[发明专利]一种基于复合恒力弹簧加载的仿生干黏附机构

摘要

本发明公开了一种基于复合恒力弹簧加载的仿生干黏附机构，该仿生干黏附机构由黏附脚掌单元、复合恒力弹簧加载机构、电机及传动机构和机构框架组成；黏附脚掌单元用于接触并黏附目标物体；复合恒力弹簧加载机构用于控制黏附脚掌的黏附\脱附；电机及传动机构用于驱动复合恒力弹簧加载机构进行加载\卸载。机构框架用于支撑整个机构并保持整个机构各部分的相对位置。本发明采用仿生干黏附材料，黏附力不受目标形状的影响，同时采用复合恒力弹簧使得黏附单元对多种材料的黏附表面具有适应性，对局部黏附失效具有鲁棒性。配合操作机械手等设备可以大幅度提高目标捕获的效率。

主权项

1.一种基于复合恒力弹簧加载的仿生干黏附机构，其特征在于：该仿生干黏附机构包括黏附脚掌单元、复合恒力弹簧加载机构、电机及传动机构、机构框架；黏附脚掌单元用于接触并黏附目标物体；复合恒力弹簧加载机构与黏附脚掌单元连接并用于控制黏附脚掌的黏附或脱附；电机及传动机构与复合恒力弹簧加载机构连接并用于驱动复合恒力弹簧加载机构进行加载或卸载；黏附脚掌单元、复合恒力弹簧加载机构、电机及传动机构设置在机构框架内，机构框架用于支撑整个仿生干黏附机构并保持整个各部分稳定；所述黏附脚掌单元由左右对称、形状相同的两个黏附脚掌组成，每个黏附脚掌包括上支撑板(101)、柔性支撑材料(102)、下支撑板(103)、尼龙限位圈(104)、水平连接腱(105)；上支撑板(101)的上部开有螺纹孔，上支撑板(101)与底板通过螺钉固定在一起，上支撑板(101)下部开有方形凹槽，柔性支撑材料(102)放置在方形凹槽中，下支撑板(103)的顶部开有同样的方形凹槽，与上支撑板(101)的方形凹槽一同限制住柔性支撑材料的移动，下支撑板(103)的下部粘有楔形刚毛仿生黏附材料，下支撑板(103)的方形凹槽中心位置处开有螺纹孔，水平连接腱(105)的一端系在螺钉上并拧在螺纹孔中，另一端以同样方式固定在对称黏附脚掌的下支撑板(103)上，上支撑板(101)和下支撑板(103)的侧面和后面开有螺纹孔，尼龙限位圈(104)绕过上下对应的螺纹孔并用螺钉压紧，限制上支撑板(101)、下支撑板(103)之间的最大距离；复合恒力弹簧加载机构包括U形框架(201)、圆柱销(202)、楔形块(203)、竖直加载腱(204)、复合恒力弹簧(205)；圆柱销(202)穿过U形框架(201)的孔并用卡簧固定限制轴向滑动，复合恒力弹簧(205)则套在圆柱销(202)上，其自由端从U形框架(201)底端上的矩形通孔伸出，通过螺栓与楔形块(203)连接，U形框架(201)的底端还开有通孔，通过螺栓螺母固定在中间板上面，随中间板一起运动，竖直加载腱(204)的一端固定在在楔形块(203)的螺栓上，另一端固定在黏附脚掌单元中水平连接腱(105)的中点处用于传递加载力；所述电机及传动机构包括电机(301)、螺杆(302)、螺母(304)、导轨滑块(303)；螺杆(302)的上端穿透顶板通过联轴器与电机(301)相连，螺杆(302)的下端面通过轴承固定在底板上，底板通过螺母(304)固定在中间板上，通过螺杆(302)转动并带动中间板做直线运动，两组导轨滑块(303)对称布置于螺杆(302)两侧，以限制中间板的周向转动，同时使中间板的上下运动更平稳；所述机构框架包括顶板(401)、中间板(402)、底板(403)、外伸框架(404)、A形框架(405)；顶板(401)和底板(403)之间通过A形框架(405)进行固定，外伸框架(404)连接在中间板(402)上并向黏附脚掌一侧弯曲。