CN105252531A - 一种双位置抓取的手爪 - Google Patents

Abstract

一种双位置抓取的手爪，它涉及一种手爪。机械手在使用过程中只能抓取样品的一个部分，当对异形物件抓取时，抓取的稳定性差、抓取灵活性差，同时因抓取方式简单易损伤异形目标物。本发明电机和传动部件均位于外壳内，传动部件包括第一套齿轮副、驱动齿轮连接轴、主动齿轮、滑块、固定板、两组第二套齿轮副、两个丝杠、两个连接杆、两个弹性支杆和两个固定杆，两个抓取部并列设置，每个固定杆顶部与其对应抓取部的连接手柄底部固接，该连接手柄的顶部固接有竖直设置的第二位置抓块，第二位置抓块的顶部加工有夹持用凸起，该第二位置抓块靠近另一个抓取部通过弹性组件与第一位置抓块的外侧面相连接。本发明用于异形物件的稳定夹持。

Description

一种双位置抓取的手爪

技术领域

本发明具体涉及一种双位置抓取的手爪。

背景技术

野外考察的目的是记录被考察地的自然地理和生态环境，由于野外考察所研究对象的复杂性，工作人员很难在现场就判定出研究对象的相关属性，所以现场取样工作时辅助工作人员进行后期试验室研究的有效手段，当样品所在地或样品本身具有危险时，工作人员不合适亲自进行取样工作，使用机械手抓进行抓取有效解决了工作人员亲自抓取的难题，但由于被抓取样品的形状各异、无规律性，现有机械手中少数机械手虽能实现对异形目标物多个部分的抓取，但结构复杂，售价昂贵，难以在野外考察工作中普及使用，大多数机械手在使用过程中只能抓取样品的一个部分，抓取的稳定性差、抓取灵活性差，同时现有手爪在抓取过程因抓取方式简单易损伤目标物。

发明内容

本发明为解决机械手在使用过程中只能抓取样品的一个部分，当对异形物件抓取时，抓取的稳定性差、抓取灵活性差，同时因抓取方式简单易损伤异形目标物的问题，进而提出一种双位置抓取的手爪。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明包括外壳、电机、传动部件和两个抓取部；所述电机和传动部件均位于外壳内，所述传动部件包括第一套齿轮副、驱动齿轮连接轴、主动齿轮、滑块、固定板、两组第二套齿轮副、两个丝杠、两个连接杆、两个弹性支杆和两个固定杆，所述电机的输出轴通过第一套齿轮副与驱动齿轮连接轴的一端相连接，所述驱动齿轮连接轴的另一端套装有主动齿轮，所述主动齿轮分别与并列设置的两组第二套齿轮副相啮合，第二套齿轮副与丝杠一一对应设置，两个丝杠并列设置，每个丝杠的一端穿设在其对应的第二套齿轮副上，每个丝杠的另一端设置在固定板的底面上，固定板的顶面固定连接有两个竖直并列设置的固定杆，固定杆与抓取部一一对应设置，每个固定杆的顶部与其对应的抓取部相铰接，所述滑块穿设在两个丝杠上并与两个丝杠滑动配合，所述滑块的两端分别铰接有一个连接杆，连接杆与弹性支杆一一对应设置，每个连接杆与其对应弹性支杆的下端相铰接，该弹性支杆的上端铰接在其靠近的固定杆所连接的抓取部上；

两个抓取部并列设置，每个抓取部包括连接手柄、第一位置抓块、弹性组件和第二位置抓块，每个固定杆顶部与其对应抓取部的连接手柄底部相铰接，该连接手柄的顶部固定连接有竖直设置的第二位置抓块，第二位置抓块的顶部加工有夹持用凸起，该第二位置抓块靠近另一个抓取部的一侧面通过弹性组件与第一位置抓块的外侧面相连接，该第一位置抓块的内侧面为夹持面。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、本发明设计合理且结构简单，通过一个电机驱动传动部件作出的一个动作可实现对目标物多个位置的抓取效果，有效提高对目标物的抓取质量且抓取效果稳定。

2、两个抓取部结构设置新颖，两个抓取部之间相互配合在电机的驱动下通过传动部件实现连续的抓取动作，首先两个第一位置抓块之间夹持，当两个第一位置抓块的夹持面接触到目标物的一个部位时，两个第二位置抓块在电机的驱动下继续相对运动，由于第一位置抓块位置不动使其与第二位置抓块之间的弹性组件被压缩，直至两个第二位置抓块夹持住目标物的另一个部位。由于弹性组件被压缩，不但有效缩短了第一位置抓块与其对应的第二位置抓块之间的行程，还缩短了两个第二位置抓块之间的行程。一个动作多个位置的夹持效果稳定且持久。

3、本发明适用范围广泛，不但能够对规则形状的物件实现抓取，还能够对异形物件实现成功抓取。通过样品试验得出，抓取异形物件的成功率达95％。

4、本发明制造成本低廉，制造成本在六千元至一万元之间，本发明适用普遍推广使用，尤其适合野外考察取样工作中。

附图说明

图1是本发明的主视结构剖面图；

图2是两个抓取部4的立体结构示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中所述手爪包括外壳1、电机2、传动部件和两个抓取部4；

所述电机2和传动部件均位于外壳1内，所述传动部件包括第一套齿轮副3-1、驱动齿轮连接轴3-2、主动齿轮3-3、滑块3-4、固定板3-9、两组第二套齿轮副3-5、两个丝杠3-6、两个连接杆3-7、两个弹性支杆3-8和两个固定杆3-10，所述电机2的输出轴通过第一套齿轮副3-1与驱动齿轮连接轴3-2的一端相连接，所述驱动齿轮连接轴3-2的另一端套装有主动齿轮3-3，所述主动齿轮3-3分别与并列设置的两组第二套齿轮副3-5相啮合，第二套齿轮副3-5与丝杠3-6一一对应设置，两个丝杠3-6并列设置，每个丝杠3-6的一端穿设在其对应的第二套齿轮副3-5上，每个丝杠3-6的另一端设置在固定板3-9的底面上，固定板3-9的顶面固定连接有两个竖直并列设置的固定杆3-10，固定杆3-10与抓取部4一一对应设置，每个固定杆3-10的顶部与其对应的抓取部4相铰接，所述滑块3-4穿设在两个丝杠3-6上并与两个丝杠3-6滑动配合，所述滑块3-4的两端分别铰接有一个连接杆3-7，连接杆3-7与弹性支杆3-8一一对应设置，每个连接杆3-7与其对应弹性支杆3-8的下端相铰接，该弹性支杆3-8的上端铰接在其靠近的固定杆3-10所连接的抓取部4上；

两个抓取部4并列设置，每个抓取部4包括连接手柄4-1、第一位置抓块4-2、弹性组件4-3和第二位置抓块4-4，每个固定杆3-10顶部与其对应抓取部4的连接手柄4-1底部相铰接，该连接手柄4-1的顶部固定连接有竖直设置的第二位置抓块4-4，第二位置抓块4-4的顶部加工有夹持用凸起，该第二位置抓块4-4靠近另一个抓取部4的一侧面通过弹性组件4-3与第一位置抓块4-2的外侧面相连接，该第一位置抓块4-2的内侧面为夹持面。

本发明的连接杆3-7由第一组成杆和第二组成杆组成，连接杆3-7倾斜设置，第一组成杆在第二组成杆的上方，所述第一组成杆和第二组成杆之间相铰接，第一组成杆的上端位置固定且能转动，第一组成杆的下端和第二组成杆的上端通过转轴相铰接，该连接杆3-7对应的弹性支杆3-8的下端套装在转轴上，第二组成杆的下端铰接在滑块3-4的一端。本发明中弹性支杆3-8与抓取部4也是一一对应设置，每个弹性支杆3-8的上端铰接其对应的抓取部4上。

本发明是针对野外样品试验瓶进行设计，该样品试验瓶为一种异形物件，两个第一位置抓块4-2之间夹持试验瓶的凸起端，如棉签或瓶塞部分，第二位置抓块4-4用于夹持试验瓶的瓶体，双位置的夹持效果稳定且持久。同时也表明两个第一位置抓块4-2之间的夹持距离小于第二位置抓块4-4之间的夹持距离。

本发明是根据计算机程序命令进行夹取工作的，本发明还配置有传感器，设置在外壳1内并通过电机2驱动，该传感器的设置目的是为了两个第一位置抓块4-2夹紧目标物时，传感器控制两个第一位置抓块4-2停止进一步夹紧，更加有利于保护目标物免于破损。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中第二位置抓块4-4靠近另一个抓取部4的一侧面沿其长度方向加工有凹槽，该第二位置抓块4-4对应的弹性组件4-3和第一位置抓块4-2均设置在凹槽内。本实施方式中凹槽的设置是为了更加有效地缩短第二位置抓块4-4与第一位置抓块4-2之间的行程。该第二位置抓块4-4对应的弹性组件4-3和第一位置抓块4-2指的是处于同一抓取部4的第一位置抓块4-2、弹性组件4-3和第二位置抓块4-4。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中每个弹性支杆3-8的上端铰接在其靠近固定杆3-10所连接的连接手柄4-1上。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述滑块3-4和固定板3-9之间设置有弹性块。弹性块的设置是控制并限定滑块3-4的运动行程。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中弹性组件4-3由多个弹簧并列构成，每个弹簧的的轴向方向与第二位置抓块4-4的长度方向相垂直。通过样品试验得出，弹簧的数量设置为三个时，被压缩时效果最佳，不但有效实现缩短第二位置抓块4-4和第一位置抓块4-2之间的行程，同时还能够使第二位置抓块4-4和第一位置抓块4-2之间行程稳定缩短，有效避免二者发生偏摆的现象。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中弹性支杆3-8包括上组成杆、弹性件和下组成杆，所述上组成杆通过弹性件与下组成杆固定连接，所述上组成杆的上端铰接在其靠近固定杆3-10所连接的抓取部4上，所述下组成杆的下端铰接在其对应的连接杆3-7上。弹性支杆3-8的结构设计是为了增强其弹性，有效增强本发明的灵活性。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中每个第一位置抓块4-2的夹持面上粘接有一个橡胶片。橡胶片设置实现本发明的柔性夹持效果，有利于保护目标物的外形。同理，每个第二位置抓块4-4的夹持面也可设置有橡胶片。

本发明能够实现柔性抓取，柔性抓取的过程为第一位置抓块4-2与目标物的接触面为柔性接触，当发明作抓取动作时，两个第一位置抓块4-2中其中一个先碰触到目标物，对应的该第一位置抓块4-2内部弹簧进行压缩，第一位置抓块4-2继续向中心移动直至另一个第一位置抓块4-2接触到目标物，完成第一位置抓取动作。当发明需要抓取的目标物的形状为不规则物体或者目标物不在手爪中心而是偏心时，柔性连接的第一位置抓块4-2会因为目标物的形状或位置调整三个弹簧不同的压缩状态从而能够适应目标物完成更好的抓取动作。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或六相同。

工作过程

结合说明书附图1至2具体介绍本发明的工作过程：

电机2输出动力至第一套齿轮副3-1，动力通过驱动齿轮连接轴3-2传递至主动齿轮3-3，主动齿轮3-3由于分别与两组第二套齿轮副3-5相啮合，即将动力传递至两个丝杠3-6，两个丝杠3-6旋转使滑块3-4做上下运动，当本发明实现抓取动作时，滑块3-4向下运动，使每个连接杆3-7下移，带动该连接杆3-7对应的弹性支杆3-8向上移动，由于两个固定杆3-10位置不动，使每个固定杆3-10所连接的连接手柄4-1以与该固定杆3-10的连接端为转动中心在弹性支杆3-8上移的作用下沿转动中心转动，即两个连接手柄4-1相互接近，通过两个第一位置抓块4-2实现对目标物一个部位的抓取，当两个第一位置抓块4-2均与目标物接触时，即完成第一个夹持动作，此时电机2继续输出动力，每个抓取部4的第二位置抓块4-4继续向目标物移动从而使该抓取部4内的弹性组件4-3被压缩，直至第二位置抓块4-4接触目标物另一个部位，即第二个抓取动作完成。松开目标物的过程为上述过程的逆过程。

Claims (7)

1.一种双位置抓取的手爪，其特征在于：所述手爪包括外壳(1)、电机(2)、传动部件和两个抓取部(4)；

所述电机(2)和传动部件均位于外壳(1)内，所述传动部件包括第一套齿轮副(3-1)、驱动齿轮连接轴(3-2)、主动齿轮(3-3)、滑块(3-4)、固定板(3-9)、两组第二套齿轮副(3-5)、两个丝杠(3-6)、两个连接杆(3-7)、两个弹性支杆(3-8)和两个固定杆(3-10)，所述电机(2)的输出轴通过第一套齿轮副(3-1)与驱动齿轮连接轴(3-2)的一端相连接，所述驱动齿轮连接轴(3-2)的另一端套装有主动齿轮(3-3)，所述主动齿轮(3-3)分别与并列设置的两组第二套齿轮副(3-5)相啮合，第二套齿轮副(3-5)与丝杠(3-6)一一对应设置，两个丝杠(3-6)并列设置，每个丝杠(3-6)的一端穿设在其对应的第二套齿轮副(3-5)上，每个丝杠(3-6)的另一端设置在固定板(3-9)的底面上，固定板(3-9)的顶面固定连接有两个竖直并列设置的固定杆(3-10)，固定杆(3-10)与抓取部(4)一一对应设置，每个固定杆(3-10)的顶部与其对应的抓取部(4)相铰接，所述滑块(3-4)穿设在两个丝杠(3-6)上并与两个丝杠(3-6)滑动配合，所述滑块(3-4)的两端分别铰接有一个连接杆(3-7)，连接杆(3-7)与弹性支杆(3-8)一一对应设置，每个连接杆(3-7)与其对应弹性支杆(3-8)的下端相铰接，该弹性支杆(3-8)的上端铰接在其靠近的固定杆(3-10)所连接的抓取部(4)上；

两个抓取部(4)并列设置，每个抓取部(4)包括连接手柄(4-1)、第一位置抓块(4-2)、弹性组件(4-3)和第二位置抓块(4-4)，每个固定杆(3-10)顶部与其对应抓取部(4)的连接手柄(4-1)底部相铰接，该连接手柄(4-1)的顶部固定连接有竖直设置的第二位置抓块(4-4)，第二位置抓块(4-4)的顶部加工有夹持用凸起，该第二位置抓块(4-4)靠近另一个抓取部(4)的一侧面通过弹性组件(4-3)与第一位置抓块(4-2)的外侧面相连接，该第一位置抓块(4-2)的内侧面为夹持面。

2.根据权利要求1所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：第二位置抓块(4-4)靠近另一个抓取部(4)的一侧面沿其长度方向加工有凹槽，该第二位置抓块(4-4)对应的弹性组件(4-3)和第一位置抓块(4-2)均设置在凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：每个弹性支杆(3-8)的上端铰接在其靠近固定杆(3-10)所连接的连接手柄(4-1)上。

4.根据权利要求3所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：所述滑块(3-4)和固定板(3-9)之间设置有弹性块。

5.根据权利要求4所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：弹性组件(4-3)由多个弹簧并列构成，每个弹簧的的轴向方向与第二位置抓块(4-4)的长度方向相垂直。

6.根据权利要求5所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：弹性支杆(3-8)包括上组成杆、弹性件和下组成杆，所述上组成杆通过弹性件与下组成杆固定连接，所述上组成杆的上端铰接在其靠近固定杆(3-10)所连接的抓取部(4)上，所述下组成杆的下端铰接在其对应的连接杆(3-7)上。

7.根据权利要求1或6所述的一种双位置抓取的手爪，其特征在于：每个第一位置抓块(4-2)的夹持面上粘接有一个橡胶片。