈沿周向的阵列分布，多个尖爪执行部件2的一端均伸入机械臂4末端内，多个尖爪执行部件2的一端均设有蜗轮201，多个尖爪执行部件2的蜗轮201均与蜗杆轴101啮合以分别形成蜗杆副；支撑连接部件3安装在机械臂4末端内且包括多个可转动的蜗轮轴301，多个蜗轮轴301分别一一对应地与多个尖爪执行部件2的蜗轮201固定相连；驱动电机102驱动蜗杆轴101转动，蜗杆轴101的转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开与收拢运动；当尖爪执行部件2整体同时展开时，多个尖爪执行部件2用于与硬质巨石结构钩紧固定；当尖爪执行部件2整体同时收拢时，多个尖爪执行部件2贴近于机械臂4的侧壁处。

具体地，驱动部件1包括蜗杆轴101和驱动电机102，蜗杆轴101和驱动电机102安装在机械臂4末端内，蜗杆轴101与驱动电机102相连且与机械臂4同轴。可以理解的是，驱动电机102固定在机械臂4末端上，实现可靠连接；机械臂4与蜗杆轴101相连，例如通过驱动电机102的输出轴与蜗杆轴101的一端通过联轴器实现可靠连接，这样驱动电机102可以驱动蜗杆轴101进行正向旋转和反向旋转；蜗杆轴101与机械臂4同轴，即蜗杆轴101的轴线与机械臂4的轴线基本重合。

尖爪执行部件2可以穿过地球或其他星体表面的风化层或细小碎石层，直接钩住硬质巨石结构；尖爪执行部件2有多个，例如，参考图1所示，尖爪执行部件2有六个，这样可保证机构冗余，增强了本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000的使用可靠性；多个尖爪执行部件2围绕机械臂4末端呈沿周向的阵列分布，这样有利于通过多个尖爪执行部件2对硬质巨石结构实现多点环抱式钩紧固定，提高固定稳定性；多个尖爪执行部件2的一端均伸入机械臂4末端内，多个尖爪执行部件2的一端均设有蜗轮201，多个尖爪执行部件2的蜗轮201均与蜗杆轴101啮合以分别形成蜗杆副，蜗轮201与蜗杆轴101啮合实现运动和力矩的传递，蜗杆副和蜗杆轴101将驱动电机102的输出轴转动运动(也可以说是蜗杆轴101的转动运动)转化为正交的绕蜗轮201的中心轴转动的运动，将力矩放大，使多个尖爪执行部件2可以随着驱动电机102输出轴的转动进行整体同时展开或者收拢运动，其中，当尖爪执行部件2展开运动时，可以通过多个尖爪执行部件2对硬质巨石结构实现多点环抱式钩紧固定，实现机器人附着后与地球或其他星体表面的连接功能。

支撑连接部件3安装在机械臂4末端内且包括多个可转动的蜗轮轴301，多个蜗轮轴301分别一一对应地与多个尖爪执行部件2的蜗轮201固定相连；可以理解的是，通过设置支撑连接部件3，可以有效地支撑连接尖爪执行部件2，例如，通过蜗轮轴301支撑蜗轮201和连接段203。

驱动电机102驱动蜗杆轴101转动，蜗杆轴101的转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开与收拢运动，当尖爪执行部件2整体同时展开时，多个尖爪执行部件2用于与硬质巨石结构钩紧固定，实现机器人附着后与地球或其他星体表面的连接功能；当尖爪执行部件2整体同时收拢时，多个尖爪执行部件2贴近于机械臂4的侧壁处，这样整个机器人爪式自适应固定装置1000的占用空间较小，便于进行运输或为机器人的其他功能部件节省空间。需要说明的是，本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000可以多次重复使用，当利用本固定装置1000进行固定时，若一次未固定好，可以收拢和再次展开进行固定，当遇到紧急情况时，可以实现与地球或其他星体表面的快速分离，可以适应多种使用情况，使用方便。

根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000，工作时，驱动电机102驱动蜗杆轴101正向转动，蜗杆轴101的正向转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开运动，使得多个尖爪执行部件2可以穿过表面风化层或细小碎石层直接钩住硬质巨石结构，实现机器人附着后与地球或其他星体表面的快速连接功能；驱动电机102驱动蜗杆轴101反向转动，蜗杆轴101的反向转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时收拢运动，从而可以快速实现尖爪执行部件2与硬质巨石结构快速分离，且当多个尖爪执行部件2贴近于机械臂4的侧壁处后，整个机器人爪式自适应固定装置1000的占用空间较小，便于进行运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000，具有如下优点：第一、可重复使用，在尖爪执行部件2与硬质巨石结构单次固定失败情况下，还可以进行多次固定尝试，配合机器人的移动，还可以实现多地点多次的固定与解除固定过程；第二、可实现紧急情况下的尖爪执行部件2与硬质巨石结构的快速分离，通过控制驱动电机102反转即可实现解除固定过程，简单方便快速；第三、通过设置多个尖爪执行部件2，保证了固定机构的冗余，增强固定的可靠性；第四、在收拢状态下，本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000的占用体积小，便于运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

根据本发明的一个实施例，机械臂4末端限定出安装空间，驱动电机102固定在安装空间的壁体上且远离于机械臂4末端端部，蜗杆轴101设置在安装空间中且靠近于机械臂4末端端部，蜗杆轴101的一端与驱动电机102的输出轴同轴相连，蜗杆轴101的另一端通过第一轴承与安装空间的壁体相连。可以理解的是，机械臂4末端限定出安装空间，可以容纳驱动电机102和蜗杆轴101等部件，便于驱动电机102和蜗杆轴101等部件的安装；驱动电机102固定在安装空间的壁体上且远离于机械臂4末端端部，蜗杆轴101设置在安装空间中且靠近于机械臂4末端端部，蜗杆轴101的一端与驱动电机102的输出轴同轴相连，蜗杆轴101的另一端通过第一轴承与安装空间的壁体(如机械臂4末端端部处)相连，这样使整个结构紧凑，占用空间小，且采用驱动电机102的输出轴直接驱动蜗杆轴101转动的方式，减少中间传动机构的使用，降低传动故障出现的可能性，使用更加稳定。

根据本发明进一步的实施例，蜗杆轴101的转动运动与蜗轮201的转动运动呈正交状态，驱动电机102的输出轴的力矩通过蜗杆轴101和蜗轮201进行放大。可以理解的是，蜗杆轴101的转动运动与蜗轮201的转动运动呈正交状态，这样，蜗轮201就可以将蜗杆轴101在水平面内的转动运动转化为在竖直平面内的转动运动，驱动电机102的输出轴的力矩通过蜗杆轴101和蜗轮201进行放大，从而使尖爪执行部件2可以牢固地与硬质巨石结构固定。

根据本发明的一个实施例，如图6和图7所示，每一尖爪执行部件2还包括连接段203、扭簧204、尖爪205、压簧206和驱动绳索207。

其中，连接段203呈中空状且形成有挡肩部2031，连接段203一端套装在对应的蜗轮轴301上且设有侧向槽2032，蜗轮201设置在侧向槽2032中，侧向槽2032的作用是对蜗轮201进行定位并保证蜗轮201具有运动范围。

扭簧204有两个，两个扭簧204分别位于蜗轮201的两侧，两个扭簧204分别套设在对应的蜗轮轴301上，两个扭簧204的两端分别对应地连接在蜗轮201的侧壁和侧向槽2032的侧壁上。

尖爪205呈回钩状，可以保证在固定过程中爪端能穿过表面风化层或细小碎石层，直接钩住硬质巨石结构，尖爪205的一端可适配滑动配合地设置在连接段203的另一端内，这样当尖爪205的一端接触到硬质巨石结构后，还可以沿着连接段203的另一端内滑动进行回拉动作。

压簧206设置在连接段203内，压簧206的一端与挡肩部2031相连且另一端与尖爪205的一端相连。

驱动绳索207穿设于连接段203内，驱动绳索207的一端缠绕在蜗轮201上且另一端固定在尖爪205的一端上。

在机器人爪式自适应固定装置1000工作过程中，当需要与硬质巨石结构进行连接时，驱动电机102驱动蜗杆轴101正向转动，蜗杆轴101的正向转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开运动，使得多个尖爪205可以穿过表面风化层或细小碎石层直接钩住硬质巨石结构，当某一尖爪执行部件2的尖爪205已经接触到硬质巨石结构时，尖爪205不再围绕蜗轮201轴线产生转角，蜗轮201转动带来的力矩引起扭簧204的扭转变形，从而保证各尖爪执行部件2是独立的，具有自适应性能，且扭簧204存储的弹性势能可以使尖爪205对硬质地面的固定更牢固。与此同时，由于尖爪205不再围绕蜗轮201轴线产生转角，而蜗轮201仍在继续转动，蜗轮201和连接段203产生角度差，使得驱动绳索207缠绕到蜗轮201的环形槽2011上，驱动绳索207收短，尖爪205的一端沿连接段203向连接段203的一端运动，压簧206被压缩储能，从而实现当尖爪205接触硬质巨石结构表面后能完成回勾动作，增强对硬质巨石结构表面附着固定能力；当机器人爪式自适应固定装置1000需要脱开硬质巨石结构表面时，只需要驱动电机102驱动蜗杆轴101正向转动，压簧206和扭簧204分别释放弹性势能，即可实现快速解除固定过程。

根据本发明进一步的实施例，如图5所示，蜗轮201的啮合面上开有环形槽2011，驱动绳索207缠绕在环形槽2011中，驱动绳索207不易发生偏移，有利于精准顺畅地辅助完成尖爪205回勾动作。

根据本发明进一步的实施例，如图8所示，蜗轮201的两侧壁上分别设有第一凹槽2012，连接段203的侧向槽2032的两侧壁上分别设有第二凹槽2033，两个扭簧204的两端分别对应地安装在第一凹槽2012和第二凹槽2033中，利用第一凹槽2012和第二凹槽2033可以对扭簧204进行可靠定位。

根据本发明进一步的实施例，连接段203包括相连的主体2034和根部2035，主体2034和根部2035呈合适角度布局，如图6和图7所示，以使尖爪执行部件2收拢时尖爪205的中间段与机械臂4外侧壁紧贴，减少空间占用，方便运输。

根据本发明进一步的实施例，尖爪205的另一端由若干钉状结构阵列组成(图1、图3、图4和图6所示)，保证尖爪205能穿过表面风化层或细小碎石层，直接钩住硬质巨石结构。

根据本发明的一个实施例，如图9所示，支撑连接部件3还包括多个连接件302，多个蜗轮轴301的两端分别通过第二轴承(图中未示出)安装在对应的连接件302上，使得多个蜗轮轴301均可转动地支撑在对应的连接件302上。多个连接件302均与机械臂4末端相连，连接方便可靠。在一个具体的例子中，连接件302的外侧面为圆弧面，连接件302的外侧面与机械臂4末端的内侧壁固定连接。

根据本发明进一步的实施例，如图5、图9和图10所示，每一连接件302包括第一连接件3021和第二连接件3022，第一连接件3021和第二连接件3022共同限定出用于安装第二轴承的轴承安装位3023，第一连接件3021和第二连接件3022通过螺栓固定，这样在安装轴承时，将第一连接件3021和第二连接件3022分开后，将轴承放置在轴承安装位3023上，再利用螺栓将第一连接件3021和第二连接件3022连接固定即可，安装方便快捷。

下面以一个具体的例子来说明本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000。

在该例子中，机器人爪式自适应固定装置1000包括驱动部件1、尖爪执行部件2和支撑连接部件3。驱动部件1包括蜗杆轴101和驱动电机102，蜗杆轴101和驱动电机102安装在机械臂4末端内，蜗杆轴101与驱动电机102相连且与机械臂4同轴，机械臂4末端限定出安装空间，驱动电机102固定在安装空间的壁体上且远离于机械臂4末端端部，蜗杆轴101设置在安装空间中且靠近于机械臂4末端端部，蜗杆轴101的一端与驱动电机102的输出轴同轴相连，蜗杆轴101的另一端通过第一轴承与安装空间的壁体相连。

尖爪执行部件2有多个，多个尖爪执行部件2围绕机械臂4末端呈沿周向的阵列分布，多个尖爪执行部件2的一端均伸入机械臂4末端内，多个尖爪执行部件2的一端均设有蜗轮201，多个尖爪执行部件2的蜗轮201均与蜗杆轴101啮合以分别形成蜗杆副；支撑连接部件3安装在机械臂4末端内且包括多个可转动的蜗轮轴301，多个蜗轮轴301分别一一对应地与多个尖爪执行部件2的蜗轮201固定相连；驱动电机102驱动蜗杆轴101转动，蜗杆轴101的转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开与收拢运动；当尖爪执行部件2整体同时展开时，多个尖爪执行部件2用于与硬质巨石结构钩紧固定；当尖爪执行部件2整体同时收拢时，多个尖爪执行部件2贴近于机械臂4的侧壁处。

每一尖爪执行部件2还包括连接段203、扭簧204、尖爪205、压簧206和驱动绳索207。其中，连接段203呈中空状且形成有挡肩部2031，连接段203一端套装在对应的蜗轮轴301上且设有侧向槽2032，蜗轮201设置在侧向槽2032中，连接段203包括相连的主体2034和根部2035，主体2034和根部2035呈合适角度布局，以使尖爪执行部件2收拢时尖爪205的中间段与机械臂4外侧壁紧贴，减少空间占用，方便运输。

扭簧204有两个，两个扭簧204分别位于蜗轮201的两侧，两个扭簧204分别套设在对应的蜗轮轴301上，两个扭簧204的两端分别对应地连接在蜗轮201的侧壁和侧向槽2032的侧壁上，蜗轮201的两侧壁上分别设有第一凹槽2012，连接段203的侧向槽的两侧壁上分别设有第二凹槽2033，两个扭簧204的两端分别对应地安装在第一凹槽2012和第二凹槽2033中。

尖爪205呈回钩状，可以保证在固定过程中爪端能穿过表面风化层或细小碎石层，直接钩住硬质巨石结构，尖爪205的一端可适配滑动配合地设置在连接段203的另一端内，这样当尖爪205的一端接触到硬质巨石结构后，还可以沿着连接段203的另一端内滑动进行回拉动作。

尖爪205的另一端由若干钉状结构阵列组成，保证尖爪205能穿过表面风化层或细小碎石层，直接钩住硬质巨石结构。

压簧206设置在连接段203内，压簧206的一端与挡肩部2031相连且另一端与尖爪205的一端相连。

驱动绳索207穿设于连接段203内，蜗轮201的啮合面上开有环形槽2011，驱动绳索207的一端缠绕在环形槽2011中，另一端固定在尖爪205的一端上。

驱动电机102驱动蜗杆轴101转动，蜗杆轴101的转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开与收拢运动，当尖爪执行部件2整体同时展开时，多个尖爪执行部件2用于与硬质巨石结构钩紧固定，实现机器人附着后与地球或其他星体表面的连接功能；当尖爪执行部件2整体同时收拢时，多个尖爪执行部件2贴近于机械臂4的侧壁处，这样整个机器人爪式自适应固定装置1000的占用空间较小，便于进行运输或为机器人的其他功能部件节省空间。需要说明的是，本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000可以多次重复使用，当利用本固定装置1000进行固定时，若一次未固定好，可以收拢和再次展开进行固定，当遇到紧急情况时，可以实现与地球或其他星体表面的快速分离，可以适应多种使用情况，使用方便。

蜗杆轴101的转动运动与蜗轮201的转动运动呈正交状态，驱动电机102的输出轴的力矩通过蜗杆轴101和蜗轮201进行放大。可以理解的是，蜗杆轴101的转动运动与蜗轮201的转动运动呈正交状态，这样，蜗轮201就可以将蜗杆轴101在水平面内的转动运动转化为在竖直平面内的转动运动，驱动电机102的输出轴的力矩通过蜗杆轴101和蜗轮201进行放大，从而使尖爪执行部件2可以牢固地与硬质巨石结构固定。

在机器人爪式自适应固定装置1000工作过程中，当需要与硬质巨石结构进行连接时，驱动电机102驱动蜗杆轴101正向转动，蜗杆轴101的正向转动通过每个蜗杆副转化为多个尖爪执行部件2整体同时展开运动，使得多个尖爪205可以穿过表面风化层或细小碎石层直接钩住硬质巨石结构，当某一尖爪执行部件2的尖爪205已经接触到硬质巨石结构时，尖爪205不再围绕蜗轮201轴线产生转角，蜗轮201转动带来的力矩引起扭簧204的扭转变形，从而保证各尖爪执行部件2是独立的，具有自适应性能，且扭簧204存储的弹性势能可以使尖爪205对硬质地面的固定更牢固。与此同时，由于尖爪205不再围绕蜗轮201轴线产生转角，而蜗轮201仍在继续转动，蜗轮201和连接段203产生角度差，使得驱动绳索207缠绕到蜗轮201的环形槽2011上，驱动绳索207收短，尖爪205的一端沿连接段203向连接段203的一端运动，压簧206被压缩储能，从而实现当尖爪205接触硬质巨石结构表面后能完成回勾动作，增强对硬质巨石结构表面附着固定能力；当机器人爪式自适应固定装置1000需要脱开硬质巨石结构表面时，只需要驱动电机102驱动蜗杆轴101正向转动，压簧206和扭簧204分别释放弹性势能，即可实现快速解除固定过程。

根据本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000，具有如下优点：第一、可重复使用，在尖爪执行部件2与硬质巨石结构单次固定失败情况下，还可以进行多次固定尝试，配合机器人的移动，还可以实现多地点多次的固定与解除固定过程；第二、可实现紧急情况下的尖爪执行部件2与硬质巨石结构的快速分离，通过控制驱动电机102反转即可实现解除固定过程，简单方便快速；第三、通过设置多个尖爪执行部件2，保证了固定机构的冗余，增强固定的可靠性；第四、在收拢状态下，本发明实施例的机器人爪式自适应固定装置1000的占用体积小，便于运输或为机器人的其他功能部件节省空间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，包括：

驱动部件，所述驱动部件包括蜗杆轴和驱动电机，所述蜗杆轴和所述驱动电机安装在机械臂末端内，所述蜗杆轴与所述驱动电机相连且与所述机械臂同轴；

尖爪执行部件，所述尖爪执行部件有多个，多个所述尖爪执行部件围绕所述机械臂末端呈沿周向的阵列分布，多个所述尖爪执行部件的一端均伸入所述机械臂末端内，多个所述尖爪执行部件的一端均设有蜗轮，多个所述尖爪执行部件的所述蜗轮均与所述蜗杆轴啮合以分别形成蜗杆副；

支撑连接部件，所述支撑连接部件安装在所述机械臂末端内且包括多个可转动的蜗轮轴，多个所述蜗轮轴分别一一对应地与多个所述尖爪执行部件的所述蜗轮固定相连；

所述驱动电机驱动所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴的转动通过每个所述蜗杆副转化为多个所述尖爪执行部件整体同时展开与收拢运动；当所述尖爪执行部件整体同时展开时，多个所述尖爪执行部件用于与硬质巨石结构钩紧固定；当所述尖爪执行部件整体同时收拢时，多个所述尖爪执行部件贴近于机械臂的侧壁处；

每一所述尖爪执行部件还包括：

连接段，所述连接段呈中空状且形成有挡肩部，所述连接段一端套装在对应的蜗轮轴上且设有侧向槽，所述蜗轮设置在所述侧向槽中；

扭簧，所述扭簧有两个，两个所述扭簧分别位于所述蜗轮的两侧，两个所述扭簧分别套设在对应的所述蜗轮轴上，两个所述扭簧的两端分别对应地连接在所述蜗轮的侧壁和所述侧向槽的侧壁上；

尖爪，所述尖爪呈回钩状，所述尖爪的一端可适配滑动配合地设置在所述连接段的另一端内；

压簧，所述压簧设置在所述连接段内，所述压簧的一端与所述挡肩部相连且另一端与所述尖爪的一端相连；

驱动绳索，所述驱动绳索穿设于所述连接段内，所述驱动绳索的一端缠绕在所述蜗轮上且另一端固定在所述尖爪的一端上。

2.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述机械臂末端限定出安装空间，所述驱动电机固定在所述安装空间的壁体上且远离于所述机械臂末端端部，所述蜗杆轴设置在所述安装空间中且靠近于所述机械臂末端端部，所述蜗杆轴的一端与所述驱动电机的输出轴同轴相连，所述蜗杆轴的另一端通过第一轴承与所述安装空间的壁体相连。

3.根据权利要求2所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述蜗杆轴的转动运动与所述蜗轮的转动运动呈正交状态，所述驱动电机的所述输出轴的力矩通过所述蜗杆轴和所述蜗轮进行放大。

4.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述蜗轮的啮合面上开有环形槽，所述驱动绳索缠绕在所述环形槽中。

5.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述蜗轮的两侧壁上分别设有第一凹槽，所述连接段的所述侧向槽的两侧壁上分别设有第二凹槽，两个所述扭簧的两端分别对应地安装在所述第一凹槽和所述第二凹槽中。

6.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述连接段包括相连的主体和根部，所述主体和所述根部呈合适角度布局，以使所述尖爪执行部件收拢时所述尖爪的中间段与机械臂外侧壁紧贴。

7.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述尖爪的另一端由若干钉状结构阵列组成。

8.根据权利要求1所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，所述支撑连接部件还包括多个连接件，多个所述蜗轮轴的两端分别通过第二轴承安装在对应的所述连接件上，多个所述连接件均与所述机械臂末端相连。

9.根据权利要求8所述的机器人爪式自适应固定装置，其特征在于，每一所述连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件共同限定出用于安装所述第二轴承的轴承安装位，所述第一连接件和所述第二连接件通过螺栓固定。

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