[发明专利]一种基于范德华力和摩擦力的自适应机械爪

说明书

本发明公开了一种基于范德华力和摩擦力的自适应机械爪，包括有旋转基座、连接于旋转基座上的两个夹爪主体、连接于其中一个夹爪主体夹持端上的弹性组件和连接于另一个夹爪主体夹持端上的多个干黏附组件。本发明改变了传统机械爪的夹紧结构，采用黏附垫对待夹持件的一面进行挤压产生范德华力，依靠弹性组件的弹性及摩擦力对待夹持件的另一面进行夹紧，夹爪主体通过范德华力对待夹持件进行干黏附，使得旋转基座带动待夹持件实现旋转操作，从而不依赖于传统机械夹爪的夹紧力。同时本发明的多个干黏附组件可根据待夹持件不规则的夹持面进行角度调节，使得每个干黏附组件的黏附垫均能完全黏附于待夹持件的夹持面上，实现稳定夹持的目的。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体是一种基于范德华力和摩擦力的自适应机械爪。

背景技术

随着机器人技术的的逐步发展，可以采用机器人代替人工的领域也越来越多。在电力领域，机械爪更多的被应用于代替人工对开关按钮进行操作。但是常规的机械爪往往存在几个问题：一是目前的机械爪大多是用来夹取外表面规则的物体，如中国专利CN105563377B公开了一种机械爪，仅适用于夹取形状规则的钣金物体；二是机械爪的操作完全依赖基于摩擦的强机械锁合，如中国专利CN106142116B公开了一种平动变速机械手爪，夹取物体时完全依赖于两侧夹爪对物体的夹紧力；三是纯黏附材料无法满足施加较大抓取力的要求，如中国专利CN106564629A公开了一种基于仿生壁虎干黏附材料的空间在轨捕获装置、中国专利CN110125941B公开了一种变尺度驱动仿生干黏附机构，均依靠基于范德华力的干黏附效应黏附物体，无法提供较大抓取力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于范德华力和摩擦力的自适应机械爪，能够对不规则的待夹持件进行抓取和操作，不依赖于夹爪夹紧力的同时，适用性更加广泛。

本发明的技术方案为：

一种基于范德华力和摩擦力的自适应机械爪，包括有旋转基座、连接于旋转基座上的两个夹爪主体、连接于其中一个夹爪主体夹持端上的弹性组件和连接于另一个夹爪主体夹持端上的多个干黏附组件；

所述的弹性组件包括有弹性导向基座、弹性导向轴、弹簧和夹紧垫，弹性导向基座固定于对应夹爪主体的夹持端上，弹性导向轴的内端部插设于弹性导向基座上，弹簧套装于弹性导向轴的外周，弹簧的内端与弹性导向基座固定连接，弹簧的外端与弹性导向轴的外端固定连接，夹紧垫固定于弹性导向轴的外端上；

每个干黏附组件均包括有传动导向基座、传动轴、导向弹簧、角度调节座、干黏附垫和两个角度调节弹簧，传动导向基座固定于对应夹爪主体的夹持端上，传动轴的内端部插设于传动导向基座中部的导向套内，导向弹簧套装于传动轴的外周，导向弹簧的内端与传动导向基座的导向套固定连接，弹簧的外端与传动轴的外端固定连接，角度调节座的中部铰接于传动轴的外端上，干黏附垫固定于角度调节座的外端面上，两个角度调节弹簧中，其中一个角度调节弹簧的两端分别与传动导向基座的一端、角度调节座的一端固定连接，另一个角度调节弹簧的两端分别与传动导向基座的另一端、角度调节座的另一端固定连接；

两个夹爪主体夹持待夹持件时，其中一个夹爪主体上的弹性组件挤压待夹持件的一面，另一个夹爪主体上的多个干黏附组件其干黏附垫均挤压黏附于待夹持件的另一面上。

所述的两个夹爪主体的夹持端部相互平行相对。

所述的弹性组件的夹紧垫为半球形橡胶垫，夹紧垫的半球面朝外，夹紧垫的圆形平面固定于弹性导向轴的外端上。

所述的多个干黏附组件呈一排或多排分布设置。

所述的干黏附垫包括有支撑垫和固定于支撑垫上的楔形刚毛束，支撑垫的内端面固定于角度调节座的外端面上，楔形刚毛束均固定于支撑垫的外端面上，楔形刚毛束的斜面均朝向相同。

所述的传动导向基座的两端上和角度调节座的两端上均设置有弹簧连接耳板，角度调节弹簧的两端分别与对应的弹簧连接耳板锁紧连接。