圆弧形;下卡槽13与导向槽12相互交错;导向盘I内的导向槽12、下卡槽13分别与联接盘5上的滑槽9、外卡槽7对齐。
[0042]气动弹簧组件2包括接头14，内圈气动人工肌肉15，外圈气动人工肌肉16;所述的接头14为工字形，接头14垂直设有通气孔22;内圈气动人工肌肉15与外圈气动人工肌肉16呈半圆弧段；
[0043]所述的内圈气动人工肌肉15与接头14拼接形成内圈气动组件，每段内圈气动人工肌肉15之间相互隔断；外圈气动人工肌肉16与接头14拼接形成外圈气动组件，每段外圈气动人工肌肉16之间相互隔断；内圈气动组件与外圈气动组件之间相互隔断，内圈气动组件与外圈气动组件放置于内卡槽6与外卡槽7内；接头14的通气孔22从联接盘5上孔8向外侧延伸。
[0044]钩爪3成条形，条形的钩爪3的一端向上弯沿出圆弧段一17;钩爪3上端面成内凹圆弧段二 18;条形的钩爪3的底端设有勾尖19;钩爪3嵌置在导向盘I上的导向槽12与联接盘5内滑槽9内对齐。
[0045]内圈气动人工肌肉15与钩爪3上的圆弧段一17相接触，外圈气动人工肌肉16与钩爪3上的圆弧段二 18相接触，内圈气动人工肌肉15与外圈气动人工肌肉16通过气压产生椭圆或圆形变形，从而驱动钩爪3的沿径向的平动和摆动从而实现抓取力和抓取角度的控制。
[0046]悬架4固定联接在联接盘5的上表面且与导向盘I上的导向槽12和联接盘5上的滑槽9相对齐，所述悬架4的两端分别吊耳;钩爪3的圆弧段一 17的上端面设有吊耳，钩爪3的圆弧段二 18的前端设有吊耳;钩爪3上的吊耳与悬架4上的吊耳分别通过通过弹簧一 20与弹簧二21相互连接。
[0047]如图11、12所示:气动人工肌肉通气后，会产生径向膨胀，但是由于卡槽的限制作用，只能沿限定的方向变形，在气动弹簧中通入气体后膨胀成“椭圆”。
[0048]在相应的通气孔内通入高压气体，相应的气动人工肌肉会产生膨胀，内圈气动人工肌肉通气膨胀，驱动钩爪向联接盘中心运动，实现抓取，气压不同抓取力不同，可实现力的控制;外圈气动人工肌肉通气膨胀，实现钩爪的角度调节。结合前副图，通过控制系统，八个通气孔中通入不同压力的气体，可以分别实现对四个钩爪的抓取力及抓取角度的控制。
[0049]八个通气孔分别通入不同的气体压力可以实现对内圈四个、外圈四个(共八个)气体人工肌肉分别进行驱动。其中外圈四个气体人工肌肉分别控制抓取角度，内圈四个气体人工弹簧分别实现对抓取力的控制。气动人工弹簧内通入高压气体后由于卡槽的体积限制作用按照特定的方向作“定向”膨胀。
[0050]图14所示:钩尖与墙面的局部凸起处的法线间的夹角较大，容易脱离，抓取不稳；通过角度调整钩尖与法线间的角度较小，容易形成机械自锁，抓取稳定性显著提升;结合前面的图，可以实现对每个钩爪，抓取力及抓取角度的控制，抓取稳定性提升明显。
[0051 ]非线性刚度特性曲线:其中F为抓取力，AL为弹簧/气动人工肌肉的变形量，SI表示现有技术中钩尖的刚度曲线，S2为表示本申请中钩尖的刚度特性曲线，具有明显的非线性刚度特性。S2曲线的前半段，弹簧的刚度很弱，a与al:为钩尖与墙面凸起特征法向的夹角，其中a为调整前夹角，al为调整后。有利于爪尖灵活、快速地找到最佳抓取点；曲线的右半段，弹簧的刚度较大，有利于产生较大的抓取力。由此可见，此变刚度特性能够兼顾灵活、快速寻找抓取点和产生较大抓取力这两方面的要求。
【主权项】
1.一种基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:包括导向盘(I)，气动弹簧组件(2)，钩爪(3)，悬架(4)，联接盘(5);所述的联接盘(5)与导向盘(I)相互对齐盖合，导向盘(I)与联接盘(5)内设有气动弹簧组件(2);钩爪(3)的上部安装悬架(4);钩爪(3)与悬架(4)嵌置在对齐的联接盘(5)与导向盘(I)内；钩爪(3)与悬架(4)之间穿插气动弹簧组件(2);通过气动弹簧组件(2)的膨胀与收缩控制钩爪(3)与悬架(4)的运动。2.根据权利要求1所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的联接盘(5)面向导向盘(I)的端面内设有内卡槽(6)，内卡槽(6)外侧同轴设有外卡槽(7);联接盘(5)面向导向盘(I)的端面上还沿径向均布设有若干个滑槽(9)与固定槽(10);内卡槽(6)与外卡槽(7)内布置若干个孔(8);联接盘(5)的中心设置有中心孔(11)。3.根据权利要求2所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的内卡槽(6)与外卡槽(7)为环形;夕卜卡槽(7)的直径大于内卡槽(6)的直径;滑槽(9)成十字形排列且穿过内卡槽(6)与外卡槽(7);十字形的滑槽(9)之间设有固定槽(10)。4.根据权利要求2所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的导向盘(I)上设有若干个导向槽(12)与若干个下卡槽(13);若干个导向槽(12)沿径向排列；下卡槽(13)位于联接盘(5)的边缘处，成半圆弧形；下卡槽(13)与导向槽(12)相互交错；导向盘(I)内的导向槽(12)、下卡槽(13)分别与联接盘(5)上的滑槽(9)、外卡槽(7)对齐。5.根据权利要求1或2所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的气动弹簧组件(2)包括接头(14)，内圈气动人工肌肉(15)，外圈气动人工肌肉(16);所述的接头(14)为工字形，接头(14)垂直设有通气孔(22);内圈气动人工肌肉(15)与外圈气动人工肌肉(16)呈半圆弧段； 所述的内圈气动人工肌肉(15)与接头(14)拼接形成内圈气动组件，每段内圈气动人工肌肉(15)之间相互隔断；外圈气动人工肌肉(16)与接头(14)拼接形成外圈气动组件，每段外圈气动人工肌肉(16)之间相互隔断；内圈气动组件与外圈气动组件之间相互隔断，内圈气动组件与外圈气动组件放置于内卡槽(6)与外卡槽(7)内；接头(14)的通气孔(22)从联接盘(5)上孔(8)向外侧延伸。6.根据权利要求1所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的钩爪(3)成条形，条形的钩爪(3)的一端向上弯沿出圆弧段一(17);钩爪(3)上端面成内凹圆弧段二(18);条形的钩爪(3)的底端设有勾尖(19);钩爪(3)嵌置在导向盘(I)上的导向槽(12)与联接盘(5)内滑槽(9)内对齐。7.根据权利要求5所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述的内圈气动人工肌肉(15)与钩爪(3)上的圆弧段一(17)相接触，外圈气动人工肌肉(16)与钩爪(3)上的圆弧段二(18)相接触，内圈气动人工肌肉(15)与外圈气动人工肌肉(16)通过气压产生椭圆或圆形变形，从而驱动钩爪(3)的沿径向的平动和摆动从而实现抓取力和抓取角度的控制。8.根据权利要求1或6所述的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪，其特征在于:所述悬架(4)固定联接在联接盘(5)的上表面且与导向盘(I)上的导向槽(12)和联接盘(5)上的滑槽(9)相对齐，所述悬架(4)的两端分别吊耳;钩爪(3)的圆弧段一(17)的上端面设有吊耳，钩爪(3)的圆弧段二(18)的前端设有吊耳;钩爪(3)上的吊耳与悬架(4)上的吊耳分别通过通过弹簧一 (20 )与弹簧二 (21)相互连接。
【专利摘要】本实用新型涉及高空建筑物粗糙表面爬升机器人的抓取钩爪，尤其涉及一种基于气动人工肌肉的力，属于智能仿生机器人领域。基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪导向盘内设有气动弹簧组件；钩爪嵌置在导向盘，钩爪的上端设有悬架；气动弹簧组件置于钩爪与悬架之间；联接盘与导向盘相互盖合；通过气动弹簧组件的张合控制钩爪与悬架的运动。本实用新型提供的基于气动人工肌肉的力、角度可控钩爪能够实现角度抓取，抓取性能稳定；每个机构之间通入不同压力的气体，可以分别实现对钩爪的抓取力及抓取角度的控制。
【IPC分类】B62D57/024
【公开号】CN205203184
【申请号】CN201520131612
【发明人】徐丰羽, 胡金龙
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年3月9日