夹爪结构及具有该结构的夹持装置的制作方法

本发明涉及攀爬机器人领域，具体涉及一种夹爪结构及具有该结构的夹持装置。

背景技术：

1、攀爬机器人是用于攀爬的机械装置，常见结构如尺蠖式结构等。例如公开号为cn216102486u的中国实用新型专利公开了一种具有避障功能的自适应式角钢夹持组件，其中的攀爬机器人攀爬原理为，包括长条形框架状的主机，主机处布置行走部从而实现相对角钢主材的攀登功能。实际工作时，主机长度方向应当平行角钢主材的长度方向。主机的朝向角钢主材的一面布置滑移轨道，滑移轨道上设置可沿滑移轨道产生直线往返动作的滑移块；滑移块上均相应布置行走部，从而可根据控制单元动作而控制行走部产生沿主机长度方向的往复行进动作。与此同时，主机上还可布置滑移电机，从而通过与滑移电机输出轴同轴的滑移丝杆，来带动位于行走部上的滑移套产生丝杆螺母动作，进而使得滑移块可相对滑移轨道产生导向动作。工作时，两组角钢夹持组件的其中之一或者两者均可通过滑移块沿主机长度方向在滑移轨道上产生上下滑移动作，从而实现类似尺蠖的动作功能。

2、其中，上述的一种具有避障功能的自适应式角钢夹持组件包括固定座，固定座上布置抵压部以及夹持部；夹持部处爪杆包括后杆体和前杆体；摆动导向套上贴附式的固定有限位弹片，限位弹片的首端伸出摆动导向套且沿摆动导向套径向向爪杆处弯折，直至抵紧在爪杆外壁处；前杆体的尾端对应限位弹片的弯折端而凹设有缺口，在铅垂轴露出摆动导向套的筒腔外时，该弯折端能在限位弹片弹性力作用下卡入缺口内，此时前杆体和后杆体之间角度大于180°。但该类型夹持部、夹持组件受其结构、原理的限制，夹持力有限，夹持稳定性及可靠性不好，并且其整体结构较为复杂。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：

2、现有技术中夹爪结构及夹持装置夹持稳定性及可靠性不好的技术问题。

3、本发明是通过以下技术手段解决上述技术问题的：

4、一种夹爪结构，包括夹爪固定板，所述夹爪固定板上滑动安装有夹紧滑板，夹紧滑板的第一端铰接设置有翻转钩爪，所述翻转钩爪与夹紧滑板之间设置有翻转驱动机构，所述夹爪固定板上设置有能够驱动夹紧滑板往复直线滑动的滑板驱动机构。

5、本发明中的夹爪结构在实际应用时，主要用于安装在夹持装置上，作为夹持装置的夹爪使用，夹紧滑板向其第一端方向滑动，翻转驱动机构带动翻转钩爪外翻，即可脱离被夹持物体，且由于翻转钩爪相对于夹紧滑板外翻，因而在夹爪结构沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，避障能力较强。需进行夹持时，翻转驱动机构带动翻转钩爪内翻，翻转钩爪向内侧收拢，夹紧滑板向其第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，相对于现有技术，由于翻转驱动机构之间作用在翻转钩爪与夹紧滑板之间，因而能够为翻转钩爪提供稳定、可靠的夹持驱动，因而其夹持稳定性以及可靠性更佳。

6、优化的，所述夹爪固定板上设置有第一滑块，所述夹紧滑板上设置有第一导轨，所述第一导轨滑动安装在所述第一滑块中。

7、优化的，所述翻转驱动机构能够驱动所述翻转钩爪向内或者向外翻转。

8、优化的，所述翻转驱动机构包括设置在所述翻转钩爪外侧的伸缩件，伸缩件垂直于所述翻转钩爪的铰接轴，伸缩件的活动端伸出时能够顶在夹紧滑板外侧，以使翻转钩爪向内侧翻转，所述翻转驱动机构还包括设置在所述翻转钩爪与夹紧滑板之间的钩爪驱动件，钩爪驱动件能够使翻转钩爪向外翻转的趋势。

9、实际应用时，伸缩件的活动端缩回时，在钩爪驱动件的作用下，翻转钩爪绕夹紧滑板向外翻转，因而在夹爪结构沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，避障能力较强。需夹持时，伸缩件的活动端伸出，并顶在夹紧滑板外侧，并克服钩爪驱动件的作用力，使翻转钩爪向内侧翻转，夹紧滑板向其第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，其结构原理较为简单，动作可靠。

10、优化的，所述伸缩件包括滑动安装在所述翻转钩爪外侧的伸缩销，还包括设置在所述翻转钩爪外侧的电动推杆，电动推杆能够驱动伸缩销伸缩滑动，伸缩销伸出时能够顶在夹紧滑板外侧，以使翻转钩爪向内侧翻转。

11、优化的，所述夹紧滑板外侧设置有与伸缩销配合的开口导槽，伸缩销伸出时能够在开口导槽中滑动。

12、开口导槽的设置能够为伸缩销提供稳定的引导，确保能够沿着预定轨迹准确移动，动作可靠。

13、优化的，所述滑板驱动机构包括设置在夹爪固定板上的液压杆，液压杆平行于夹爪固定板的长度方向，液压杆的活塞杆指向夹紧滑板的第一端，液压杆的活塞杆与夹紧滑板之间通过拉力传感器连接。

14、液压杆依靠液压动作，能够为夹紧滑板的移动提供强大的动力，进而确保实现稳固夹持，可靠性高。

15、优化的，所述夹爪固定板上设置有拉线传感器，拉线传感器的拉线牵引端连接至夹紧滑板，所述拉线传感器能够检测夹紧滑板的伸缩位置。

16、实际应用中，拉线传感器能够检测夹紧滑板的伸缩位置，进而得到夹紧滑板的夹持行程，方便根据检测结构对夹紧滑板的移动进行相应调整，确保夹紧滑板能够准确移动至预定位置。

17、本发明还公开一种夹持装置，包括上述的夹爪结构，夹爪结构设置一对，还包括安装座，两夹爪固定板安装在所述安装座上，两夹紧滑板的滑动方向垂直，两翻转钩爪的端部均向中间弯曲。

18、本发明中的夹持装置在实际应用时，两夹紧滑板向各自的第一端方向滑动，翻转驱动机构带动翻转钩爪外翻，两翻转钩爪呈张开姿态，即可脱离被夹持物体，且由于翻转钩爪相对于夹紧滑板外翻，因而在夹持装置沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，例如可避开角钢表面的脚钉等障碍物，避障能力较强。需进行夹持时，翻转驱动机构带动翻转钩爪内翻，两翻转钩爪向内侧收拢，两夹紧滑板向各自的第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，相对于现有技术，由于翻转驱动机构之间作用在翻转钩爪与夹紧滑板之间，因而能够为翻转钩爪提供稳定、可靠的夹持驱动，因而其夹持稳定性以及可靠性更佳。

19、优化的，两夹紧滑板交叉设置。

20、优化的，两夹紧滑板之间设置有联动机构，两夹紧滑板通过联动机构能够同步伸缩。

21、联动机构的设置能够确保两夹紧滑板同步伸缩、动作一致，进而避免动作不同步而导致的夹持偏差，影响夹持。

22、优化的，所述联动机构包括转动安装在夹爪固定板上的一对相互啮合的齿轮，两夹紧滑板上分别设置有平行于夹紧滑板滑动方向的齿条，两齿条分别与对应的齿轮啮合。

23、实际动作时，其中一个夹紧滑板滑动时，则可通过其上的齿条带动与之啮合的齿轮转动，由于两齿轮啮合并且二者规格相同，因此另一齿轮会驱动另一齿条及夹紧滑板移动，进而实现同步联动，其整体结构、原理较为简单，动作可靠。

24、优化的，还包括v型夹块伸缩装置，所述v型夹块伸缩装置包括安装架，安装架设置在所述安装座上，所述安装架上滑动安装有v型夹块，所述v型夹块位于两翻转钩爪中间，v型夹块的滑动方向与两夹紧滑板的滑动方向之间的夹角均为45°，所述安装架上还设置有能够检测v型夹块伸缩滑动行程的伸缩检测机构。

25、实际应用中，夹持装置夹住待攀爬物体，v型夹块用以顶住待攀爬物体，v型夹块与两翻转钩爪配合实现稳固夹持，实际应用时，伸缩检测机构能够检测到v型夹块的伸缩滑动行程，进而能够得到v型夹块的准确伸缩距离，确保使v型夹块能够准确伸出或者缩回，进而确保v型夹块充分伸出，v型夹块顶在待攀爬物体上，确保稳定夹持，v型夹块缩回时则能够充分缩回，进而在夹爪及v型夹块沿待攀爬物体长度方向移动时能够远离物体表面，避免与待攀爬物体表面的障碍物发生干涉，安全性较好。

26、优化的，所述安装架上转动安装有丝杆，所述v型夹块上设置有与丝杆配合的伸缩螺母，所述安装架上还设置有能够驱动丝杆转动的伸缩驱动电机；所述v型夹块上设置有两个伸缩螺母，所述丝杆平行设置两个，分别与对应的伸缩螺母螺纹连接，每个丝杆的端部分别设置有第一带轮，两个第一带轮上绕有第一同步带。

27、实际应用中，伸缩驱动电机工作时，能够驱动丝杆转动，丝杆转动时则可驱动伸缩螺母往复移动，以实现v型夹块的伸缩动作，第一同步带能够有效确保两个丝杆同步转动，进而实现两伸缩螺母的同步移动，确保v型夹块的稳定伸缩。

28、优化的，所述伸缩检测机构包括设置在安装架上的编码器，所述编码器与所述丝杆联动。

29、实际应用中，编码器与丝杆联动则可通过编码器检测丝杆的圈速，从而得到v型夹块的伸缩量，用于实时检测v型夹块的位置，方便根据检测结果对丝杆的转动进行控制，以确保v型夹块伸缩到位。

30、优化的，还包括倾角调节机构，所述倾角调节机构包括固定板，所述固定板设置在所述安装座上，所述固定板上摆动安装有摆动板，还包括倾角检测机构，所述倾角检测机构能够检测所述摆动板相对于固定板摆动的倾角，两夹爪固定板安装在所述摆动板上，两夹紧滑板交叉设置，翻转钩爪及摆动板分别位于两夹紧滑板的交叉位置的两侧，所述摆动板的摆动轴线与两夹紧滑板的滑动方向之间的夹角均为45°。

31、实际应用中，摆动板可相对于固定板进行摆动，以实现两夹爪结构的倾角调节，满足攀爬机器人在实际攀爬弯曲物体时的过弯需求，在此过程中，可通过倾角检测机构检测摆动板相对于固定板摆动的倾角，进而得到摆动板倾角是否符合要求，根据检测结果则可调节摆动板的倾角，以使其满足倾角要求，提高倾角调节精度，相对于现有技术，该倾角调节机构，可准确检测倾角大小，确保倾角调节精度。

32、优化的，所述固定板上设置有俯仰轴，所述摆动板转动安装在所述俯仰轴上；所述倾角检测机构包括安装在所述摆动板上的编码器，所述编码器与所述俯仰轴同轴设置，所述编码器的转轴连接至所述俯仰轴。

33、编码器结构简单，方便安装，并且检测结果较为准确可靠，能够满足倾角调节机构实际倾角检测需求。

34、优化的，所述固定板上设置有俯仰驱动机构，所述俯仰驱动机构能够驱动所述摆动板相对于所述固定板摆动；所述俯仰驱动机构包括滑动安装在所述固定板上的推拉块，所述推拉块的滑动方向垂直于所述摆动板的摆动轴线，所述推拉块侧边设置有俯仰滑销，所述摆动板上设置有与所述俯仰滑销滑动配合的俯仰滑槽，俯仰滑槽与推拉块滑动方向之间的夹角大于0°，小于90°。

35、实际动作时，推拉块往复移动时，带动俯仰滑销一同移动，由于俯仰滑销与俯仰滑槽是滑动配合安装的，且俯仰滑槽相对于推拉块滑动方向为倾斜设置，故俯仰滑销移动时，可通过俯仰滑槽驱动摆动板摆动，其结构简单，驱动可靠。

36、优化的，所述俯仰驱动机构包括设置在固定板上的俯仰驱动电机以及转动安装在固定板上的俯仰驱动丝杆，所述俯仰驱动丝杆平行于所述推拉块的滑动方向，所述俯仰驱动电机能够驱动俯仰驱动丝杆转动，所述俯仰驱动丝杆与推拉块通过螺纹驱动连接。

37、实际动作时，俯仰驱动电机驱动俯仰驱动丝杆转动，进而带动推拉块往复移动，整体结构、原理较为简单，动作可靠，并且可通过俯仰驱动丝杆实现自锁，结构较为稳定。

38、本发明的优点在于：

39、1.本发明中的夹爪结构在实际应用时，主要用于安装在夹持装置上，作为夹持装置的夹爪使用，夹紧滑板向其第一端方向滑动，翻转驱动机构带动翻转钩爪外翻，即可脱离被夹持物体，且由于翻转钩爪相对于夹紧滑板外翻，因而在夹爪结构沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，避障能力较强。需进行夹持时，翻转驱动机构带动翻转钩爪内翻，翻转钩爪向内侧收拢，夹紧滑板向其第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，相对于现有技术，由于翻转驱动机构之间作用在翻转钩爪与夹紧滑板之间，因而能够为翻转钩爪提供稳定、可靠的夹持驱动，因而其夹持稳定性以及可靠性更佳。

40、2.实际应用时，伸缩件的活动端缩回时，在钩爪驱动件的作用下，翻转钩爪绕夹紧滑板向外翻转，因而在夹爪结构沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，避障能力较强。需夹持时，伸缩件的活动端伸出，并顶在夹紧滑板外侧，并克服钩爪驱动件的作用力，使翻转钩爪向内侧翻转，夹紧滑板向其第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，其结构原理较为简单，动作可靠。

41、3.开口导槽的设置能够为伸缩销提供稳定的引导，确保能够沿着预定轨迹准确移动，动作可靠。

42、4.液压杆依靠液压动作，能够为夹紧滑板的移动提供强大的动力，进而确保实现稳固夹持，可靠性高。

43、5.实际应用中，拉线传感器能够检测夹紧滑板的伸缩位置，进而得到夹紧滑板的夹持行程，方便根据检测结构对夹紧滑板的移动进行相应调整，确保夹紧滑板能够准确移动至预定位置。

44、6.本发明中的夹持装置在实际应用时，两夹紧滑板向各自的第一端方向滑动，翻转驱动机构带动翻转钩爪外翻，两翻转钩爪呈张开姿态，即可脱离被夹持物体，且由于翻转钩爪相对于夹紧滑板外翻，因而在夹持装置沿待夹持物体轴向移动时，外翻的翻转钩爪可避开待夹持物体表面的障碍物，例如可避开角钢表面的脚钉等障碍物，避障能力较强。需进行夹持时，翻转驱动机构带动翻转钩爪内翻，两翻转钩爪向内侧收拢，两夹紧滑板向各自的第二端方向滑动，翻转钩爪会逐渐靠近直至夹持在物体表面，以实现夹持，相对于现有技术，由于翻转驱动机构之间作用在翻转钩爪与夹紧滑板之间，因而能够为翻转钩爪提供稳定、可靠的夹持驱动，因而其夹持稳定性以及可靠性更佳。

45、7.联动机构的设置能够确保两夹紧滑板同步伸缩、动作一致，进而避免动作不同步而导致的夹持偏差，影响夹持。

46、8.实际动作时，其中一个夹紧滑板滑动时，则可通过其上的齿条带动与之啮合的齿轮转动，由于两齿轮啮合并且二者规格相同，因此另一齿轮会驱动另一齿条及夹紧滑板移动，进而实现同步联动，其整体结构、原理较为简单，动作可靠。

47、9.实际应用中，夹持装置夹住待攀爬物体，v型夹块用以顶住待攀爬物体，v型夹块与两翻转钩爪配合实现稳固夹持，实际应用时，伸缩检测机构能够检测到v型夹块的伸缩滑动行程，进而能够得到v型夹块的准确伸缩距离，确保使v型夹块能够准确伸出或者缩回，进而确保v型夹块充分伸出，v型夹块顶在待攀爬物体上，确保稳定夹持，v型夹块缩回时则能够充分缩回，进而在夹爪及v型夹块沿待攀爬物体长度方向移动时能够远离物体表面，避免与待攀爬物体表面的障碍物发生干涉，安全性较好。

48、10.实际应用中，伸缩驱动电机工作时，能够驱动丝杆转动，丝杆转动时则可驱动伸缩螺母往复移动，以实现v型夹块的伸缩动作，第一同步带能够有效确保两个丝杆同步转动，进而实现两伸缩螺母的同步移动，确保v型夹块的稳定伸缩。

49、11.实际应用中，编码器与丝杆联动则可通过编码器检测丝杆的圈速，从而得到v型夹块的伸缩量，用于实时检测v型夹块的位置，方便根据检测结果对丝杆的转动进行控制，以确保v型夹块伸缩到位。

50、12.实际应用中，摆动板可相对于固定板进行摆动，以实现两夹爪结构的倾角调节，满足攀爬机器人在实际攀爬弯曲物体时的过弯需求，在此过程中，可通过倾角检测机构检测摆动板相对于固定板摆动的倾角，进而得到摆动板倾角是否符合要求，根据检测结果则可调节摆动板的倾角，以使其满足倾角要求，提高倾角调节精度，相对于现有技术，该倾角调节机构，可准确检测倾角大小，确保倾角调节精度。

51、13.编码器结构简单，方便安装，并且检测结果较为准确可靠，能够满足倾角调节机构实际倾角检测需求。

52、14.实际动作时，推拉块往复移动时，带动俯仰滑销一同移动，由于俯仰滑销与俯仰滑槽是滑动配合安装的，且俯仰滑槽相对于推拉块滑动方向为倾斜设置，故俯仰滑销移动时，可通过俯仰滑槽驱动摆动板摆动，其结构简单，驱动可靠。

53、15.实际动作时，俯仰驱动电机驱动俯仰驱动丝杆转动，进而带动推拉块往复移动，整体结构、原理较为简单，动作可靠，并且可通过俯仰驱动丝杆实现自锁，结构较为稳定。