[实用新型]一种仿鸟爪子的抓取系统

说明书

本实用新型提供了一种仿鸟爪子的抓取系统，包括固定支座、腿部驱动结构及爪部结构，所述固定支座上方可与无人机机身固定连接，下方与腿部连接；所述腿部驱动结构下方与爪部结构连接；所述腿部驱动结构包括腿部、两个单向形状记忆合金弹簧、凯夫拉纤维丝固定座；所述爪部结构包括爪座、爪趾，爪趾由若干指骨和指尖组成；整个仿鸟爪子的抓取系统由一对差动形状记忆合金弹簧进行驱动，根据其特殊的记忆效应原理，通电温度升高后带动凯夫拉纤维丝产生位移变形量，从而完成爪子的抓取动作。本实用新型提供了一种结构简单、体积小、轻量化、适应性强、可以安装并应用于不同类型无人机的仿鸟爪子的抓取系统。

技术领域

本实用新型属于无人机抓取控制领域，具体而言，涉及一种仿鸟爪子的抓取系统。

背景技术

目前国内外无人机在民用、军事等各领域逐渐得到广泛使用，而如今与无人机系统使用指数增长密切相关的是无人机的空中操作能力及续航能力，对无人机具备抓取性能提出了新要求。具体而言，一是无人机可以进行空中紧急小件物品的传输，不但可以平稳抓取物品，抓取机构尽可能轻量化；二是无人机可以灵活的在地面或树枝进行栖息，执行监视、侦察任务，节省能源消耗。

因为无人机有重要的有效载荷限制，尤其是无人机中的扑翼机，未来应用前景广阔，使用传统的驱动方法来执行操纵几乎是不可能的。因此一种结构简单、高效、柔顺、自适应、轻型驱动的抓取系统是当前研究的热点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有问题的不足，提供一种仿鸟爪子的抓取系统，结构简单，重量轻、平稳抓取，适应性强。

为实现上述目的，本实用新型提供的方案是：一种仿鸟爪子的抓取系统，该抓取系统结构自上而下包括固定支座、腿部驱动结构及爪部结构，所述固定支座上方可与机身固定连接，下方与腿部连接；所述腿部驱动结构下方与爪部结构连接。

所述腿部驱动结构包括腿部、两个单向形状记忆合金弹簧、凯夫拉纤维丝固定座，两个单向形状记忆合金弹簧分别位于凯夫拉纤维丝固定座的上下两侧，上方记忆合金弹簧的顶部与腿部固定连接，底部与凯夫拉纤维丝固定座连接，下方记忆合金弹簧的顶部与凯夫拉纤维丝固定座固定连接，底部与腿部固定座连接，凯夫拉纤维丝缠绕固定在凯夫拉纤维丝固定座上；

所述爪部结构包括爪座、四个爪趾，正前方和正后方为长爪趾，左前方和右前方为短爪趾，爪趾包括指骨、指骨连接和指尖，长爪趾包括3个指骨、4个指骨连接和1个指尖，短爪趾包括2个指骨、3个指骨连接和1个指尖，在设计爪趾结构时，采用了模块化设计的思路，将指骨、指骨连接作为整体作为一个模块单元，指骨和指骨连接进行同轴铰接，产生相对自由转动；

凯夫拉纤维丝经通孔贯穿于整个仿鸟爪子的抓取系统，主要经过爪趾、爪座及凯夫拉纤维丝固定座，每个爪子进行抓取时由一对差动单向形状记忆合金弹簧驱动，初始爪子处于张开状态，凯夫拉纤维丝绷紧，上侧弹簧被拉伸，下侧弹簧处于压缩原状，根据记忆合金其特殊的记忆效应原理，将上侧弹簧通电加热温度升高到达马氏体相变温度55℃后，上侧弹簧逐渐收缩，而下侧弹簧在不通电状态下受力被拉伸，由此同步带动凯夫拉纤维丝产生相应的位移变形量，从而完成爪子的抓取动作。

优选地，记忆合金弹簧单侧末端钩住腿部固定连接，整体套在圆柱腿部，且记忆合金弹簧直径与所设计腿部直径的偏差量考虑了弹簧拉伸直径会变小因素。

优选地，在记忆合金弹簧上设置了温度传感器，凯夫拉纤维丝固定座上设置了位移传感器，在爪座底部设置了压力传感器。

优选地，凯夫拉纤维丝耐高温，韧性大；腿部结构为木质材料，避免导电。

优选地，指骨连接为弹性元件，受力后产生变形，不受力后恢复形变。

优选地，两个单向记忆合金弹簧原长18mm，达到最大变形后长110mm,丝径为0.6mm，直径为4mm，重0.6g,相变温度为55℃。