CN107053202B - 一种多功能拆爆机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能拆爆机械手，包括手肘部、肘部舵机、左腕部舵机、钳手部、右腕部舵机、剪刀手部等，手肘部通过肘旋转销轴与肘部舵机转动连接，肘部舵机与肘部连接板固定连接并固定于肘部基座上，手肘部的一端与左腕部舵机固定连接，并通过左腕部舵机与钳手部转动连接，手肘部的另一端与右腕部舵机固定连接，并通过右腕部舵机与剪刀手部转动连接，钳手部和剪刀手部分别设有舵机控制钳口和剪刀口的开闭，整个机械手为五自由度设计，用以实现爆炸物引线的分离、取、拉、扭、切、割、锯、剪。本发明结构简单，功能众多，使用方便，可广泛用作拆爆除险装置的遥控机械手。

Description

一种多功能拆爆机械手
技术领域
本发明涉及拆爆除险机械手装备领域，具体涉及到一种多功能拆爆机械手，用作拆爆除险装置的遥控机械手。
背景技术
目前，废旧炮弹、危险易燃易爆物品、恐怖装置以及人难以触及的物品的拆除、破解，一般由专业拆爆人员或防爆专家实地勘察，然后用人工拆除，或者依赖于行走机器人，在人力辅助操纵下，在半自动化状态下完成的。如果是用人工完成，危险性很大，特别是面对一些自制爆炸装置或未知的炸弹的时候，稍有不慎就可能导致人员伤亡和财产损失。但是借助于机器人或通过遥控装置遥控拆爆机械手，可有效降低拆爆除险过程中的人身伤害。对于有引线的爆炸物的拆解，还需要有操控方便、精巧灵便的拆爆机械手。市面上虽然有一些排爆机器人，但这类机器人体积庞大，造价高，实用性受到一定的影响，特别是在操控方便、精巧灵便等方面还有待提高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是：克服现有技术之不足，提供一种可以方便使用的多功能拆爆机械手，用作拆爆除险装置的遥控机械手，其结构紧凑，简单易学，能实现精准操控，灵活性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能拆爆机械手，包括手肘部、肘部舵机、左腕部舵机、钳手部、右腕部舵机、剪刀手部，其特征是：手肘部通过肘旋转销轴与肘部舵机转动连接，肘部舵机与肘部连接板固定连接并通过肘部连接板固定于肘部基座上，在肘部舵机的驱动下，手肘部可绕肘旋转销轴360度旋转；手肘部的一端与左腕部舵机固定连接，并通过左腕部舵机与钳手部转动连接，在左腕部舵机的驱动下，钳手部可绕左腕部舵机的旋转轴轴线360度旋转；手肘部的另一端与右腕部舵机固定连接，并通过右腕部舵机与剪刀手部转动连接，在右腕部舵机的驱动下，剪刀手部可绕右腕部舵机的旋转轴轴线360度旋转。
进一步地，所述的钳手部由钳手部连接板、左钳销轴、右钳、左钳、钳手部舵机组成一个整体，钳手部连接板的一面与左腕部舵机的旋转轴端部固定连接，钳手部连接板的另一面呈T形设置，钳手部舵机的安装面与T形的一侧固定连接，而钳手部舵机的旋转轴从T形伸出后与右钳固定连接，左钳通过左钳销轴与钳手部连接板T形的另一侧转动连接，右钳的端部上还设有右钳齿部，左钳的端部上也设有左钳齿部，右钳齿部与左钳齿部通过齿部轮齿啮合连接，当钳手部舵机驱动其旋转轴带动右钳转动时，在右钳齿部与左钳齿部啮合传动下，左钳也会随右钳的转动绕左钳销轴反向转动，从而达到钳口张开或闭合的目的。
进一步地，所述的剪刀手部由剪刀手部连接板、左剪刀销轴、左剪刀、右剪刀、剪刀手部舵机组成一个整体，剪刀手部连接板的一面与右腕部舵机的旋转轴端部固定连接，剪刀手部连接板的另一面呈T形设置，剪刀手部舵机的安装面与T形的一侧固定连接，而剪刀手部舵机的旋转轴从T形伸出后与右剪刀固定连接，左剪刀通过左剪刀销轴与剪刀手部连接板T形的另一侧转动连接，左剪刀的端部上还设有左剪刀齿部，右剪刀的端部上也设有右剪刀齿部，左剪刀齿部与右剪刀齿部通过齿部轮齿啮合连接，当剪刀手部舵机驱动其旋转轴带动右剪刀转动时，在右剪刀齿部与左剪刀齿部啮合传动下，左剪刀也会随右剪刀的转动绕左剪刀销轴反向转动，从而达到剪刀口张开或闭合的目的。
进一步地，所述的右钳呈长条状，右钳的一端部设有包含多个轮齿的右钳齿部，另一端设有半径逐渐减小的右钳弧形卡口；所述的左钳与右钳的结构呈镜像设计，也呈长条状，左钳的一端部设有包含多个轮齿的左钳齿部，另一端设有半径逐渐减小的左钳弧形卡口；当钳口闭合后，右钳弧形卡口与左钳弧形卡口共同形成一个用于卡住爆炸物引线的卡口。
进一步地，所述的左剪刀呈长条状，左剪刀的一端部设有包含多个轮齿的左剪刀齿部，另一端设有锋利的左剪刀剪口；所述的右剪刀与左剪刀的结构呈镜像设计，也呈长条状，右剪刀的一端部设有包含多个轮齿的右剪刀齿部，另一端设有锋利的右剪刀剪口，右剪刀剪口上还设有布满整条刃口的锯齿形缺口；当剪口打开时，左剪刀剪口可用于完成爆炸物引线的割、切、插动作，右剪刀剪口可用于完成爆炸物引线的锯切动作，当左剪刀剪口与右剪刀剪口同时闭合，可用于完成爆炸物引线的剪断动作。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过其肘部基座，可以安装于现有的排爆机器人的手部末端，扩展和改进现有排爆机器人的功能；也可以安装在多旋翼飞行器等无人机上，使其可以代替人飞跃障碍，完成一些危险性的拆爆除险工作。
2、本发明具有两个工作部分——钳手部和剪刀手部，钳手部可以用于爆炸物引线的分离，爆炸物与周围物体的分离等功能，而剪刀手部可以用于爆炸物引线的剪断、锯切等功能，功能众多。
3、本发明的钳手部和剪刀手部可以实现360度旋转互换彼此的工作位置，钳手部可以实现360度旋转并且能任意定位于需要的工作位置，剪刀手部也可以实现360度旋转并且能任意定位于需要的工作位置，因此，本发明可以实现任意工作位置爆炸物引线的分离、钳剪等工作，工作范围广阔。
4、本发明的钳手部设有半径逐渐减小的左、右钳弧形卡口，能适用于不同直径的爆炸物引线，方便分离；剪刀手部设有锋利的左剪刀剪口，设有锋利的右剪刀剪口，右剪刀剪口上还设有布满整条刃口的锯齿形缺口，这样设计，便于完成爆炸物引线的割、切、插等动作，也能完成锯切动作，当左剪刀剪口与右剪刀剪口同时闭合，可用于完成爆炸物引线的剪断动作。
5、本发明所述的一种多功能拆爆机械手，整个机械手为五自由度设计，用以实现爆炸物引线的分离、取、拉、扭、切、割、锯、剪等功能，其结构紧凑，功能众多，使用方便，可广泛用作拆爆除险装置的遥控机械手。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意正视图。
图2是本发明的结构示意俯视图。
图3是本发明的剪刀手部放大示意图。
图4是本发明的钳手部放大示意图。
图5是本发明的剪刀手部和钳手部咬合结构示意图。
图6是本发明的钳手部咬合结构放大示意图。
图7是本发明的剪刀手部咬合结构放大示意图。
图中：1-手肘部；2-肘旋转销轴；3-肘部舵机；4-左腕部舵机；5-钳手部；6-肘部连接板；7-右腕部舵机；8-剪刀手部；9-爆炸物引线；51-钳手部连接板；52-左钳销轴；53-右钳；54-左钳；55-钳手部舵机；61-肘部基座；81-剪刀手部连接板；82-左剪刀销轴；83-左剪刀；84-右剪刀；85-剪刀手部舵机；531-右钳齿部；532-右钳弧形卡口；541-左钳齿部；542-左钳弧形卡口；831-左剪刀齿部；832-左剪刀剪口；841-右剪刀齿部；842-右剪刀剪口。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示，一种多功能拆爆机械手，包括手肘部（1）、肘部舵机（3）、左腕部舵机（4）、钳手部（5）、右腕部舵机（7）、剪刀手部（8），其特征是：手肘部（1）通过肘旋转销轴（2）与肘部舵机（3）转动连接，肘部舵机（3）与肘部连接板（6）固定连接并通过肘部连接板（6）固定于肘部基座（61）上，在肘部舵机（3）的驱动下，手肘部（1）可绕肘旋转销轴（2）360度旋转；手肘部（1）的一端与左腕部舵机（4）固定连接，并通过左腕部舵机（4）与钳手部（5）转动连接，在左腕部舵机（4）的驱动下，钳手部（5）可绕左腕部舵机（4）的旋转轴轴线360度旋转；手肘部（1）的另一端与右腕部舵机（7）固定连接，并通过右腕部舵机（7）与剪刀手部（8）转动连接，在右腕部舵机（7）的驱动下，剪刀手部（8）可绕右腕部舵机（7）的旋转轴轴线360度旋转。
如图1、图2、图4所示，所述的钳手部（5）由钳手部连接板（51）、左钳销轴（52）、右钳（53）、左钳（54）、钳手部舵机（55）组成一个整体，钳手部连接板（51）的一面与左腕部舵机（4）的旋转轴端部固定连接，钳手部连接板（51）的另一面呈T形设置，钳手部舵机（55）的安装面与T形的一侧固定连接，而钳手部舵机（55）的旋转轴从T形伸出后与右钳（53）固定连接，左钳（54）通过左钳销轴（52）与钳手部连接板（51）T形的另一侧转动连接，右钳（53）的端部上还设有右钳齿部（531），左钳（54）的端部上也设有左钳齿部（541），右钳齿部（531）与左钳齿部（541）通过齿部轮齿啮合连接，当钳手部舵机（55）驱动其旋转轴带动右钳（53）转动时，在右钳齿部（531）与左钳齿部（541）啮合传动下，左钳（54）也会随右钳（53）的转动绕左钳销轴（52）反向转动，从而达到钳口张开或闭合的目的。
如图1、图2、图3所示，所述的剪刀手部（8）由剪刀手部连接板（81）、左剪刀销轴（82）、左剪刀（83）、右剪刀（84）、剪刀手部舵机（85）组成一个整体，剪刀手部连接板（81）的一面与右腕部舵机（7）的旋转轴端部固定连接，剪刀手部连接板（81）的另一面呈T形设置，剪刀手部舵机（85）的安装面与T形的一侧固定连接，而剪刀手部舵机（85）的旋转轴从T形伸出后与右剪刀（84）固定连接，左剪刀（83）通过左剪刀销轴（82）与剪刀手部连接板（81）T形的另一侧转动连接，左剪刀（83）的端部上还设有左剪刀齿部（831），右剪刀（84）的端部上也设有右剪刀齿部（841），左剪刀齿部（831）与右剪刀齿部（841）通过齿部轮齿啮合连接，当剪刀手部舵机（85）驱动其旋转轴带动右剪刀（84）转动时，在右剪刀齿部（841）与左剪刀齿部（831）啮合传动下，左剪刀（83）也会随右剪刀（84）的转动绕左剪刀销轴（82）反向转动，从而达到剪刀口张开或闭合的目的。
如图4、图5、图6、图7所示，所述的右钳（53）呈长条状，右钳（53）的一端部设有包含多个轮齿的右钳齿部（531），另一端设有半径逐渐减小的右钳弧形卡口（532）；所述的左钳（54）与右钳（53）的结构呈镜像设计，也呈长条状，左钳（54）的一端部设有包含多个轮齿的左钳齿部（541），另一端设有半径逐渐减小的左钳弧形卡口（542）；当钳口闭合后，右钳弧形卡口（532）与左钳弧形卡口（542）共同形成一个用于卡住爆炸物引线（9）的卡口。
如图3、图5、图6、图7所示，所述的左剪刀（83）呈长条状，左剪刀（83）的一端部设有包含多个轮齿的左剪刀齿部（831），另一端设有锋利的左剪刀剪口（832）；所述的右剪刀（84）与左剪刀（83）的结构呈镜像设计，也呈长条状，右剪刀（84）的一端部设有包含多个轮齿的右剪刀齿部（841），另一端设有锋利的右剪刀剪口（842），右剪刀剪口（842）上还设有布满整条刃口的锯齿形缺口；当剪口打开时，左剪刀剪口（832）可用于完成爆炸物引线（9）的割、切、插动作，右剪刀剪口（842）可用于完成爆炸物引线（9）的锯切动作，当左剪刀剪口（832）与右剪刀剪口（842）同时闭合，可用于完成爆炸物引线（9）的剪断动作。
本发明的使用方法是：使用时，先通过其肘部基座，将多功能拆爆机械手安装于现有的排爆机器人的手部末端，也可以安装在多旋翼飞行器等无人机上；然后，调节肘部舵机旋转手肘部，根据拆爆除险使用需要，选择合适位置的钳手部，将钳手部置于爆炸物引线前，利用左腕部舵机调节钳手部的合理位置，然后操纵钳手部舵机利用右钳和左钳将爆炸物引线分离，将需要剪断的线分离出来；接着，调节肘部舵机旋转手肘部，根据拆爆除险使用需要，选择合适位置的剪刀手部，将剪刀手部置于爆炸物引线前，操纵剪刀手部舵机驱动左剪刀和右剪刀的剪刀口张开或闭合，将需要剪断的爆炸物引线剪断。另外，本发明的钳手部设有半径逐渐减小的左钳弧形卡口和右钳弧形卡口，两者闭合时，可形成不同直径的卡口，用于适应不同直径的爆炸物引线；本发明的剪刀手部设有锋利的左剪刀剪口、右剪刀剪口，右剪刀剪口上还设有布满整条刃口的锯齿形缺口，当剪口打开时，左剪刀剪口可用于完成爆炸物引线的割、切、插动作，右剪刀剪口可用于完成爆炸物引线的锯切动作，当左剪刀剪口与右剪刀剪口同时闭合，可用于完成爆炸物引线的剪断动作。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多功能拆爆机械手，包括手肘部(1)、肘部舵机(3)、左腕部舵机(4)、钳手部(5)、右腕部舵机(7)、剪刀手部(8)，其特征是：手肘部(1)通过肘旋转销轴(2)与肘部舵机(3)转动连接，肘部舵机(3)与肘部连接板(6)固定连接并通过肘部连接板(6)固定于肘部基座(61)上，在肘部舵机(3)的驱动下，手肘部(1)可绕肘旋转销轴(2)360度旋转；手肘部(1)的一端与左腕部舵机(4)固定连接，并通过左腕部舵机(4)与钳手部(5)转动连接，在左腕部舵机(4)的驱动下，钳手部(5)可绕左腕部舵机(4)的旋转轴轴线360度旋转；手肘部(1)的另一端与右腕部舵机(7)固定连接，并通过右腕部舵机(7)与剪刀手部(8)转动连接，在右腕部舵机(7)的驱动下，剪刀手部(8)可绕右腕部舵机(7)的旋转轴轴线360度旋转；钳手部(5)由钳手部连接板(51)、左钳销轴(52)、右钳(53)、左钳(54)、钳手部舵机(55)组成一个整体，钳手部连接板(51)的一面与左腕部舵机(4)的旋转轴端部固定连接，钳手部连接板(51)的另一面呈T形设置，钳手部舵机(55)的安装面与T形的一侧固定连接，而钳手部舵机(55)的旋转轴从T形伸出后与右钳(53)固定连接，左钳(54)通过左钳销轴(52)与钳手部连接板(51)T形的另一侧转动连接，右钳(53)的端部上还设有右钳齿部(531)，左钳(54)的端部上也设有左钳齿部(541)，右钳齿部(531)与左钳齿部(541)通过齿部轮齿啮合连接，当钳手部舵机(55)驱动其旋转轴带动右钳(53)转动时，在右钳齿部(531)与左钳齿部(541)啮合传动下，左钳(54)也会随右钳(53)的转动绕左钳销轴(52)反向转动，从而达到钳口张开或闭合的目的；剪刀手部(8)由剪刀手部连接板(81)、左剪刀销轴(82)、左剪刀(83)、右剪刀(84)、剪刀手部舵机(85)组成一个整体，剪刀手部连接板(81)的一面与右腕部舵机(7)的旋转轴端部固定连接，剪刀手部连接板(81)的另一面呈T形设置，剪刀手部舵机(85)的安装面与T形的一侧固定连接，而剪刀手部舵机(85)的旋转轴从T形伸出后与右剪刀(84)固定连接，左剪刀(83)通过左剪刀销轴(82)与剪刀手部连接板(81)T形的另一侧转动连接，左剪刀(83)的端部上还设有左剪刀齿部(831)，右剪刀(84)的端部上也设有右剪刀齿部(841)，左剪刀齿部(831)与右剪刀齿部(841)通过齿部轮齿啮合连接，当剪刀手部舵机(85)驱动其旋转轴带动右剪刀(84)转动时，在右剪刀齿部(841)与左剪刀齿部(831)啮合传动下，左剪刀(83)也会随右剪刀(84)的转动绕左剪刀销轴(82)反向转动，从而达到剪刀口张开或闭合的目的。
2.根据权利要求1所述的一种多功能拆爆机械手，其特征是：所述的右钳(53)呈长条状，右钳(53)的一端部设有包含多个轮齿的右钳齿部(531)，另一端设有半径逐渐减小的右钳弧形卡口(532)；所述的左钳(54)与右钳(53)的结构呈镜像设计，也呈长条状，左钳(54)的一端部设有包含多个轮齿的左钳齿部(541)，另一端设有半径逐渐减小的左钳弧形卡口(542)；当钳口闭合后，右钳弧形卡口(532)与左钳弧形卡口(542)共同形成一个用于卡住爆炸物引线(9)的卡口。
3.根据权利要求1所述的一种多功能拆爆机械手，其特征是：所述的左剪刀(83)呈长条状，左剪刀(83)的一端部设有包含多个轮齿的左剪刀齿部(831)，另一端设有锋利的左剪刀剪口(832)；所述的右剪刀(84)与左剪刀(83)的结构呈镜像设计，也呈长条状，右剪刀(84)的一端部设有包含多个轮齿的右剪刀齿部(841)，另一端设有锋利的右剪刀剪口(842)，右剪刀剪口(842)上还设有布满整条刃口的锯齿形缺口；当剪口打开时，左剪刀剪口(832)可用于完成爆炸物引线(9)的割、切、插动作，右剪刀剪口(842)可用于完成爆炸物引线(9)的锯切动作，当左剪刀剪口(832)与右剪刀剪口(842)同时闭合，可用于完成爆炸物引线(9)的剪断动作。
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