本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及一種機(jī)器人全向爪。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，爬行機(jī)器人的研究不再局限于二維平面環(huán)境下的作業(yè)，三維空間下的爬樹(shù)機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的新的研究熱點(diǎn)。爬行機(jī)器人在樹(shù)木檢測(cè)與維護(hù)、野外偵察作業(yè)等諸多領(lǐng)域都具有重大的應(yīng)用價(jià)值和潛力。

作為爬樹(shù)機(jī)器人重要的爬行方式，粘附機(jī)理一直是該爬行領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。主要因素在于二維流形樹(shù)面環(huán)境的復(fù)雜性，而干粘附或濕粘附等用于爬行機(jī)器人很難保證爬行機(jī)器人抓附機(jī)制的穩(wěn)定性和牢固性，難以保證攀爬機(jī)構(gòu)的安全穩(wěn)定、靈活高效地運(yùn)作。

針對(duì)攀爬表面的粗糙與不規(guī)則性，爪刺式粘附方式表現(xiàn)出更好的適應(yīng)性。該方式相比干粘附與濕粘付，能夠以針尖部強(qiáng)大壓力將爪刺深嵌入攀爬表面，從而能夠更好地承載自身重量。但現(xiàn)有裝置中，攀爬時(shí)爪子的抓緊和張開(kāi)不能和脫針動(dòng)作有效配合，且脫針動(dòng)作笨重且耗能大，極易造成攀爬機(jī)構(gòu)爪刺不能及時(shí)拔出而產(chǎn)生動(dòng)作緩滯，影響其正常攀爬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種安全穩(wěn)定、高效運(yùn)作的機(jī)器人全向爪。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種機(jī)器人全向爪，包括若干爪子指，所述全向爪還包括直線電機(jī)、固定支架、推板、脫針裝置和連接件；

所述直線電機(jī)穿設(shè)在所述固定支架中，且末端與所述推板連接；

所述爪子指一端位于所述推板下方，其中部與所述固定支架旋轉(zhuǎn)連接，所述爪子指與所述固定支架之間還連接有彈簧，當(dāng)所述全向爪處于抓緊狀態(tài)時(shí)，所述彈簧呈非伸縮狀態(tài)，當(dāng)所述全向爪處于張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述彈簧處于壓縮狀態(tài)；

所述脫針裝置位于所述爪子指的另一端，且所述脫針裝置的曲柄和基座之間連接有扭簧，所述連接件一端設(shè)在所述曲柄上，另一端設(shè)在所述推板上，所述連接件外側(cè)套設(shè)有彈簧管，所述彈簧管一端固定在所述脫針裝置的基座上，另一端固定在所述固定支架上，當(dāng)所述全向爪處于抓緊狀態(tài)時(shí)，所述扭簧呈非扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述彈簧管呈非伸縮狀態(tài)，所述脫針裝置呈抓附狀態(tài)，當(dāng)所述全向爪處于張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述扭簧處于扭轉(zhuǎn)壓縮狀態(tài)，所述彈簧管呈壓縮狀態(tài)，所述脫針裝置呈脫附狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述固定支架下方還設(shè)有套筒，所述套筒上設(shè)有上擋板和下?lián)醢澹鲋本€電機(jī)穿設(shè)在所述上擋板中，所述推板設(shè)在上擋板和下?lián)醢逯g，所述爪子指一端設(shè)在所述套筒下方。

進(jìn)一步地，所述彈簧管穿過(guò)所述固定支架連接在所述套筒上。

進(jìn)一步地，所述套筒外壁與所述固定支架內(nèi)壁上連接有彈片，在所述全向爪呈抓緊狀態(tài)時(shí)，所述彈片呈非伸縮狀態(tài)，在所述全向爪呈張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述彈片呈壓縮狀態(tài)。

進(jìn)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設(shè)在所述推板下方，另一端分別與所述固定支架底部和所述第二爪子指旋轉(zhuǎn)連接，所述脫針裝置位于所述第二爪子指的另一端。

進(jìn)一步地，所述第一爪子指與第二爪子指的連接處還連接有彈簧，在所述全向爪呈抓緊狀態(tài)時(shí)，所述彈簧呈非伸縮狀態(tài)，在所述全向爪呈張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述彈簧呈壓縮狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述脫針裝置的曲柄上設(shè)有連接孔，所述連接件穿設(shè)在所述連接孔中。

進(jìn)一步地，所述固定支架與所述套筒呈圓柱形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

全向爪只有一個(gè)直線電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力，降低了自身重量，減少了能耗。

全向爪從抓緊狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，直線電機(jī)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)推板向下運(yùn)動(dòng)，觸碰到爪子指的一端使爪子指開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)爪子指張開(kāi)，壓縮彈簧，因?yàn)閺椈晒鼙旧碛斜３衷瓉?lái)長(zhǎng)度的反向力，收縮到一定程度后，連接件就帶動(dòng)脫針裝置的曲柄旋轉(zhuǎn)，使得脫針裝置變成脫附狀態(tài)，從而脫附攀爬表面。

全向爪從張開(kāi)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到抓緊狀態(tài)時(shí)，直線電機(jī)向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推板向上運(yùn)動(dòng)，爪子指在彈簧彈力的作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)爪子指抓緊，同時(shí)脫針裝置中，曲柄在扭簧彈力的作用下旋轉(zhuǎn)，使得脫針裝置變成抓附狀態(tài)，從而抓附攀爬表面。

該全向爪在提供強(qiáng)勁的附著力的同時(shí)還能保證針尖的高效脫附，有效地解決了現(xiàn)有攀爬機(jī)構(gòu)中存在的抓緊張開(kāi)、抓附與脫附交替等問(wèn)題。在全向爪張開(kāi)的同時(shí)，針尖脫附，抓緊的同時(shí)，針尖抓附，活動(dòng)靈活，運(yùn)行穩(wěn)定，保證了針尖不會(huì)受阻而影響抓緊裝置的作用效果。在復(fù)雜的攀爬表面下，能夠安全穩(wěn)定地抓附攀爬表面，該全向爪能耗低、效率高、易于安裝和維修。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例中全向爪張開(kāi)狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：圖1所示實(shí)施例中全向爪抓緊狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-直線電機(jī) 2-固定支架 3-推板 4-套筒 41-上擋板 42-下?lián)醢?5-脫針裝置 6-連接件 7-彈簧管 8-爪子指 81-第一爪子指 82-第二爪子指 9-彈簧 10-彈片

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，一種機(jī)器人全向爪，包括若干爪子指8，全向爪還包括直線電機(jī)1、固定支架2、推板3、脫針裝置5和連接件6。直線電機(jī)1穿設(shè)在固定支架2中，且末端與推板3連接。爪子指8一端位于推板3下方，其中部與固定支架2旋轉(zhuǎn)連接，爪子指8與固定支架2之間還連接有彈簧9。當(dāng)全向爪處于抓緊狀態(tài)時(shí)，彈簧9呈非伸縮狀態(tài)，當(dāng)全向爪處于張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，彈簧9處于壓縮狀態(tài)。脫針裝置5位于爪子指8的另一端，且脫針裝置5的曲柄(圖中未示出)和基座(圖中未示出)之間連接有扭簧(圖中未示出)。連接件6一端設(shè)在曲柄上，另一端設(shè)在推板3上。連接件6外側(cè)套設(shè)有彈簧管7，彈簧管7一端固定在脫針裝置5的基座上，另一端固定在固定支架2上。當(dāng)全向爪處于抓緊狀態(tài)時(shí)，扭簧呈非扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，彈簧管7呈非伸縮狀態(tài)，脫針裝置5呈抓附狀態(tài)，當(dāng)全向爪處于張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，扭簧處于扭轉(zhuǎn)壓縮狀態(tài)，彈簧管7呈壓縮狀態(tài)，脫針裝置5呈脫附狀態(tài)。

具體地，連接件6可以采用鋼絲繩。固定支架2下方還設(shè)有套筒4，套筒4上設(shè)有上擋板41和下?lián)醢?2。直線電機(jī)1穿設(shè)在上擋板41中，推板3設(shè)在上擋板41和下?lián)醢?2之間。爪子指8一端設(shè)在套筒4下方。彈簧管7穿過(guò)固定支架2連接在套筒4上。增加一個(gè)套筒4使得機(jī)構(gòu)運(yùn)行更靈活。套筒4外壁與固定支架2內(nèi)壁上連接有彈片10。在述全向爪呈抓緊狀態(tài)時(shí)，彈片10呈非伸縮狀態(tài)，在述全向爪呈張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，彈片10呈壓縮狀態(tài)。

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的一端設(shè)在推板3下方，另一端分別與固定支架2底部和第二爪子指82旋轉(zhuǎn)連接。連接處還設(shè)有彈簧9連接，脫針裝置5位于第二爪子指82的另一端。曲柄上設(shè)有2個(gè)連接孔(圖中未示出)，連接件6的兩端分別穿過(guò)連接孔，再穿過(guò)固定支架2和套筒4并固設(shè)在推板3上。固定支架2與套筒4呈圓柱形，爪子指8呈環(huán)形分布在固定支架2下方。合理化利用空間，根據(jù)需求增加爪子指8。

上述全身爪的工作過(guò)程如下：

全向爪從抓緊狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，直線電機(jī)1向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)推板3帶動(dòng)套筒4向下運(yùn)動(dòng)，觸碰到第一爪子指81的一端使第一爪子指81開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一爪子指81張開(kāi)，壓縮彈簧9，同時(shí)連接件6帶動(dòng)曲柄向上運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)第二爪子指82張開(kāi)，壓縮彈簧9，因?yàn)閺椈晒?本身有保持原來(lái)長(zhǎng)度的反向力，收縮到一定程度后，曲柄開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，使得脫針裝置5變成脫附狀態(tài)，從而脫附攀爬表面。

全向爪從張開(kāi)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到抓緊狀態(tài)時(shí)，直線電機(jī)1向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推板3帶動(dòng)套筒4向上運(yùn)動(dòng)，第一爪子指81和第二爪子指82在彈簧9彈力的作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)第一爪子指81和第二爪子指82抓緊，同時(shí)曲柄在扭簧彈力的作用下旋轉(zhuǎn)，使得脫針裝置5變成抓附狀態(tài)，從而抓附攀爬表面。

該全向爪在提供強(qiáng)勁的附著力的同時(shí)還能保證針尖(圖中未示出)的高效脫附，有效地解決了現(xiàn)有攀爬機(jī)構(gòu)中存在的抓緊張開(kāi)、抓附與脫附交替等問(wèn)題。在全向爪張開(kāi)的同時(shí)，針尖脫附，抓緊的同時(shí)，針尖抓附，活動(dòng)靈活，運(yùn)行穩(wěn)定，保證了針尖不會(huì)受阻而影響抓緊裝置的作用效果。在復(fù)雜的攀爬表面下，能夠安全穩(wěn)定地抓附攀爬表面，該全向爪能耗低、效率高、易于安裝和維修。全向爪只有一個(gè)直線電機(jī)1提供驅(qū)動(dòng)力，降低了自身重量，也減少了能耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。