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带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳

阅读：461发布：2021-10-10

专利汇可以提供带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，包括螯节、三维关节、二维关节、螯盾节、钳节，还设有连接架、钳动装置、集成液压动力系统、智能电控装置，三维关节固定在连接架上并和螯节相连，螯节通过二维关节和螯盾节相连，螯盾节通过钳动装置和钳节相连，集成液压动力系统固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节、钳动装置的液压接口相连，智能电控装置固定在连接架或/和螯节或/和螯盾节的空腔内，智能电控装置分别与集成液压动力系统、三维关节、二维关节、钳动装置电连接。本实用新型结构简单，拆卸与装配方便，关节扭矩大，充电效率高。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳专利的具体信息内容。

权利要求

1.带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，包括螯节、三维关节、二维关节、螯盾节、钳节，其特征在于，还设有连接架、钳动装置、集成液压动力系统、智能电控装置，三维关节固定在连接架上并和螯节相连，螯节通过二维关节和螯盾节相连，螯盾节通过钳动装置和钳节相连，集成液压动力系统固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节、钳动装置的液压接口相连，智能电控装置固定在连接架或/和螯节或/和螯盾节的空腔内，智能电控装置分别与集成液压动力系统、三维关节、二维关节、钳动装置电连接。
2.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节和二维关节的数量均≥2；所述三维关节包括回转油缸Ⅰ、传感器Ⅰ、关节架、回转油缸Ⅱ、传感器Ⅱ，所述传感器Ⅰ固定在回转油缸Ⅰ端部，所述传感器Ⅱ固定在回转油缸Ⅱ端部，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ以非平行交错设置固定在关节架的两端，可使三维关节实现三维空间摆动；所述二维关节主要包括回转油缸Ⅲ及固定在其端部的传感器Ⅲ；亦使二维关节实现行二维平面摆动；所述钳动装置包括钳动液压缸，用于驱动钳节运动。
3.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述连接架设有螺栓安装孔或/和插销孔，或/和卡槽。
4.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述集成液压动力系统包括驱动电机、液压泵、微型油箱、液压电磁阀组和电池组；驱动电机、液压泵、微型油箱依次连接并固定在螯节或螯盾节的空腔内，液压电磁阀组和液压泵通过管路相连；电池组和驱动电机电连接，液压电磁阀组和电池组分别固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，集成液压动力系统通过液压动力驱动回转油缸的正转、反转、锁止和钳动液压缸的伸缩，实现对三维关节、二维关节、钳节运动或停止。
5.如权利要求3所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述集成液压动力系统包括驱动电机、液压泵、微型油箱、液压电磁阀组和电池组；驱动电机、液压泵、微型油箱依次连接并固定在螯节或螯盾节的空腔内，液压电磁阀组和液压泵通过管路相连；电池组和驱动电机电连接，液压电磁阀组和电池组分别固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，集成液压动力系统通过液压动力驱动回转油缸的正转、反转、锁止和钳动液压缸的伸缩，实现对三维关节、二维关节、钳节运动或停止。
6.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置包括智能控制器、充电口；智能控制器固定在螯节或螯盾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、钳动装置的传感器所反馈的电信号，控制仿生螯钳的关节和钳动装置的精确运动；充电口布置在连接架或螯节或螯盾节或钳节上，用于对仿生螯钳内部的电池组充电。
7.如权利要求3所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置包括智能控制器、充电口；智能控制器固定在螯节或螯盾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、钳动装置的传感器所反馈的电信号，控制仿生螯钳的关节和钳动装置的精确运动；充电口布置在连接架或螯节或螯盾节或钳节上，用于对仿生螯钳内部的电池组充电。
8.如权利要求4所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置包括智能控制器、充电口；智能控制器固定在螯节或螯盾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、钳动装置的传感器所反馈的电信号，控制仿生螯钳的关节和钳动装置的精确运动；充电口布置在连接架或螯节或螯盾节或钳节上，用于对仿生螯钳内部的电池组充电。
9.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。
10.如权利要求3所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。
11.如权利要求4所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。
12.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。
13.如权利要求6所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。
14.如权利要求2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ为双端动力输出的螺旋回转油缸，以实现关节90-
270°大角度大扭矩摆动，且方便油缸两端连接及定位；所述传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ为转角传感器；所述驱动电机为直流电机；所述液压泵为齿轮泵，所述微型油箱为金属材质油箱或弹性橡胶壳体油箱；所述液压电磁阀组由集成电磁阀或/和2个以上三位四通电磁阀组成；所述电池组由2组以上可充电的锂电池组或/和固态电池或/和石墨烯电池组构成。
15.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。
16.如权利要求3所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。
17.如权利要求4所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。
18.如权利要求6所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。
19.如权利要求9所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。
20.如权利要求1或2所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
21.如权利要求3所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
22.如权利要求4所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
23.如权利要求6所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
24.如权利要求9所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
25.如权利要求14所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。
26.如权利要求4所述的带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，其特征在于，所述集成液压动力系统中还设有用于对电机和微型油箱进行冷却的冷却风扇和/或冷却片，所述微型油箱上设有利用油温废热发电的温差发电片，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、钳动液压缸或液压电磁阀组上设有用于确保回转油缸运行平稳性的平衡阀或液压锁。

说明书全文

带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳

技术领域

[0001] 本实用新型涉及智能仿生机器人技术领域，具体涉及带自主液压分布动力的多关节仿生螯钳。

背景技术

[0002] 随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造实用新型的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。

[0003] 作为一门独立的学科，仿生学正式诞生于1960年9月。它是模仿生物的科学。确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。

[0004] 仿生智能机械研发是当代社会越来越重视的一个研究方向。在自然生物进化出的、具有独特特征的结构或构造启发下，而研制出实用的智能机械或机器人。如蝎子具有坚硬的外壳、大钳夹力的螯钳、灵活的多关节腿和多自由度尾刺等结构，螃蟹具有坚硬的外壳、独特的双眼构造、大钳夹力的螯钳和灵活的多关节腿等结构，这些独特结构均经过上万年进化而成，对仿生机器人开发上具有重要的参考价值。其中大钳夹力的螯钳对蝎子、螃蟹的探测、采食、攻击、防御等活动方面具有非常重要的价值，螯钳的多自由度、大钳夹力结构和功能也在地震救援，安保防护、水下施工、军事侦查、野外探险等领域具有很强的仿生意义。

[0005] 目前，在仿生机械研究和开发方面，涉及仿生螯钳的文献报道，也有一些，但数量不多。

[0006] 2009年第12期《机械与电子》杂志上发表了题名为“仿生螃蟹机器人的设计与实现”的论文，该文公开了一种采用硬铝合金创新通用构件构成的仿生螃蟹机器人，该仿生螃蟹机器人有2只螯，每只螯有3个关节，分别由3个伺服电机来驱动，可实现仿生螃蟹的拾取、搬运等功能；但该类仿生螯钳存在以下问题:一是仅适应轻型或轻载机器人，其普遍采用的是小型或轻型的伺服电机及减速机，导致钳夹力、承受力小，无法应用于大型或重载型仿生机器人，二是这类仿生螯钳上无自身动力，动力集中在机器人主体框架上，需通过电缆输送至仿生螯钳上，易因频繁运动导致连接电缆磨损而瘫痪；三是其整体式集中电源的存在充电时间长、充电效率低的问题，四是这类仿生螯钳和主体框架上的动力相连，安装维护大多不方便。

[0007] CN201610277479.2公开了一种多用途仿生螃蟹机器人，其中包括右侧钳模块和左侧钳模块；右侧钳模块由右侧钳驱动电机、右侧钳驱动小齿轮、右侧钳驱动大齿轮、右侧钳旋转臂、右侧钳第一级驱动液压杆、右侧转动销、右侧钳第一级驱动臂、右侧钳第二级驱动液压杆、右侧钳第二级驱动臂、右侧钳第三级驱动液压杆、右侧钳第三级驱动臂、旋切刀片、辅助摄像头、一字自动螺丝刀、十字自动螺丝刀、旋切刀片驱动偏心盘、旋切刀片驱动盘式电机、旋切刀片驱动第一连杆、旋切刀片驱动第二连杆、旋切刀齿组成；左侧钳模块采用类似结构实现拉伸锯刀功能；该专利采用机械和液压方式实现仿生螯枝的锯割等功能，具有钳夹力大、锯割能力强等特点，但存在如下缺陷：其一，动力源集中在仿生机器主体框架上，需由机器人主体框架上的液压动力系统提供螯钳的关节液压动力，极易因连接线缆或液压管道频繁运动导致磨损而瘫痪；其二，其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；其三，采用直线油缸的关节运动和驱动器呈现非线性关系，导致控制系统复杂；其四，仿生螯钳及其中布置的连接线缆或/和液压管道与机器人主体框架须直接相连接，极不方便拆装。

[0008] CN201410581468.4公开了一种仿生螃蟹机器人，其中所述钳螯系统包括齿条，在齿条的左右两侧对称位置各安装一个钳螯主体，每个钳螯主体都是由固定架、电机架、摆动舵机、两个连接卡、托盘、抓取舵机、两个钥匙型齿杆、两个爪杆和两个连杆组成，该专利采用连杆机构的机械方式实现仿生螯钳的钳夹功能，存在以下问题：一是动力源集中在仿生机器主体框架上，采用多零件的机械结构传递动力，结构复杂，可靠性差；二是运动模式单一，自由度少，仅实现钳夹功能，适应复杂工况能力差；三是其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；四是安装维护不方便。实用新型内容

[0009] 本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单，工作可靠，拆卸与装配方便，关节扭矩大，充电效率高，适应于大型多足机器人的带自主分布动力的多关节仿生螯钳。

[0010] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，包括螯节、三维关节、二维关节、螯盾节、钳节，其特征在于，还设有连接架、钳动装置、集成液压动力系统、智能电控装置，三维关节固定在连接架上并和螯节相连，螯节通过二维关节和螯盾节相连，螯盾节通过钳动装置和钳节相连，集成液压动力系统固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节、钳动装置的液压接口相连，智能电控装置固定在连接架或/和螯节或/和螯盾节的空腔内，智能电控装置分别与集成液压动力系统、三维关节、二维关节、钳动装置电连接。

[0011] 进一步，所述的螯节和二维关节的数量均≥2；所述三维关节包括回转油缸Ⅰ、传感器Ⅰ、关节架、回转油缸Ⅱ、传感器Ⅱ，所述传感器Ⅰ固定在回转油缸Ⅰ端部，所述传感器Ⅱ固定在回转油缸Ⅱ端部，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ以非平行交错设置固定在关节架的两端，可使三维关节实现三维空间摆动；所述二维关节主要包括回转油缸Ⅲ及固定在其端部的传感器Ⅲ；亦使二维关节实现行二维平面摆动；所述钳动装置包括钳动液压缸，用于驱动钳节运动。

[0012] 进一步，所述连接架设有螺栓安装孔或/和插销孔或/和卡槽，用于将带自主分布动力的多关节螯钳快速连接固定在仿生机器人主体框架上。所述螯节、螯盾节、钳节为具有空腔的框架构件，方便空腔内部布置集成液压动力系统、智能电控装置。

[0013] 进一步，所述集成液压动力系统主要包括驱动电机、液压泵、微型油箱、液压电磁阀组和电池组；驱动电机、液压泵、微型油箱依次连接并固定在螯节A或螯节B或螯盾节的空腔内，液压电磁阀组和液压泵通过管路相连；电池组和驱动电机电连接，液压电磁阀组和电池组分别固定在螯节或/和螯盾节的空腔内，集成液压动力系统通过液压动力驱动回转油缸的正转、反转、锁止和钳动液压缸的伸缩，实现对三维关节、二维关节、钳节运动和停止。

[0014] 进一步，所述智能电控装置主要包括智能控制器、充电口；智能控制器固定在螯节或螯盾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、传感器Ⅳ、钳动装置的传感器所反馈的电信号，来控制仿生螯钳的3个关节和钳动装置的精确运动；充电口布置在连接架或螯节或螯盾节或钳节上，用于对仿生螯钳内部的电池组充电。

[0015] 进一步，所述螯盾节上设有弹性防冲击材料或/和弹性蓄能材料或/和压电材料构件，以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电。

[0016] 进一步，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ为双端动力输出的螺旋回转油缸，以实现关节90-270°大角度大扭矩摆动，且方便油缸两端连接及定位。所述传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ为转角传感器；所述驱动电机为直流电机；所述液压泵为齿轮泵，所述微型油箱为金属材质油箱或弹性橡胶壳体油箱；所述液压电磁阀组由集成电磁阀或/和2个以上三位四通电磁阀组成；所述电池组由2组以上可充电的锂电池组或/和固态电池或/和石墨烯电池组构成。

[0017] 进一步，所述智能电控装置还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在螯盾节上用于监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况的压力传感器，安装在连接架或/和螯节上用于监测结构件上应力变化的应力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在螯盾节或/和钳节上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。

[0018] 进一步，所述集成液压动力系统中还设有用于对电机和微型油箱进行冷却的冷却风扇和/或冷却片，所述微型油箱上设有利用油温废热发电的温差发电片，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、钳动装置或液压电磁阀组上设有用于确保回转油缸运行平稳性的平衡阀或液压锁。

[0019] 进一步，所述螯节的空腔内安装集成液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生螯钳在水中的浮力；螯钳的外廓设有加强筋和/或防护材料；螯节、螯盾节表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能板或/和薄膜件通过智能控制器可直接给电池组充电；所述螯盾节、钳节设有形状不同，便于钳夹障碍物和攻击物的钳齿；螯盾节上设置有用于锯割障碍物的圆锯和/或链锯。

[0020] 进一步，所述集成液压动力系统中还设有用于对电机和微型油箱进行冷却的冷却风扇和/或冷却片，所述微型油箱上设有利用油温废热发电的温差发电片，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、钳动液压缸或液压电磁阀组上设有用于确保回转油缸运行平稳性的平衡阀或液压锁。

[0021] 本实用新型带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，自带智能控制装置和集成液压动力系统，可以自主控制仿生机械螯钳独立运动；仿生机械螯钳整体通过连接架可以快速地和仿生机器人主体框架固定连接，在需维修拆卸保养及更换时，亦可实现快速拆除及更换仿生机械螯钳。

[0022] 在仿生机器人工作过程中，每个仿生螯钳的智能控制器可作为二级控制器，可根据仿生机器人主体上的控制器（一级控制器）的控制指令，计算确定仿生螯钳上三维关节、二维关节、钳动装置的运动参数和运动轨迹。每条仿生机械螯钳，其驱动电机在电池组提供动力支持下，驱动液压泵抽取微型油箱中的液压油，抽取的液压油经过液压电磁阀组、液压管路进入回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、钳动液压缸，实现三维关节、二维关节大扭矩、大角度范围内摆动、和钳动装置大力矩钳夹；同时智能控制器根据关节油缸上传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、钳动装置的传感器的电信号来调整液压电磁阀组的通断，实现对关节回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ的正转、反转、锁止和钳动液压缸的伸缩功能。且仿生螯钳上设置的太阳能发电板/薄膜或温压发电装置以及压电装置，可以实现对电池组充电，降低对外部电源的依赖性。

[0023] 与现有技术比较，本实用新型具有以下积极效果：1）带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，仅需连接架及电插件就可实现和仿生机器人主体固连及通讯，无需大量液压管路和电气线路的连接，结构简单，安装和拆卸方便；同时管线磨损故障大幅降低，整机可靠性提高；2）仿生螯钳的关节动作可实现分级式智能控制器控制，相对于集中在仿生机器人主体上的集成控制，可大幅降低控制系统的复杂程度；3）采用高扭矩的液压回转油缸驱动仿生螯钳关节摆动，相对伺服电机+减速机方式驱动关节摆动，动作比较柔和，关节扭矩大，承载能力高，可满足仿生螯钳的重载搬运、重度冲击等的需求：4）在每条仿生螯钳上设置分布式电池组和充电口，无需大量电气线路连接到主体上，即提高可靠性，又提高充电效率；同时每个仿生螯钳上设置的太阳能板或薄膜、温压发电片、压电发电片，可对所在的仿生螯钳上电池组进行充电、减少外部能量需求；5）仿生螯钳上设置钳、锯、钻等工具，也可设置生命探测仪、摄像头、照明灯、激光枪、次声波发生器等仪器、工具，赋予其钳、锯、钻、生命探测、摄像、照明、发射激光、次声波发生等多种功能，可方便仿生螯钳在地震救援、安保防护、军事侦查、野外探险等方面多用途使用。附图说明

[0024] 图1 为本实用新型实施例1的三维结构示意图；

[0025] 图2 为本实用新型实施例1的结构示意图；

[0026] 图3 为本实用新型实施例2的三维结构示意图；

[0027] 图4 为本实用新型实施例2的结构示意图；

[0028] 图5为本实用新型实施例3的三维结构示意图；

[0029] 图6 为本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

[0031] 实施例1

[0032] 参照图1、图2，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，主要包括连接架1、三维关节2、螯节A、二维关节Ⅰ3、螯节B、二维关节Ⅱ4、螯盾节C、钳动装置7、钳节D、集成液压动力系统5、智能电控装置6；三维关节2固定在连接架1上并和螯节A相连，螯节A通过二维关节Ⅰ3和螯节B相连，螯节B通过二维关节Ⅱ4和螯盾节C相连，螯盾节C通过钳动装置7和钳节D相连，集成液压动力系统5固定在螯节A和螯节B和螯盾节C的空腔内，通过液压管路分别与三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、钳动装置7的液压接口相连，智能电控装置6固定在连接架1和螯盾节C的空腔内，智能电控装置6分别与集成液压动力系统5、三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、钳动装置7电连接。

[0033] 所述三维关节2主要包括回转油缸Ⅰ201、传感器Ⅰ202、关节架203、回转油缸Ⅱ204、传感器Ⅱ205，传感器Ⅰ202固定在回转油缸Ⅰ201端部，传感器Ⅱ205固定在回转油缸Ⅱ204端部，回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204以90度交错设置固定在关节架203的两端，可使三维关节2实现三维空间摆动；所述二维关节Ⅰ3主要包括回转油缸Ⅲ301及固定在其端部的传感器Ⅲ
302；所述二维关节Ⅱ4主要包括回转油缸Ⅳ401及固定在其端部的传感器Ⅳ402，亦使二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4实现行二维平面摆动；所述钳动装置7包括钳动液压缸701、销轴Ⅰ702、销轴Ⅱ703、销轴Ⅲ704，钳动液压缸701的两端分别通过销轴Ⅰ702、销轴Ⅲ704与螯盾节C、钳节D铰接相连，所述销轴Ⅱ703用于螯盾节C、钳节D铰接相连；其中钳动液压缸701采用伺服液压缸，用于驱动钳节运动。

[0034] 所述连接架1设有插销孔101，用于将带自主分布动力的多关节螯钳快速连接固定在仿生机器人主体框架上。所述螯节A、螯节B、螯盾节C、钳节D为具有空腔的框架构件，方便空腔内部布置集成液压动力系统5、智能电控装置6。

[0035] 所述集成液压动力系统5主要包括驱动电机501、液压泵502、微型油箱503、液压电磁阀组504和电池组Ⅰ505、电池组Ⅱ506；驱动电机501、液压泵502、微型油箱503依次连接并固定在螯盾节C的空腔内，液压电磁阀组504固定在螯盾节C的空腔内，和液压泵502通过液压管路相连；电池组Ⅰ505、电池组Ⅱ506固定在螯节A和螯节B的空腔内，并和驱动电机501电连接；集成液压动力系统5通过液压动力驱动回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、回转油缸Ⅳ正转、反转、锁止，实现对三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4运动和停止。所述智能电控装置6主要包括智能控制器601、充电口602、电插件603；智能控制器601固定在螯盾节C框体内，根据传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ402反馈的电信号，控制仿生螯钳的3个关节精确运动；充电口602布置在螯盾节C的上钳节C4上，用于对仿生螯钳内部的电池组Ⅰ505、电池组Ⅱ506充电，所述智能控制器601和机器人主体上的通讯通过电插件603连接。

[0036] 所述螯节A、螯节B、螯盾节C优选轻质高强合金制成具有空腔的异形构件，以降低仿生螯钳重量和运动能耗。所述螯盾节C设有防冲击螯盾C1、弹性蓄能元件C3、以减缓防护过程中产生振动冲击并蓄集动能或压电发电；述的回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ301、回转油缸Ⅳ401采用双端动力输出的螺旋回转油缸，可实现关节大扭矩摆动，且方便两端连接及定位。所述传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ302采用转角传感器，可实时传递回转角度给智能控制器601。所述驱动电机501采用24V直流电机，所述液压泵502采用高压齿轮泵，所述微型油箱503采用金属材质油箱，所述液压电磁阀组504采用集成电磁阀。所述电池组Ⅰ505、电池组Ⅱ506采用可充电的锂电池。

[0037] 所述智能电控装置6还设有用于提高仿生螯钳动作协调性和平稳性的辅助传感器——压力传感器、应力传感器、油温传感器、超声波传感器和激光测距器，压力传感器安装在螯盾节上，监测螯盾节受到的冲击力或/和钳动力情况；应力传感器安装在连接架或/和螯节A或/和螯节B上，监测结构件上应力变化；油温传感器安装在液压管路上，监测液压油温变化；超声波传感器安装在螯盾节C上，激光测距器安装在钳节D上，分别用于探测障碍物或攻击物的位置及距离。

[0038] 本实用新型自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳自带智能控制装置6和集成液压动力系统5，可以自主控制仿生机械螯钳独立运动；仿生机械螯钳整体通过连接架1可以快速地和仿生机器人主体框架固定连接，在需维修拆卸保养及更换时，亦可实现快速拆除及更换仿生机械螯钳；在仿生机器人运动过程中，仿生螯钳的智能控制器可作为二级控制器，可根据仿生机器人主体上的控制器（一级控制器）的控制指令，计算确定仿生螯钳上三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、钳动装置7的运动参数和运动轨迹；其驱动电机501在电池组Ⅰ505、电池组Ⅱ506提供动力支持下，驱动液压泵502抽取微型油箱503中液压油；液压油经过液压电磁阀组504、液压管路进入回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ
301、回转油缸Ⅳ401、钳动液压缸701，实现三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4大扭矩范围内摆动、和钳动液压缸701大力矩钳夹；同时智能控制器601根据关节油缸上传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ402、钳动装置的电信号来调整液压电磁阀组的通断，实现对关节回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ301、回转油缸Ⅳ401、的正转、反转及锁止和钳动液压缸701的伸缩功能。

[0039] 实施例2

[0040] 参照图3、图4，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳，与实施例1的区别仅在于：所述机械螯钳上增设有圆锯8，固定在螯盾节C的中下部；所述连接架1采用卡槽加固定销孔形式，用于快速连接；所述螯节A、螯节B为钛合金制成具有空腔的异型构件；其中螯节A、螯节B外侧表面还设有太阳能薄膜件ⅠA4、太阳能薄膜件ⅡB4，用于收集太阳能给仿生腿供电;螯节A、螯节B端部设置有弹性伸缩保护套A5、弹性伸缩保护套B5用于保护关节；所述螯盾节C采用盾牌型，并设置弹性合金材料件C5来减振缓冲；所述钳动装置7包括钳动液压缸701、销轴Ⅰ702、销轴Ⅱ703、销轴Ⅲ704、角度传感器705，，钳动液压缸701的两端分别通过销轴Ⅰ702、销轴Ⅲ704与螯盾节C、钳节D铰接相连，所述角度传感器705固定在销轴Ⅱ703的端部，用于检测钳节D相对螯盾节C的摆动角度，钳动液压缸701采用普通液压油缸；所述钳节D采用锯齿形钳口；所述微型油箱503采用可胀缩的弹性液压油箱；所述充电口602采用无线感应充电口，所述电插件603采用无线蓝牙式进行通讯。

[0041] 实施例3

[0042] 参照图5、图6，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳与实施例1的区别仅在于：所述机械螯钳上增设有链锯8，固定在螯盾节C的中部；所述链锯8包括驱动马达801、链锯盘802、摆动油缸803，其中摆动油缸803控制链锯盘802摆动，在链锯不工作时，链锯盘摆动到上钳节C4的侧面。所述上钳节C4和钳节D形成一个抱钳，在钳动液压缸701的驱动下进行抱钳物品，并用链锯8进行锯断；所述动力装置5设置螯节A内，所述螯盾节C采用盾牌型。

[0043] 本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。

[0044] 说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

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带自主液压分布动力的多关节仿生机械螯钳

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