[實用新型]仿啄木鳥的欠驅動關節及啄取裝置

有效

• 申請號: 201922465603.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN211590183U
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉金國;趙鵬遠;劉玉旺;趙梓淇
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J11/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

本實用新型涉及一種仿啄木鳥的欠驅動關節及啄取裝置，回轉關節安裝在底部箱體中，回轉輸出端由底部箱體露出，并與轉臺的一端相連，轉臺的另一端安裝有大臂俯仰關節；大臂的下端與大臂俯仰關節的轉動輸出端連接，隨轉動輸出端俯仰運動，大臂的上端與前臂欠驅動關節可相對轉動地連接；彈簧裝置的一端與大臂相連，另一端連接于底部箱體上；前臂的一端連接于前臂欠驅動關節上，另一端安裝有實現向地面啄擊動作的頭部，頭部的下部分別安裝有末端啄取裝置及用于啄擊物體的錘嘴，末端啄取裝置通過內部的末端電機實現末端啄取裝置的開合動作，進而啄取物體。本實用新型采用基于啄木鳥的仿生采樣機構，俯仰動作采用雙關節，產生的沖擊力大，機構可靠性強。

技術領域

本實用新型屬于機器人領域，具體地說是一種仿啄木鳥的欠驅動關節及啄取裝置。

背景技術

月球是地球唯一的天然衛星，月球探測在科技、人文和環境等領域具有非常重要的現實意義。隨著航天技術的不斷進步，人類在上世紀五六十年代先后實現了載人登月和月壤的采樣返回。為進一步探測地外星體，在原位分析的基礎上我國需要進行采樣返回研究，采樣系統研制是采樣返回技術的重要組成部分；由于航天載荷和空間環境的要求，采樣機構需要具有結構簡單緊湊、效率穩定高效，能夠適應地外星體表面低重力、散熱性差等特點。因此，研究新型的地外星體表層采樣機構具有重要意義。在深空探測領域，由于我國正處于初始時期，已經成型的采樣機構較少，研究新型地外形體表層巖石采樣系統具有重要意義。

仿生學正是在人類的實踐中產生的，其通過對生物優良性能的觀測分析，模擬自然界特有的生物功能，運用到工程實踐中，解決工程中遇到的難題。啄木鳥可以實現高頻率的啄擊動作，其獨特的生物學減震特性保證了啄木鳥在其頭部受到劇烈震動的情況下仍然不會造成物理損傷。除此之外，啄木鳥借助頭部兩側發達而有力的肌肉，可以產生比自身身體重量大數倍的沖擊力。將啄木鳥的生物學特性運用到機構設計中，對實現地外星體表面巖石采樣機構的輕量化、低功耗和高可靠性都有重要的借鑒意義。

實用新型內容

為了滿足探月工程中研究月球表面月壤的要求，本實用新型的目的在于提供一種能夠實現較大啄擊和啄取的仿啄木鳥的欠驅動關節及啄取裝置。該裝置能夠對石塊等較硬物體實現敲擊粉碎和拾取。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

本實用新型包括底部箱體、回轉關節、轉臺、大臂俯仰關節、彈簧裝置、大臂、前臂欠驅動關節、前臂、頭部及末端啄取裝置，其中回轉關節安裝在底部箱體中，回轉輸出端由底部箱體露出，并與所述轉臺的一端相連，該轉臺的另一端安裝有大臂俯仰關節；所述大臂的下端與大臂俯仰關節的轉動輸出端連接，隨轉動輸出端俯仰運動，該大臂的上端與前臂欠驅動關節可相對轉動地連接；所述彈簧裝置的一端與大臂相連，另一端連接于所述底部箱體上，該彈簧裝置為所述大臂的俯仰運動分別提供動力源和緩沖；所述前臂的一端連接于前臂欠驅動關節上，另一端安裝有實現向地面啄擊動作的頭部，該頭部的下部分別安裝有末端啄取裝置及用于啄擊物體的錘嘴，所述末端啄取裝置通過內部的末端電機實現末端啄取裝置的開合動作，進而啄取物體。

其中：所述回轉關節包括底座轉動連接件、轉臺舵機、轉動關節輸出法蘭及傳動機構A，該底座轉動連接件安裝于底部箱體內，所述轉動關節輸出法蘭與底座轉動連接件轉動連接，所述轉臺舵機安裝于底座轉動連接件內部，輸出端通過所述傳動機構A與轉動關節輸出法蘭連接；所述轉臺安裝于轉動關節輸出法蘭上，通過所述轉臺舵機的驅動完成裝置整體的往復回轉。

所述傳動機構A包括轉臺齒輪、轉臺外齒圈及轉臺齒輪連接軸，該轉臺齒輪連接軸的一端與所述轉臺舵機的輸出端相連，另一端安裝有轉臺齒輪，所述轉臺外齒圈安裝在轉動關節輸出法蘭一端的內表面，并與所述轉臺齒輪嚙合傳動。