[发明专利]一种刚柔耦合的爪刺抓附装置

说明书

本发明涉及一种刚柔耦合的爪刺抓附装置.它包括多个刚柔耦合爪刺片组成的爪刺片组，滑动导轨，驱动拉杆和固定外壳。本发明采用刚柔耦合的方式设计爪刺，极大地增加了爪刺的抓附性能，在粗糙表面上具有很好的自适应性，使得尽可能多数量的爪刺可以在粗糙表面上成功抓附，并且对爪刺进行了对称设计，使得爪刺施加的力均匀集中，抓附性能更加优越。本发明采用鱼钩作为爪刺尖端，小尺寸高强度使得可抓附面的粗糙度变小，提高了抓附的所允许的粗糙度范围。

技术领域

本发明涉及一种刚柔耦合的爪刺抓附装置，属于机械技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断进步和发展，机械工程技术已经广泛应用于工业，农业和医疗等各个领域中。同时，在当前工作需求越来越多样化的情况下，例如灾难搜寻，岩壁攀爬，军事侦察等，工程研究的领域已经不再局限于结构环境下的定点作业。未来的技术不仅要可以正在在目前简单，结构化的环境中工作，而且也需要去适应复杂，非结构化的工作环境，但目前的技术很难做到在复杂的环境中稳定工作，所以，实现可以在非结构化环境中自主工作的三维无障碍工作将是未来研究的主要发展趋势之一。

近些年，国内外就开展了大量的研究工作，例如在美国DARPA BiodynoticsProgram的支持下，路易克拉克大学，斯坦福大学，加利福尼亚大学伯克利分校，卡耐基梅隆大学，宾夕法尼亚大学以及美国波士顿动力公司组成RISE项目组，联合开发RISE爬壁机器人平台。斯坦福大学率先研制出爪刺抓附的爬壁机器人SpinybotII，美国波士顿动力公司研制出了三代RISE系列的仿生爪刺式爬壁机器人，从RISE V1到RISE V3。宾利法尼亚大学研发出DynoClimber平台，专注于刚性爪刺爬壁机器人，研发出ICRAOS和BOB等爬壁机器人。加利福尼亚大学伯克利分校在其研制的六足爬行机器人DASH的基础上，研制了CLASH爬壁机器人。国内虽起步较晚但也有许多高校及研究所开展相应研究工作，如哈尔滨工业大学，南京邮电大学，南京航空航天大学，中国科学技术大学，中国科学院合肥物质科学研究所等。

发明内容

本发明针对目前非结构化作业的空缺和不足，从抓取和抓附两个角度研究，克服结构化作业的缺点，只能抓取形状固定的物体或抓附特定粗糙的壁面，为了扩展更大作业范围，提出了一种刚柔耦合的爪刺抓附装置，增加其抓附性能。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种刚柔耦合的爪刺抓附装置，包括固定外壳、刚柔耦合爪刺组、滑动导轨和驱动拉杆，所述固定外壳的下端固定安装滑动导轨，刚柔耦合爪刺组的中部与滑动导轨铰链而上端连接驱动拉杆，驱动拉杆安装在固定外壳腔内；所述固定外壳分为三部分：上部为握柄、中部为导轨壳、下部为底座，三者通过螺栓进行固连。

优选地，所述刚柔耦合爪刺片组与滑动导轨的滑动轴通过螺栓固连，爪刺片跟随滑动轴在导轨内做滑动，所述滑动导轨与固定外壳通过螺栓固连，所述驱动拉杆与固定外壳通过限位结构限制驱动拉杆的活动自由度，只能上下做滑动，所述驱动拉杆与滑动导轨的滑动轴的另一端通过坚韧的拉线以及弹簧做连接，拉伸驱动拉杆，滑动轴通过丝线和弹簧的牵引受力被拉动。

优选地，所述刚柔耦合爪刺片，包括三部分刚性结构、三部分柔性结构以及三枚爪刺，刚性结构和柔性结构通过一体化打印进行连接，爪刺通过强力胶水固定于刚性结构的凹槽内。

优选地，所述滑动导轨包括导轨固定架、滑动轴座、滑动轴、滚轮，所述导轨固定架下端和滑动轴座通过螺栓连接，有相对的旋转自由度。所述导轨固定架上端和滚轮通过螺栓连接，滚轮可绕导轨固定架上端旋转。滑动轴两端有内螺纹孔，一端通过螺栓连接爪刺片组，另一端连接拉线和弹簧。

优选地，所述驱动拉杆一端为拉柄，另一端有多个内螺纹孔，连接弹簧和拉线，驱动拉杆为唯一驱动结构，通过手的拉动，驱动拉杆向上滑动，通过弹簧和拉线拉动爪刺片组收缩。