CN106586826B8 - 一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗，包括四自由度并联机构、固定板、四个电动滑轨和四个机械爪，四自由度并联机构位于固定板正上方，且四自由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连接，固定板呈方形结构，四个电动滑轨分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动滑轨与固定板固连，四个机械爪分别安装在四个电动滑轨正下方。本发明通过控制移动滑块在导向滑轨上的来回往复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构在空间内可实现一平移三转动共四自由度运动，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

Description

一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗

技术领域

[0001]本发明涉及抓取设备领域，特别涉及一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓 斗。

背景技术

[0002]抓斗是以抓取泥沙石子及各种散装货物能启闭的斗，即是一种主要靠左右两个组 合斗或多个颚板的开合抓取和卸出散状物料的吊具，抓斗按照形状分类可分为贝形抓斗和 桔瓣抓斗，前者由两个完整的铲斗组成，后者由三个或三个以上的颚板组成;按照驱动方式 可分为液压式抓斗和机械式抓斗两大类。

[0003]随着现代物流的发展，货物的运输越来越发达，现在货物多采用箱体进行装载，对 于大型货物设备则采用集装箱装载，因此，在港口码头、运输车站和一些自贸区等地，箱体 搬运每天都不在少数，目前对小箱体搬运则采用的是人工搬运，大箱体搬运多采用叉车，集 装箱搬运采用的是抓斗和吊车，现有的箱体搬运起吊并无专业抓斗，普遍采用的是爪式抓 斗，此种抓斗对箱体外侧损害很大，有时甚至破坏箱体内部物品，同时抓斗是在起吊机配合 下进行箱体搬运的，因此，在抓斗搬运箱体的时候极易产生抖动和颠簸，容易对箱体内的物 品造成损坏。鉴于此，本发明提供了一种可减震的箱体专用抓取设备，即一种基于并联机构 的四自由度自稳箱体抓斗。

发明内容

[0004]为了解决上述问题，本发明提供一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗，其 通过控制移动滑块在导向滑轨上的来回往复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构在空间内可实现一平移三转动共四自由度运动，增加了本发 明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种基于并联机构的四自 由度自稳箱体抓斗，包括四自由度并联机构、固定板、四个电动滑轨和四个机械爪，所述的 四自由度并联机构位于固定板正上方，且四自由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连 接;所述的固定板呈方形结构，四个电动滑轨分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动 滑轨与固定板固连;所述的四个机械爪分别安装在四个电动滑轨正下方。

[0006] 作为本发明的进一步改进，所述的四自由度并联机构包括动平台、定平台、支撑 杆、万向节、移动滑块和导向滑轨;所述的动平台呈圆形结构，定平台呈矩形结构，支撑杆、 移动滑块和导向滑轨的数量均为四，万向节的数量为八；四根所述支撑杆位于动平台和定 平台之间，且四根支撑杆分别布置动平台四侧，支撑杆一端通过万向节与动平台底端面相 连接，支撑杆另一端通过万向节与移动滑块相连接；四个所述导向滑轨分别沿定平台的中 心轴线固定在定平台的前后两侧，移动滑块安装在导向滑轨上，通过控制移动滑块在导向 滑轨上的来回往复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机 构在空间内可实现一平移三转动共四自由度运动。

[0007]作为本发明的进一步改进，所述的机械爪包括移动滑块、上夹套、下夹套、伸缩杆、 上耳座、下耳座和液压缸;所述的移动滑块固定在上夹套顶端处，移动滑块上开设有安装耳 孔;所述的上夹套底端与下夹套顶端之间通过伸缩杆相连接;所述的上夹套呈三角状立柱 结构，上夹套两侧壁上均匀开设有上圆形通孔，上夹套底端顶角处设置有上套筒，且上套筒 内径略大于伸缩杆外径;所述的下夹套也呈三角状立柱结构，下夹套两侧壁上均匀开设有 下圆形通孔，下夹套顶端顶角处设置有下套筒，且下套筒内径略大于伸缩杆外径，下夹套底 端设置有铲耳，铲耳呈扇形结构，铲耳前端口处设置有倾斜度;所述的上耳座固定在上夹套 底端的外侧壁上，下耳座固定在下夹套顶端的外侧壁上，上耳座和下耳座均为Q型结构，液 压缸位于上耳座和下耳座之间，且液压缸底端与上耳座相固定，液压缸顶端与下耳座相连 接。

[0008]使用时，首先正向启动电动滑轨，通过电动滑轨带动四个机械爪同时向外伸展;然 后正向启动液压缸，通过液压缸的伸展带动下夹套的垂直向下运动，且同时实现整个机械 爪的旋转变向运动，使得四个机械爪正好贴靠箱体的四个拐角，当下夹套底端的铲耳到达 箱体底部的时候，再反向启动电动滑轨，通过电动滑轨带动四个机械爪同时向内收缩，当上 夹套内侧壁和下夹套内侧壁与箱体拐角处的两外侧壁接触时停止电动滑轨，实现对箱体四 侧的固定，再反向启动液压缸，通过液压缸的收缩带动下夹套的垂直向上运动，当上夹套顶 端内侧面和下夹套底端内侧面分别与箱体的上下面接触时停止液压缸，从而实现对箱体的 上下端的固定，通过吊车起吊固定板就能实现对箱体的起吊和搬运了。在起吊搬运过程中， 其通过控制移动滑块在导向滑轨上的来回往复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构1在空间内可实现一平移三转动共四自由度运动，增加了本发 明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

[0009]作为本发明的进一步改进，所述的支撑杆材质为不锈钢材料，采用不锈钢材质的 支撑杆可避免生锈问题。

[0010]作为本发明的进一步改进，所述的导向滑轨两端分别设置有限位挡板，通过在导 向滑轨两端设置限位挡板防止了移动滑块在导向滑轨上来回往复移动时出现脱离导向滑 轨的现象。

[0011]本发明的有益效果:一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗具有结构紧凑、 操作便捷和制作成本低等特点，与现有技术相比，其通过控制移动滑块在导向滑轨上的来 回往复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构在空间内 可实现一平移三转动共四自由度运动，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬 运起吊过程中的抖动性问题。

附图说明

[0012] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

[0013] 图1是本发明的立体结构示意图；

[0014] 图2是本发明固定板、四个电动滑轨和四个机械爪的配合示意图；

[0015] 图3是本发明机械爪的立体结构示意图；

[0016]图4是本发明四自由度并联机构的立体结构示意图。 具体实施例

[0017]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及 实施例中的特征可以相互结合。

[0018]如图1、图2、图3和图4所示，一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗，包括四 自由度并联机构1、固定板2、四个电动滑轨3和四个机械爪4，所述的四自由度并联机构1位 于固定板2正上方，且四自由度并联机构1与固定板2之间采用螺栓进行连接;所述的固定板 2呈方形结构，四个电动滑轨3分别位于固定板2的四个顶角平分线上，且电动滑轨3与固定 板2固连;所述的四个机械爪4分别安装在四个电动滑轨3正下方。

[0019]如图4所示，所述的四自由度并联机构1包括动平台12、定平台11、支撑杆13、万向 节14、移动滑块15和导向滑轨16;所述的动平台12呈圆形结构，定平台11呈矩形结构，支撑 杆I3、移动滑块15和导向滑轨16的数量均为四，万向节14的数量为八;四根所述支撑杆13位 于动平台12和定平台11之间，且四根支撑杆13分别布置动平台12四侧，支撑杆13—端通过 万向节14与动平台12底端面相连接，支撑杆13另一端通过万向节14与移动滑块15相连接； 四个所述导向滑轨16分别沿定平台11的中心轴线固定在定平台11的前后两侧，移动滑块15 安装在导向滑轨16上，通过控制移动滑块15在导向滑轨16上的来回往复运动来实现本发明 的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构1在空间内可实现一平移三转动共四 自由度运动。

[0020]如图2和图3所示，所述的机械爪4包括移动滑块41、上夹套42、下夹套43、伸缩杆 44、上耳座45、下耳座46和液压缸47;所述的移动滑块41固定在上夹套42顶端处，移动滑块 41上开设有安装耳孔;所述的上夹套42底端与下夹套43顶端之间通过伸缩杆44相连接;所 述的上夹套42呈三角状立柱结构，上夹套42两侧壁上均匀开设有上圆形通孔，上夹套42底 端顶角处设置有上套筒，且上套筒内径略大于伸缩杆44外径;所述的下夹套43也呈三角状 立柱结构，下夹套43两侧壁上均匀开设有下圆形通孔，下夹套43顶端顶角处设置有下套筒， 且下套筒内径略大于伸缩杆44外径，下夹套43底端设置有铲耳，铲耳呈扇形结构，铲耳前端 口处设置有倾斜度;所述的上耳座45固定在上夹套42底端的外侧壁上，下耳座46固定在下 夹套43顶端的外侧壁上，上耳座45和下耳座46均为Q型结构，液压缸47位于上耳座45和下 耳座46之间，且液压缸47底端与上耳座45相固定，液压缸47顶端与下耳座46相连接。

[0021]如图4所示，所述的支撑杆13材质为不锈钢材料，采用不锈钢材质的支撑杆13可避 免生镑问题。

[0022]如图4所示，所述的导向滑轨16两端分别设置有限位挡板，通过在导向滑轨16两端 设置限位挡板防止了移动滑块15在导向滑轨6上来回往复移动时出现脱离导向滑轨16的现 象。

[0023]使用时，首先正向启动电动滑轨3，通过电动滑轨3带动四个机械爪4同时向外伸 展;然后正向启动液压缸47,通过液压缸47的伸展带动下夹套43的垂直向下运动，且同时实 现整个机械爪4的旋转变向运动，使得四个机械爪4正好贴靠箱体的四个拐角，当下夹套43 底端的铲耳到达箱体底部的时候，再反向启动电动滑轨3，通过电动滑轨3带动四个机械爪4 同时向内收缩，当上夹套42内侧壁和下夹套43内侧壁与箱体拐角处的两外侧壁接触时停止 电动滑轨3，实现对箱体四侧的固定，再反向启动液压缸47，通过液压缸47的收缩带动下夹 套的垂直向上运动，当上夹套42顶端内侧面和下夹套43底端内侧面分别与箱体的上下面接 触时停止液压缸4了，从而实现对箱体的上下端的固定，通过吊车起吊固定板2就能实现对箱 体的起吊和搬运了；在起吊搬运过程中，其通过控制移动滑块15在导向滑轨16上的来回往 复运动来实现本发明的空间运动状态，采用4-CRC模式的四自由度并联机构1在空间内可实 现一平移三转动共四自由度运动，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起 吊过程中的抖动性问题。

[0024]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的 原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改 进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物 界定。

Claims (1)

1. 一种基于并联机构的四自由度自稳箱体抓斗，包括四自由度并联机构、固定板、四个 电动滑轨和四个机械爪，其特征在于:所述的四自由度并联机构位于固定板正上方，且四自 由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连接;所述的固定板呈方形结构，四个电动滑轨 分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动滑轨与固定板固连;所述的四个机械爪分别 安装在四个电动滑轨正下方;其中： 所述的四自由度并联机构包括动平台、定平台、支撑杆、万向节、移动滑块和导向滑轨； 所述的动平台呈圆形结构，定平台呈矩形结构，支撑杆、移动滑块和导向滑轨的数量均为 四，万向节的数量为八;四根所述支撑杆位于动平台和定平台之间，且四根支撑杆分别布置 动平台四侧，支撑杆一端通过万向节与动平台底端面相连接，支撑杆另一端通过万向节与 移动滑块相连接；四个所述导向滑轨分别沿定平台的中心轴线固定在定平台的前后两侧， 移动滑块安装在导向滑轨上； 所述的机械爪包括移动滑块、上夹套、下夹套、伸缩杆、上耳座、下耳座和液压缸;所述 的移动滑块固定在上夹套顶端处，移动滑块上开设有安装耳孔;所述的上夹套底端与下夹 套顶端之间通过伸缩杆相连接;所述的上夹套呈三角状立柱结构，上夹套两侧壁上均匀开 设有上圆形通孔，上夹套底端顶角处设置有上套筒，且上套筒内径略大于伸缩杆外径;所述 的下夹套也呈三角状立柱结构，下夹套两侧壁上均匀开设有下圆形通孔，下夹套顶端顶角 处设置有下套筒，且下套筒内径略大于伸缩杆外径，下夹套底端设置有铲耳，铲耳呈扇形结 构，铲耳前端口处设置有倾斜度;所述的上耳座固定在上夹套底端的外侧壁上，下耳座固定 在下夹套顶端的外侧壁上，上耳座和下耳座均为D型结构，液压缸位于上耳座和下耳座之 间，且液压缸底端与上耳座相固定，液压缸顶端与下耳座相连接； 使用时，首先正向启动电动滑轨，通过电动滑轨带动四个机械爪同时向外伸展;然后正 向启动液压缸，通过液压缸的伸展带动下夹套的垂直向下运动，且同时实现整个机械爪的 旋转变向运动，使得四个机械爪正好贴靠箱体的四个拐角，当下夹套底端的铲耳到达箱体 底部的时候，再反向启动电动滑轨，通过电动滑轨带动四个机械爪同时向内收缩，当上夹套 内侧壁和下夹套内侧壁与箱体拐角处的两外侧壁接触时停止电动滑轨，实现对箱体四侧的 固定，再反向启动液压缸，通过液压缸的收缩带动下夹套的垂直向上运动，当上夹套顶端内 侧面和下夹套底端内侧面分别与箱体的上下面接触时停止液压缸，从而实现对箱体的上下 端的固定； 所述的支撑杆材质为不锈钢材料； 所述的导向滑轨两端分别设置有限位挡板。