[实用新型]攀爬行走双模式仿生猫爪机构

说明书

技术领域

本发明属于机械仿生领域，涉及是一种仿生猫爪机构。

背景技术

在机器人领域，如何使机器人实现爬壁一直是科研人员研究的问题，哈工大所研发的钩爪式爬壁机器人就可以成功的实现这一目的。但其该机器人只针对于爬壁，四条腿均在身体前方，无法顺利实现行走功能，且其钩爪的工作方式为仿美国Rise机器人的手术针插入式，与真正的以勾爪实现攀爬仍有一定不同。同时，对于采取勾爪式爬壁的机器人，在行走是若仍然采取勾爪着地的行走方式，则极易造成钩爪的不必要磨损，从而减少机器人的使用寿命。同时由于其勾爪本身具有的特性，若勾爪无法收起，在野外场地行走时极易勾住野草等障碍物，从而造成机器人控制的不稳定性，影响机器人的使用。

发明内容

为了克服现有技术无法同时实现粗糙面攀爬与稳定行走的不足，本发明提供一种双模式攀爬行走仿生猫爪机构，该机构可成功模拟猫科动物的足部结构，实现在粗糙表面攀爬与稳定行走两种活动的模式转换，即猫科动物所特有的爪部收起稳定行走模式与爪部伸出用力并能有效适应极其粗糙的攀爬工作环境的攀爬模式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括掌骨、第一指节骨、第二指节骨和第三指节骨，所述掌骨作为猫爪机构的机架，在猫爪行进方向的前端分叉，掌骨底部安装有橡胶材质的缓冲垫；第三指节骨一端铰接猫爪掌骨的前端分叉，另一端铰接第二指节骨的一端，第二指节骨另一端铰接第一指节骨，第一指节骨前端为勾爪，动力装置通过传动机构驱动第三指节骨、第二指节骨和第一指节骨向下弯曲或向上伸展。

所述的掌骨在猫爪行进方向的前端分为四叉。

所述的第三指节骨形状为长方槽，可视为与机架相连的连杆A机构，第二指节骨形状为长方槽，可视为与上一连杆A相连的连杆B机构，第一指节骨含仿生指甲，即钩爪，形状为弯曲的四棱锥槽，可视为与上一连杆B相连的连杆C机构。

所述的掌骨上固连有电机，电机输出轴固连蜗杆，蜗轮固连第三指节骨和第二指节骨之间的铰接杆，电机通过蜗杆带动涡轮实现第一指节骨的收放；第三指节骨上固连有电机，电机输出轴固连蜗杆，蜗轮固连第二指节骨和第一指节骨之间的铰接杆，电机通过蜗杆带动涡轮实现第一指节骨的收放；第一指节骨与第二指节骨之间为球形关节连接，电机与第二指节骨固连，驱动两个绕线盘，两根柔索的一头分别与仿生第一指节骨的上下端连接，另一头以相反方向缠绕于绕线盘上(此处以两根柔索模仿控制猫爪收放的两根肌肉)。电机顺时针旋转时第一指节骨上端柔索放松，下端柔索收紧，向下拉动第一指节骨，从而实现猫爪伸出的攀爬模式；电机逆时针旋转时第一指节骨上端柔索收紧，下端柔索放松，向上拉动第一指节骨，从而实现猫爪收起的行走模式。

本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、使用方便，可靠性强的特点，并可成功模拟猫科动物的足部结构，实现在粗糙表面攀爬与稳定行走两种活动的模式转换，即猫科动物所特有的爪部收起稳定行走模式与爪部伸出用力并能有效适应极其粗糙的攀爬工作环境的攀爬模式，适用于需要双模式攀爬行走仿生猫爪机构的仿生机器人，可用于日常生活等多种方面。

附图说明

图1是前掌骨仿生框架的结构示意上视图。

图2是前掌骨仿生框架的结构示意侧视图。

图3是后掌骨仿生框架的结构示意侧视图。

图4是后掌骨仿生框架的结构示意下视图。

图5是完整指节骨的结构示意图。

图6是一个掌骨蜗轮蜗杆的传动结构示意图。

图7是柔索绕线盘的结构示意侧视图。

图8是柔索绕线盘的结构示意斜视图。

图中，1.仿生掌骨(前)，2.仿生第三指节骨(前)，3.仿生第二指节骨(前)，4.仿生第一指节骨(前)，5.仿生掌骨缓冲垫(前)，6.仿生掌骨缓冲垫A(后)，7.仿生掌骨缓冲垫B(后)，8.仿生掌骨(后)，9.仿生第三指节骨(后)，10.仿生第二指节骨(后)，11.仿生第一指节骨(后)，12.动力A1，13.动力输入蜗杆B1，14.蜗轮C1及轴D1，15.动力A2，16.动力输入蜗杆B2，17.蜗轮C2及轴D2，18.动力A3，19.柔索绕线盘E1，20.柔索固定杆，21.柔索绕线盘E2，22柔索F1，23柔索F2。

具体实施方式