[发明专利]一种带自主分布动力的多功能仿生机械螯钳

说明书

一种带自主分布动力的多功能仿生机械螯钳，包括螯节、螯盾节、关节，还设有连接架、动力装置、锯、电控装置；所述连接架、螯节、螯盾节依次通过关节相连；所述动力装置固定在螯节或/和螯盾节的腔体内，所述电控装置固定在连接架或/和螯节或/和螯盾节的腔体内，电控装置分别与动力装置、关节电连接，所述锯固定在螯盾节上。本发明仅需连接架及电插件就可实现和仿生机器人主体固连及通讯，结构简单，安装和拆卸方便；工作可靠性高；充电效率高；对外部能源的依赖性小；功能多，便于仿生螯钳在地震救援、安保防护、军事侦查、野外探险等多方面使用。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种带自主分布动力的多功能仿生机械螯钳。

背景技术

仿生智能机械研发是现代社会越来越重视的一个热点课题。

在自然生物进化出的、具有独特特征的生物体结构或构造启发下，仿生学科研工作者常常仿照生物体的结构，研制出实用的智能机械或机器人。

蝎子的螯钳具有多自由度，灵活性好，盾牌形防御结构，在日常的探测、采食、攻击、防御上具有明显的优势；这种经过上万年进化而成的生物结构，对人类活动，如地震救援，安保防护、水下施工、军事侦查、野外探险等领域，具有很强的仿生意义。

目前，涉及仿照螯钳的仿生智能机械研究和开发报道不多，以下是本发明者查到的几则相关报道。

2009年第12期《机械与电子》杂志上发表了题名为 “仿生螃蟹机器人的设计与实现”的论文，该文报道的仿生螃蟹机器人有2只螯，每只螯有3个关节，分别由3个伺服电机驱动，可实现拾取、搬运等功能；但该类仿生螯钳存在以下缺陷:一是仅仿生了螯钳的夹取等功能，未实现螯钳完全意义上的钳、防御多种功能仿生；二是这类仿生螯钳上无自身动力，动力集中在机器人主体框架上，需通过电缆输送至仿生螯钳上，易因频繁运动导致连接电缆磨损而瘫痪；三是其整体式集中电源存在充电时间长、充电效率低的问题；四是这类仿生螯钳和主体框架上的动力相连，安装维护大多不便。

CN201610277479.2公开了一种多用途仿生螃蟹机器人，其中包含右侧钳模块和左侧钳模块；右侧钳模块由右侧钳驱动电机、右侧钳驱动小齿轮、右侧钳驱动大齿轮、右侧钳旋转臂、右侧钳第一级驱动液压杆、右侧转动销、右侧钳第一级驱动臂、右侧钳第二级驱动液压杆、右侧钳第二级驱动臂、右侧钳第三级驱动液压杆、右侧钳第三级驱动臂、旋切刀片、辅助摄像头、一字自动螺丝刀、十字自动螺丝刀、旋切刀片驱动偏心盘、旋切刀片驱动盘式电机、旋切刀片驱动第一连杆、旋切刀片驱动第二连杆、旋切刀齿组成；左侧钳模块采用类似结构实现拉伸锯刀功能；该专利采用机械和液压方式实现仿生螯钳的锯割等功能，具有钳夹力大、锯割能力强等特点，但存在如下缺陷：第一，动力源集中在仿生机器主体框架上，需由机器人主体框架上的液压动力系统提供螯钳的关节液压动力，极易因连接线缆或液压管频繁运动导致磨损而瘫痪；第二，其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；第三，采用直线油缸的关节运动和驱动器呈现非线性关系，导致控制系统复杂；第四，仿生螯钳及其中布置的连接线缆或/和液压管道与机器人主体框架须直接相连接，极不方便拆装、维护。

CN201410581468.4公开了一种仿生螃蟹机器人，其中所述的钳螯系统包括齿条，在齿条的左右两侧对称位置各安装一个钳螯主体，每个钳螯主体都是由固定架、电机架、摆动舵机、两个连接卡、托盘、抓取舵机、两个钥匙型齿杆、两个爪杆和两个连杆组成，该专利采用连杆机构的机械方式实现仿生螯钳的钳夹功能，存在以下问题：一是动力源集中在仿生机器主体框架上，采用多零件的机械结构传递动力，结构复杂，可靠性差；二是运动模式单一，自由度少，仅实现钳夹功能，适应复杂工况能力差；三是其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；四是安装、维护不方便。

目前，在地震救援等应急场合下，需要具有灵活性好、功能较多、工作可靠的救援设备用于紧急情况拆除/割除/锯除障碍物及等来救助。尚未见有带自主分布动力的多功能，可钳、可锯、可夹等仿生螯钳的研究和实践报道。