本發(fā)明涉及機器人技術領域，更具體地說涉及一種機器人全向爪。

背景技術：

隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，爬行機器人的研究不再局限于二維平面環(huán)境下的作業(yè)，三維空間下的爬樹機器人成為機器人領域的新的研究熱點。爬行機器人在樹木檢測與維護、野外偵察作業(yè)等諸多領域都具有重大的應用價值和潛力。

作為爬樹機器人重要的爬行方式，粘附機理一直是該爬行領域的一個難點。主要因素在于二維流形樹面環(huán)境的復雜性，而干粘附或濕粘附等用于爬行機器人很難保證爬行機器人抓附機制的穩(wěn)定性和牢固性，難以保證攀爬機構的安全穩(wěn)定、靈活高效地運作。

針對攀爬表面的粗糙與不規(guī)則性，爪刺式粘附方式表現(xiàn)出更好的適應性。該方式相比干粘附與濕粘付，能夠以針尖部強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，攀爬時爪子的抓緊和張開不能和脫針動作有效配合，且脫針動作笨重且耗能大，極易造成攀爬機構爪刺不能及時拔出而產生動作緩滯，影響其正常攀爬。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種安全穩(wěn)定、高效運作的機器人全向爪。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

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

所述直線電機穿設在所述固定支架中，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連接，所述爪子指與所述固定支架之間還連接有彈簧，當所述全向爪處于抓緊狀態(tài)時，所述彈簧呈非伸縮狀態(tài)，當所述全向爪處于張開狀態(tài)時，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，所述連接件一端設在所述曲柄上，另一端設在所述推板上，所述連接件外側套設有彈簧管，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，當所述全向爪處于抓緊狀態(tài)時，所述扭簧呈非扭轉狀態(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)，當所述全向爪處于張開狀態(tài)時，所述扭簧處于扭轉壓縮狀態(tài)，所述彈簧管呈壓縮狀態(tài)，所述脫針裝置呈脫附狀態(tài)。

進一步地，所述固定支架下方還設有套筒，所述套筒上設有上擋板和下?lián)醢?，所述直線電機穿設在所述上擋板中，所述推板設在上擋板和下?lián)醢逯g，所述爪子指一端設在所述套筒下方。

進一步地，所述彈簧管穿過所述固定支架連接在所述套筒上。

進一步地，所述套筒外壁與所述固定支架內壁上連接有彈片，在所述全向爪呈抓緊狀態(tài)時，所述彈片呈非伸縮狀態(tài)，在所述全向爪呈張開狀態(tài)時，所述彈片呈壓縮狀態(tài)。

進一步地，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連接，所述脫針裝置位于所述第二爪子指的另一端。

進一步地，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，所述彈簧呈非伸縮狀態(tài)，在所述全向爪呈張開狀態(tài)時，所述彈簧呈壓縮狀態(tài)。

進一步地，所述脫針裝置的曲柄上設有連接孔，所述連接件穿設在所述連接孔中。

進一步地，所述固定支架與所述套筒呈圓柱形。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

全向爪只有一個直線電機提供驅動力，降低了自身重量，減少了能耗。

全向爪從抓緊狀態(tài)運動到張開狀態(tài)時，直線電機向下運動時，推動推板向下運動，觸碰到爪子指的一端使爪子指開始旋轉，從而帶動爪子指張開，壓縮彈簧，因為彈簧管本身有保持原來長度的反向力，收縮到一定程度后，連接件就帶動脫針裝置的曲柄旋轉，使得脫針裝置變成脫附狀態(tài)，從而脫附攀爬表面。

全向爪從張開狀態(tài)運動到抓緊狀態(tài)時，直線電機向上運動，帶動推板向上運動，爪子指在彈簧彈力的作用下旋轉，帶動爪子指抓緊，同時脫針裝置中，曲柄在扭簧彈力的作用下旋轉，使得脫針裝置變成抓附狀態(tài)，從而抓附攀爬表面。

該全向爪在提供強勁的附著力的同時還能保證針尖的高效脫附，有效地解決了現(xiàn)有攀爬機構中存在的抓緊張開、抓附與脫附交替等問題。在全向爪張開的同時，針尖脫附，抓緊的同時，針尖抓附，活動靈活，運行穩(wěn)定，保證了針尖不會受阻而影響抓緊裝置的作用效果。在復雜的攀爬表面下，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。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實施例中全向爪張開狀態(tài)結構示意圖；

圖2：圖1所示實施例中全向爪抓緊狀態(tài)結構示意圖。

圖中：1-直線電機 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

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明一較佳實施例，一種機器人全向爪，包括若干爪子指8，全向爪還包括直線電機1、固定支架2、推板3、脫針裝置5和連接件6。直線電機1穿設在固定支架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旋轉連接，爪子指8與固定支架2之間還連接有彈簧9。當全向爪處于抓緊狀態(tài)時，彈簧9呈非伸縮狀態(tài)，當全向爪處于張開狀態(tài)時，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6一端設在曲柄上，另一端設在推板3上。連接件6外側套設有彈簧管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。當全向爪處于抓緊狀態(tài)時，扭簧呈非扭轉狀態(tài)，彈簧管7呈非伸縮狀態(tài)，脫針裝置5呈抓附狀態(tài)，當全向爪處于張開狀態(tài)時，扭簧處于扭轉壓縮狀態(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下方還設有套筒4，套筒4上設有上擋板41和下?lián)醢?2。直線電機1穿設在上擋板41中，推板3設在上擋板41和下?lián)醢?2之間。爪子指8一端設在套筒4下方。彈簧管7穿過固定支架2連接在套筒4上。增加一個套筒4使得機構運行更靈活。套筒4外壁與固定支架2內壁上連接有彈片10。在述全向爪呈抓緊狀態(tài)時，彈片10呈非伸縮狀態(tài)，在述全向爪呈張開狀態(tài)時，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旋轉連接。連接處還設有彈簧9連接，脫針裝置5位于第二爪子指82的另一端。曲柄上設有2個連接孔(圖中未示出)，連接件6的兩端分別穿過連接孔，再穿過固定支架2和套筒4并固設在推板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，根據需求增加爪子指8。

上述全身爪的工作過程如下：

全向爪從抓緊狀態(tài)運動到張開狀態(tài)時，直線電機1向下運動時，推動推板3帶動套筒4向下運動，觸碰到第一爪子指81的一端使第一爪子指81開始旋轉，從而帶動第一爪子指81張開，壓縮彈簧9，同時連接件6帶動曲柄向上運動，也帶動第二爪子指82張開，壓縮彈簧9，因為彈簧管7本身有保持原來長度的反向力，收縮到一定程度后，曲柄開始旋轉，使得脫針裝置5變成脫附狀態(tài)，從而脫附攀爬表面。

全向爪從張開狀態(tài)運動到抓緊狀態(tài)時，直線電機1向上運動，帶動推板3帶動套筒4向上運動，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，帶動第一爪子指81和第二爪子指82抓緊，同時曲柄在扭簧彈力的作用下旋轉，使得脫針裝置5變成抓附狀態(tài)，從而抓附攀爬表面。

該全向爪在提供強勁的附著力的同時還能保證針尖(圖中未示出)的高效脫附，有效地解決了現(xiàn)有攀爬機構中存在的抓緊張開、抓附與脫附交替等問題。在全向爪張開的同時，針尖脫附，抓緊的同時，針尖抓附，活動靈活，運行穩(wěn)定，保證了針尖不會受阻而影響抓緊裝置的作用效果。在復雜的攀爬表面下，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。全向爪只有一個直線電機1提供驅動力，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所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。