CN104827476B - 一种气动式自适应开门机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气动式自适应开门机械手，其特征在于，包括气动控制部分、夹持部分、支撑部分和旋转部分，所述的旋转部分包括旋转气缸和转接盘，所述的支撑部分包括支撑爪、第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述的夹持部分包括虎口夹和气囊，气囊设于虎口夹的内侧，所述的气动控制部分包括旋转气缸和伸缩气缸，支撑爪的一端通过转接盘固定连接旋转气缸的气缸杆，支撑爪的另一端连接第二连杆的中部和第三连杆的一端，第三连杆的另一端连接虎口夹，第二连杆的两端分别连接第一连杆的一端和虎口夹，第一连杆的另一端通过气缸杆锁扣连接伸缩气缸的气缸杆，伸缩气缸固定在支撑爪上。本发明配合爬楼机器人、行走机器人可实现自动开门。
Description
技术领域
本发明涉及一种开门机械手，尤其是一种气动控制的可自动适应不同类型门把手的机械手。
背景技术
目前虽然已存在大量电磁自动识别式门锁，但大多数老式办公楼里仍然以带门把手的门锁为主。在“智慧城市”的发展战略下，产生一批自动爬楼、巡逻机器人，可在办公楼、居民楼内自动爬楼、巡逻，但这些机器人只具备爬楼、巡逻功能，一旦遇到关着的门，则前进线路被阻。尤其在老式办公楼与居民楼内，一般的扶梯间都有一扇无锁的关着的门，要进入这个楼层必须打开此门。
发明内容
本发明的目的是提供一种气动控制的可适应不同门把手的开门机械手。
为了达到上述目的，本发明提供了一种气动式自适应开门机械手，其特征在于，包括气动控制部分、夹持部分、支撑部分和旋转部分，所述的旋转部分包括旋转气缸和转接盘，所述的支撑部分包括支撑爪、第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述的夹持部分包括虎口夹和第一气囊，第一气囊设于虎口夹的内侧，所述的气动控制部分包括旋转气缸和伸缩气缸，支撑爪的一端通过转接盘固定连接旋转气缸的气缸杆，支撑爪的另一端连接第二连杆的中部和第三连杆的一端，第三连杆的另一端连接虎口夹，第二连杆的两端分别连接第一连杆的一端和虎口夹，第一连杆的另一端通过气缸杆锁扣连接伸缩气缸的气缸杆，伸缩气缸固定在支撑爪上。
优选地，所述的伸缩气缸的气缸杆的伸缩动作可经由第一连杆、第二连杆和第三连杆的传动控制虎口夹的开合；所述的旋转气缸的气缸杆的旋转动作可经由支撑爪、第一连杆、第二连杆和第三连杆的传动带动虎口夹旋转。
优选地，所述的气动控制部分包括气泵，气泵连接第一溢流阀，第一溢流阀连接第一两位三通阀的入口，第一两位三通阀的第一出口和第二出口分别连接连接第二两位三通阀的入口和旋转气缸，第二两位三通阀的第一出口和第二出口分别连接伸缩气缸和第二溢流阀，第二溢流阀连接第二气囊，当伸缩气缸内气压低于一个预先设定的阀值时，第一两位三通阀向第二两位三通阀供气，第二两位三通阀向伸缩气缸供气，当伸缩气缸内气压到达预先设定的阀值时，第二两位三通阀换向，向第二气囊供气，当第二气囊内气压升高到预先设定值时，第一两位三通阀换向，向旋转气缸供气。
优选地，所述的转接盘与旋转气缸的气缸杆通过螺栓连接，转接盘与支撑爪通过螺纹连接。
优选地，所述的支撑爪与第三连杆和第二连杆之间皆通过光杆螺栓连接。
优选地，所述的伸缩气缸和支撑爪通过螺纹连接。
优选地，所述的第一气囊固定在虎口夹的两个侧翼上，并向内侧倾斜。
优选地，所述的转接盘、支撑爪和第一连杆、第二连杆和第三连杆均采用金属铝材料。
优选地，所述的虎口夹选用金属铁材料。
本发明的气动式自适应开门机械手运用气动元件溢流阀、两位三通阀来实现动作控制，通过虎口夹与气囊的配合自适应不同形状与尺寸的门把手，通过气缸与溢流阀配合，设置阀值气压以控制夹持力保持在适当水平，配合爬楼、巡逻机器人，更能实现其功能的优越性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过气动回路控制实现虎口夹夹取、气囊膨胀包裹和旋转电机转动开门三个动作。通过溢流阀阀值的调控实现虎口夹夹持力、气囊内压力的控制。通过虎口夹与气囊膨胀的配合实现对不同形状门把手的夹持与打开。本发明配合爬楼机器人、行走机器人可实现自动开门。
2.本发明通过气动控制，不需各种传感器，简化控制过程；
3.本发明自适应不同形状的门把手；
4.通过溢流阀调节气压实现机械手夹持力的可调。
附图说明
图1为气动式自适应开门机械手结构简图。
图2为气动式自适应开门机械手正视图。
图3为气动控制原理简图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1和图2所示，为气动式自适应开门机械手结构简图，所述的气动式自适应开门机械手，包括气动控制部分、夹持部分、支撑部分和旋转部分，所述的旋转部分包括旋转气缸1和转接盘2，所述的支撑部分包括支撑爪3、第一连杆9、第二连杆5和第三连杆6，所述的夹持部分包括虎口夹7和第一气囊8，第一气囊8设于虎口夹7的内侧，所述的气动控制部分包括旋转气缸1和伸缩气缸11，支撑爪3的一端通过转接盘2固定连接旋转气缸1的气缸杆，支撑爪3的另一端连接第二连杆5的中部和第三连杆6的一端，第三连杆6的另一端连接虎口夹7，第二连杆5的两端分别连接第一连杆9的一端和虎口夹7，第一连杆9的另一端通过气缸杆锁扣4连接伸缩气缸11的气缸杆10，伸缩气缸11固定在支撑爪3上。所述的伸缩气缸11的气缸杆10的伸缩动作可经由第一连杆9、第二连杆5和第三连杆6的传动控制虎口夹7的开合；所述的旋转气缸1的气缸杆的旋转动作可经由支撑爪3、第一连杆9、第二连杆5和第三连杆6的传动带动虎口夹7旋转。
如图3所示，所述的气动控制部分包括气泵13，气泵连接第一溢流阀14，第一溢流阀14连接第一两位三通阀15的入口，第一两位三通阀15的第一出口和第二出口分别连接连接第二两位三通阀12的入口和旋转气缸1，第二两位三通阀12的第一出口和第二出口分别连接伸缩气缸11和第二溢流阀16，第二溢流阀16连接第二气囊17，当气缸11内气压低于一个预先设定的阀值时，第一两位三通阀15向第二两位三通阀12供气，第二两位三通阀12向伸缩气缸11供气，当伸缩气缸11内气压到达预先设定的阀值时，第二两位三通阀12换向，向第二气囊17供气，当第二气囊17内气压升高到预先设定值时，第一两位三通阀15换向，向旋转气缸1供气。
所述的转接盘2与旋转气缸1的气缸杆通过螺栓连接，转接盘2与支撑爪3通过螺纹连接。所述的支撑爪3与第三连杆6和第二连杆5之间皆通过光杆螺栓连接，以保证第三连杆6和第二连杆5的转动性能。所述的伸缩气缸11和支撑爪3通过螺纹连接。所述的第一气囊8固定在虎口夹7的两个侧翼上，并向内侧倾斜，以保证通气后能对圆柱形把手侧面的有效包裹。所述的转接盘2、支撑爪3和第一连杆9、第二连杆5和第三连杆6均采用金属铝材料，以减轻重量。所述的虎口夹7选用金属铁材料，虎口夹7的两个侧翼通过焊接连接到主体部分，以保证强度。
使用时，第二两位三通阀12向伸缩气缸11通气后气缸杆10顶出，通过第一连杆9、第二连杆5和第三连杆6的运动带动两个虎口夹7减小开口，直至抓住门把手。当虎口夹7抓住门把手后，气缸杆10则无法再顶出，伸缩气缸11内气压升高，当到达预先设定的阀值时，第二两位三通阀12换向，不再向伸缩气缸11继续通气，伸缩气缸11被封住，保持其气缸杆10的推力，即保持虎口夹7对门把手的夹持力。第二两位三通阀12换向后向四个第二气囊17通气，第二气囊17膨胀，包裹住门把手的侧面，当第二气囊17内气压升高到预先设定值时，第一两位三通阀15换向，开始向旋转气缸1通气，旋转气缸1转动，门把手旋转，门被打开。第一溢流阀14对气动回路起保护作用，第二溢流阀16可调控气囊气压也可起保护作用。
对于不同形状的门把手，本发明也可自适应。对于矩形门把手，虎口夹夹持住以后不论气囊的充气情况，虎口夹两侧的边翼对中心产生的力矩足以转动门把手。对于圆柱形门把手，虎口夹夹持住以后，由于虎口夹与圆柱形门把手只是点接触或线接触，无法转动门把手，因此气囊充气对圆柱形门把手侧面的包裹产生的摩擦力是提供转动力矩的关键。气囊充气包裹住圆柱形门把手侧面后，旋转气缸转动即可实现开门。
Claims (9)
1.一种气动式自适应开门机械手，其特征在于，包括气动控制部分、夹持部分、支撑部分和旋转部分，所述的旋转部分包括旋转气缸(1)和转接盘(2)，所述的支撑部分包括支撑爪(3)、第一连杆(9)、第二连杆(5)和第三连杆(6)，所述的夹持部分包括虎口夹(7)和第一气囊(8)，第一气囊(8)设于虎口夹(7)的内侧，所述的气动控制部分包括旋转气缸(1)和伸缩气缸(11)，支撑爪(3)的一端通过转接盘(2)固定连接旋转气缸(1)的气缸杆，支撑爪(3)的另一端连接第二连杆(5)的中部和第三连杆(6)的一端，第三连杆(6)的另一端连接虎口夹(7)，第二连杆(5)的两端分别连接第一连杆(9)的一端和虎口夹(7)，第一连杆(9)的另一端通过气缸杆锁扣(4)连接伸缩气缸(11)的气缸杆(10)，伸缩气缸(11)固定在支撑爪(3)上。
2.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的伸缩气缸(11)的气缸杆(10)的伸缩动作可经由第一连杆(9)、第二连杆(5)和第三连杆(6)的传动控制虎口夹(7)的开合；所述的旋转气缸(1)的气缸杆的旋转动作可经由支撑爪(3)、第一连杆(9)、第二连杆(5)和第三连杆(6)的传动带动虎口夹(7)旋转。
3.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的气动控制部分包括气泵(13)，气泵连接第一溢流阀(14)，第一溢流阀(14)连接第一两位三通阀(15)的入口，第一两位三通阀(15)的第一出口和第二出口分别连接连接第二两位三通阀(12)的入口和旋转气缸(1)，第二两位三通阀(12)的第一出口和第二出口分别连接伸缩气缸(11)和第二溢流阀(16)，第二溢流阀(16)连接第二气囊(17)，当伸缩气缸(11)内气压低于一个预先设定的阀值时，第一两位三通阀(15)向第二两位三通阀(12)供气，第二两位三通阀(12)向伸缩气缸(11)供气，当伸缩气缸(11)内气压到达预先设定的阀值时，第二两位三通阀(12)换向，向第二气囊(17)供气，当第二气囊(17)内气压升高到预先设定值时，第一两位三通阀(15)换向，向旋转气缸(1)供气。
4.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的转接盘(2)与旋转气缸(1)的气缸杆通过螺栓连接，转接盘(2)与支撑爪(3)通过螺纹连接。
5.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的支撑爪(3)与第三连杆(6)和第二连杆(5)之间皆通过光杆螺栓连接。
6.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的伸缩气缸(11)和支撑爪(3)通过螺纹连接。
7.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的第一气囊(8)固定在虎口夹(7)的两个侧翼上，并向内侧倾斜。
8.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的转接盘(2)、支撑爪(3)和第一连杆(9)、第二连杆(5)和第三连杆(6)均采用金属铝材料。
9.如权利要求1所述的气动式自适应开门机械手，其特征在于，所述的虎口夹(7)选用金属铁材料。
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