CN108098816B - 一种挖掘机器人用石块夹取装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于挖掘用辅助用具技术领域，公开了一种挖掘机器人用石块夹取装置，包括基座和支撑板；还包括夹取机构和调整机构，夹取机构包括中空的安装轴和转动辊；安装轴滑动连接在支撑板上，安装轴上设有第一通孔和第二通孔；安装轴设有两块挡板，两块挡板将安装轴分为负压腔和泄压腔；转动辊上连接四排连接杆，连接杆上设有工业真空吸盘；基座内设有空腔，空腔内设有电机、活塞桶和活塞，还包括依次铰接的第一支杆、第二支杆和第三支杆，电机上连接有转盘，第一支杆固定在转盘上，第三支杆铰接在活塞上；活塞桶上还设有进气口和出气口。本发明解决了现有技术一次只能夹取一块石块，导致石块夹取效率低的问题。

Description

一种挖掘机器人用石块夹取装置

技术领域

本发明属于挖掘用辅助用具领域，具体涉及一种挖掘机器人用石块夹取装置。

背景技术

石材是一种高档装饰材料，广泛应用在室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设领域。现目前市面上最常见的石材分为天然石和人造石。天然石，是指从天然岩体中开采出来的，并经加工成块状板状材料的总称。常见的天然石主要由花岗岩和大理石两种。由于石材的开采工程非常浩大，因此常使用功能挖掘机器人进行切割、夹取、打磨和搬运。

目前的挖掘机器人在工作时，通常是利用摆臂式机器人带动切割机在水平和竖直方向移动，将天然岩体切割成多层块状重叠的石块，再利用夹取装置进行夹取。现有的夹具只有一个夹爪，每一次只能夹取一块石块，导致石块的夹取效率低。

为解决上述技术问题，需要一种能一次夹取多块石块的挖掘机器人用石块夹取装置。

发明内容

本发明意在提供一种挖掘机器人用石块夹取装置，以解决现有技术一次只能夹取一块石块，导致石块夹取效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种挖掘机器人用石块夹取装置，包括安装在挖掘机器人上的基座，基座底部设有滚轮，基座上设有竖直的支撑板，支撑板上沿纵向设有滑槽；还包括夹取机构和调节夹取机构高度的调整机构，夹取机构包括中空的安装轴和转动连接在安装轴上的转动辊，安装轴滑动连接在滑槽内；安装轴上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔之间的圆心角为90°，且第二通孔位于安装轴的底部；安装轴内设有两块位于第一通孔和第二通孔之间的挡板，两块挡板将中空的安装轴分为与第一通孔连通的负压腔和与第二通孔连通的泄压腔；转动辊的外壁上均匀连接四根中空的连接杆，连接杆远离转动辊的一端上设有工业真空吸盘，工业真空吸盘的吸气口与连接杆连通，转动辊上设有与连接杆连通的气孔；基座内设有空腔，空腔内设有电机、活塞桶和滑动连接在活塞桶内的活塞，还包括依次铰接的第一支杆、第二支杆和第三支杆，电机上连接有转盘，第一支杆远离第二支杆的一端固定连接在转盘上，第三支杆远离第二支杆的一端铰接在活塞上；活塞桶上还设有进气口和出气口，进气口与负压腔之间连接有负压管，出气口上连接有出气管，且出气管远离出气口的一端贯穿基座位于基座外，负压管上设有进气单向阀，出气管设有出气单向阀；滑槽内还滑动连接有支撑杆，支撑杆的顶端与安装轴位于滑槽内的一端固定连接，调整机构安装在支撑杆的底端。

本方案技术特征的技术效果：

基座用于安装支撑板，支撑板用于支撑安装轴和转动辊，支撑板上设置的滑槽，能实现安装轴和支撑杆滑动；安装轴和支撑杆滑动能实现转动辊位置的调节，从而能实现吸盘的位置的调节。夹取机构用于夹取石块，调整机构用于调整夹取机构的位置。

工业真空吸盘用于吸附石块，实现石块的夹取，真空吸盘的吸气口与连接杆连通，能实现对工业真空吸盘的吸气。当工业真空吸盘吸取石块时，连接杆在石块的重力作用下下移，从而带动转动辊转动，使得下一排工业真空吸盘与岩石壁上的石块接触，进行下一次的拿取。

负压腔通过第一通孔与连接杆连通，在负压腔负压时能实现工业真空吸盘的负压，使得工业真空吸盘与石块间的空气被吸走，工业真空吸盘负压时会变短，再通过滚轮移动基座，拉动石块，从而将石块取下，并实现转动辊的转动。转动辊转动时，带动吸附有石块的工业真空吸盘会向下移动，使得吸附有石块的工业真空吸盘通过连接杆、第二通孔与泄压腔连通，泄压腔内的气体通过连接杆进入工业真空吸盘与石块之间，使得石块从真空吸盘上掉落至基座上，再对基座上的石块进行运输；通过工业真空吸盘能一次拿取多块石块。

电机带动转盘转动，转盘带动第一支杆做圆周运动。第一支杆、第二支杆、第三支杆和活塞形成以第一支杆为曲柄、第二支杆为连杆、第三支杆和活塞为滑块的曲柄滑块机构。根据曲柄滑块机构的运动特性，第一支杆做圆周运动带动活塞沿活塞桶的侧壁做往复直线运动，从而实现活塞桶的抽气和排气。活塞桶抽气时，通过负压管将负压腔内的气体和工业真空吸盘与石块间的空气吸入活塞桶内，实现工业真空吸盘对石块的拿取。当活塞桶排气时，活塞桶内的气体通过出气管流出，并喷至石块表面，将石块表面的灰尘吹走，便于工业真空吸盘吸取石块。

本方案的技术原理是：

第一支杆、第二支杆、第三支杆和活塞形成的以第一支杆为曲柄、第二支杆为连杆、第三支杆和活塞为滑块的曲柄滑块机构运动时，实现对工业真空吸盘的负压，实现将岩石壁上的石块拿取；同时在石块重力下连接杆带动转动辊转动，使得夹取有石块的下移，并使得工业真空吸盘与泄压腔连通，使得泄压腔内的气体进入工业真空吸盘与石块之间，使得石块从工业真空吸盘上落下，放置在基座上，再进行运输。

本方案能产生的技术效果是：

1、通过在转动辊上设置四排连接杆，并在连接杆上设置工业真空吸盘，通过每一排连接杆与工业真空吸盘接触，并进行负压，能实现对一整排石块的拿取，使得石块的夹取效率高；

2、连接杆在石块重力作用下，能实现转动辊的转动，从而使得第二排连接杆转动至与下一排石块接触，能实现在第一排石块放下的同时，拿取第二排石块，提高石块的夹取效率；

3、通过设置活塞桶和活塞，使得第一支杆、第二支杆和第三支管运动时，实现活塞的移动，实现对负压腔内的气体的抽出，实现对工业真空吸盘的负压，从而实现对石块的拿取；并且在活塞桶排气时，能够将气体喷至岩石壁上的石块的表面，对石块表面的灰尘进行吹撒，从而使得石块表面更光滑，使得工业真空吸盘将石块吸附更紧密。

以下是基于上述方案的优选方案：

优选方案一：基于基础方案，所述基座内还设有调整腔，调整腔位于空腔的上方；调整机构包括两根转轴和位于两根转轴之间的两块支板，转轴转动连接在调整腔的底部，且转轴贯穿调整腔，转轴的底端位于空腔内；所述电机为双轴电机，电机的其中一根输出轴上设有主动齿轮，两根转轴的底部均设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；转轴位于调整腔内的一端上均布有三个凸轮，凸轮包括凸起部和圆形部，相邻凸轮的凸起部的朝向相反；两块支板上沿纵向均布有三个横向槽，横向槽内滑动连接有支撑块，支撑块靠近转轴的一端上设有滑块，凸轮的外壁上设有与滑块配合的滑动槽；支撑杆的底部设有移动台；调整腔内移动台下方设有气缸。

工作原理及有益效果：

双轴电机转动时带动主动齿轮转动，主动齿轮转动是带动从动齿轮转动，从动齿轮转动带动转轴转动，转轴转动带动凸轮转动。凸轮转动时，支撑块上的滑块会沿着凸轮的滑动槽移动。当凸轮的凸起部与支撑块相抵时，支撑块滑至两块支板之间，对移动台进行支撑，从而实现移动台的支撑。

当凸轮转动至圆形部与支撑块相抵时，支撑块滑出两块支板之间，使得移动台的支撑力消失，使得支撑台下移，由于相邻凸轮的凸起部的朝向相反，因此下部的凸轮带动支撑块移动至两块支板之间，实现对移动台的支撑。

在双轴电机转动时，并配合转动辊的转动，实现移动台带动转动辊下移；当工业真空吸盘将一排石块吸走后，移动台带动转动辊下移，使得下一排工业真空吸盘与石块接触，进行下一排石块的夹取。当移动台移动至调整腔底部时，启动气缸，双轴电机持续转动，使得气缸推动移动台上移，并通过与凸轮转动配合，使得移动台穿过支撑块，并利用顶部的支撑块固定。

优选方案二：基于优选方案一，所述移动台的底部与调整腔的底部之间设有若干弹性件。弹性件能够对移动台进行缓冲，避免移动台在下落至支撑块上时与支撑块发生撞击，避免转动辊发生晃动，从而能保证夹取石块平稳。

优选方案三：基于优选方案二，所述支撑杆上基座与转动辊的底部之间设有承料台。承料台能与转动辊始终保持相等的间距，从而能使得每一次夹取石块后，能准确的落至承料台上，并且能避免石块在下落的过程中被摔碎。

优选方案四：基于优选方案三，所述承料台上设有传送带。传送带能对夹取的石块进行传送。

优选方案五：基于优选方案四，所述基座上靠近传送带出料端的一端设有倾斜的滑料板，滑料板的高端位于传送带出料端的下方。石块传送至出料端后，通过滑料板下滑，能实现对石块的收集。

附图说明

图1为本发明夹取机构的结构示意图；

图2为本发明调整机构的机构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：基座1、调整腔11、空腔12、支撑板2、夹取机构3、安装轴31、第一通孔311、第二通孔312、挡板313、转动辊32、连接杆33、工业真空吸盘34、调整机构4、支撑杆41、移动台42、支板43、横向槽431、转轴44、支撑块45、凸轮46、活塞桶5、活塞51、进气口511、出气口512、第一支杆6、第二支杆7、第三支杆8、承料台9、传送带91。

实施例基本如附图1所示：

一种挖掘机器人用石块夹取装置，包括基座1，基座1底部设有滚轮，基座1内设有调整腔11和空腔12，调整腔11位于空腔12的上方；基座1的上表面设有支撑板2，支撑板2上沿纵向设有滑槽。还包括夹取机构3和调整机构4，夹取机构3包括中空的安装轴31和转动连接在安装轴31上的转动辊32，安装轴31滑动连接在滑槽内，且安装轴31位于滑槽内的一端连接有支撑杆41，支撑杆41滑动连接在滑槽内。

如图2所示，支撑杆41的底部贯穿基座1的上表面位于调整腔11内，支撑杆41的底端连接有移动台42，支撑柱上转动辊32与基座1上表面之间设有承料台9。承料台9上设有传送带91，基座1的右端设有倾斜的滑料板，滑料板的左端高于右端，且滑料板的左端位于传送带91右端的下方。

安装轴31的左侧壁设有第一通孔311，下侧壁设有第二通孔312，第一通孔311与第二通孔312形成的圆心角呈90°。安装轴31内第一通孔311与第二通孔312之间设有两块挡板313，两块挡板313将中空的安装轴31分为左侧的负压腔和右侧的泄压腔。转动辊32的外壁均布有四排中空连接杆33，每排连接杆33包括五根连接杆33，可以根据实际需要进行增减，连接杆33远离转动辊32的一端均设有工业真空吸盘34，且工业真空吸盘34的吸气口与连接杆33连通。

空腔12内设有电机和活塞桶5，活塞桶5的左端密封，活塞桶5的右端敞开，活塞桶5内滑动连接有活塞51；活塞桶5的右端设有进气口511和出气口512，进气口511与负压腔之间设有负压管，出气口512上连接有出气管，出气管的左端贯穿基座1的左侧壁，负压管和出气管上均设有单向阀。电机为双轴电机，电机下方的输出轴上连接有转盘；空腔12内还设有依次铰接的第一支杆6、第二支杆7和第三支杆8，第一支杆6的右端连接在转盘上，第三支杆8的左端铰接在活塞51的左侧。

电机上方的输出轴上连接有主动齿轮，且主动齿轮与空腔12的顶部转动连接。调整机构4包括两根转轴44和位于两根转轴44之间的两块支板43，两根转轴44的底部贯穿调整腔11的底部位于空腔12内，且转轴44的底部设有与主动齿轮啮合的从动齿轮。转轴44位于调整腔11内的一端均布有三个凸轮46，凸轮46均包括凸起部和圆形部，顶部的凸轮46的凸起部相对设置，且同一根转轴44上相邻凸轮46的凸起部的朝向相反。

两块支板43上沿纵向均布有三个横向槽431，横向槽431内滑动连接有支撑块45，支撑块45靠近转轴44的一端上均设有滑块，凸轮46的外壁上设有与滑块配合的滑动槽，滑块滑动连接在滑动槽内。移动台42位于顶部的两块支撑块45上，且移动台42的底部与调整腔11的底部之间设有三个弹性件，弹性件为压缩弹簧、复位弹簧和橡胶圈中任意一种，本申请使用压缩弹簧；调整腔11内移动台42下方还设有气缸。

使用本实施例时，将位于转动辊32左侧的工业真空吸盘34与顶部的石块相贴，启动电机，电机带动转盘转动，从而带动第一支杆6转动，第一支杆6、第二支杆7、第三支杆8和活塞51形成以第一支杆6为曲柄、第三支杆8和活塞51为滑块的曲柄滑块机构。根据曲柄滑块机构的运动特性，使得活塞51沿着活塞桶5的侧壁做横向的往复移动，当活塞51向右移动时，通过负压管抽取负压腔和工业真空吸盘34与石块之间的空气，实现对工业真空吸盘34的负压，使得工业真空吸盘34吸取石块。

工业真空吸盘34负压时，配合滚轮带动基座1移动，拉动石块移动，当石块移出岩石壁时，在石块重力作用下，会带动转动辊32转动，使得吸取有石块的连接杆33移动至下方与基座1垂直，而上方的连接杆33移动至转动辊32的左侧。同时电机转动，通过主动齿轮和从动齿轮传动，使得转轴44转动，转轴44转动时，带动顶部的凸轮46转动，使得顶部的支撑块45滑动，从而使得移动台42的支撑力消失，移动台42带动转动辊32下移，并通过下方的支撑块45进行支撑；使得转动后的连接杆33上的工业真空吸盘34与下一排石块贴合。底部的连接杆33与第二通孔312连通，泄压腔内的气体进入连接杆33后，向工业真空吸盘34与石块之间充入气体，从而将石块卸下，并通过传送带91进行传输，当石块传输至右端时，通过滑料板滑下，再进行收集。

当移动台42移动至调整腔11底端时，支撑块45对于移动台42的支撑消失，使得移动台2底部与气缸接触，启动气缸，由于双核电机持续转动，使得凸轮46转动，当凸轮46带动支撑块45向靠近凸轮46方向移动时，气缸推动移动台42上移，当移动台42移动至调整腔11顶部是，上方的支撑块45对移动台42进行支撑，实现夹取机构3的复位。

本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：包括安装在挖掘机器人上的基座，基座底部设有滚轮，基座上设有竖直的支撑板，支撑板上沿纵向设有滑槽；还包括夹取机构和调节夹取机构高度的调整机构，夹取机构包括中空的安装轴和转动连接在安装轴上的转动辊，安装轴滑动连接在滑槽内；安装轴上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔之间的圆心角为90°，且第二通孔位于安装轴的底部；安装轴内设有两块位于第一通孔和第二通孔之间的挡板，两块挡板将中空的安装轴分为与第一通孔连通的负压腔和与第二通孔连通的泄压腔；转动辊的外壁上均匀连接四根中空的连接杆，连接杆远离转动辊的一端上设有工业真空吸盘，工业真空吸盘的吸气口与连接杆连通，转动辊上设有与连接杆连通的气孔；基座内设有空腔，空腔内设有电机、活塞桶和滑动连接在活塞桶内的活塞，还包括依次铰接的第一支杆、第二支杆和第三支杆，电机上连接有转盘，第一支杆远离第二支杆的一端固定连接在转盘上，第三支杆远离第二支杆的一端铰接在活塞上；活塞桶上还设有进气口和出气口，进气口与负压腔之间连接有负压管，出气口上连接有出气管，且出气管远离出气口的一端贯穿基座位于基座外，负压管上设有进气单向阀，出气管设有出气单向阀；滑槽内还滑动连接有支撑杆，支撑杆的顶端与安装轴位于滑槽内的一端固定连接，调整机构安装在支撑杆的底端。

2.根据权利要求1所述的挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：所述基座内还设有调整腔，调整腔位于空腔的上方；调整机构包括两根转轴和位于两根转轴之间的两块支板，转轴转动连接在调整腔的底部，且转轴贯穿调整腔，转轴的底端位于空腔内；所述电机为双轴电机，电机的其中一根输出轴上设有主动齿轮，两根转轴的底部均设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；转轴位于调整腔内的一端上均布有三个凸轮，凸轮包括凸起部和圆形部，相邻凸轮的凸起部的朝向相反；两块支板上沿纵向均布有三个横向槽，横向槽内滑动连接有支撑块，支撑块靠近转轴的一端上设有滑块，凸轮的外壁上设有与滑块配合的滑动槽；支撑杆的底部设有移动台。

3.根据权利要求2所述的挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：所述移动台的底部与调整腔的底部之间设有若干弹性件。

4.根据权利要求3所述的挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：所述支撑杆上基座与转动辊的底部之间设有承料台。

5.根据权利要求4所述的挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：所述承料台上设有传送带。

6.根据权利要求5所述的挖掘机器人用石块夹取装置，其特征在于：所述基座上靠近传送带出料端的一端设有倾斜的滑料板，滑料板的高端位于传送带出料端的下方。

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