CN109434860A - 一种开关柜面板开关操作的机械手爪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关柜面板开关操作的机械手爪，属于机器人操作技术领域。本发明包括执行夹趾系统、夹趾控制系统和支撑系统；所述支撑系统包括驱动螺杆和支撑架；执行夹趾系统包括夹趾、回转驱动环和驱动连杆，所述回转驱动环设在所述支撑架中间做回转运动，回转驱动环连接驱动连杆，驱动连杆的另一侧连接夹趾，所述夹趾套装在所述支撑架上做开合运动；夹趾控制系统包括控制杆和顶出手指，控制杆上设有驱动键，回转驱动环中心设有驱动键槽，控制杆穿过驱动螺杆和回转驱动环。本发明驱动顶出手指和夹趾运动，完成开关柜面板各种尺寸开关的操作，结构简单，操作方便。同时绝缘的设置，确保了系统的绝缘性以及开关柜操作的安全性。

Description

一种开关柜面板开关操作的机械手爪
技术领域
本发明属于机器人操作技术领域，具体涉及一种开关柜面板开关操作的机械手爪。
背景技术
随着机器人产业的发展，为适用于各种工况需求，市面上的机械手爪结构种类多种多样，因其应用范围不同都有一定的专用性无法涉及开关柜的各种旋钮、开关的操作。并且市面上的机械手爪尺寸不能满足开关柜面板上小尺寸开关操作。开关柜面板上旋钮开关操作是有一定的规律可循的，采用市面上的欠驱动机械手爪将存在自由度冗余增加机构的复杂度以及制造维护成本造成不必要的资源浪费。
中国专利申请201110327142.5公开了一种果蔬采摘欠驱动机械手爪。目前国内水果采摘作业基本上都是人工进行。本发明包括机架、驱动传动机构和手指机构，具体包括上底座、手指固定件、支撑柱、下底座、步进电机、螺杆、螺母、升降平台、导向柱、远指、中指、近指、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、驱动杆、第一扭簧和第二扭簧；采用一个步进电机同时驱动多个手指的同时，采用欠驱动手指机构，并使用扭簧作为限制机构，使之具有包络抓取功能；手爪面装有接触力传感器，能通过对接触力的检测反馈控制抓取力度。该技术易于控制，提高了对物体形状的自适应能力，增强了抓取稳定性。但是开关柜面板上旋钮开关操作是有一定的规律可循的，该欠驱动机械手爪将存在自由度冗余增加机构的复杂度以及制造维护成本造成不必要的资源浪费。
发明内容
本发明目的是：针对现有技术中机械手爪结构复杂的问题，提供一种新的开关柜面板开关操作的机械手爪。
具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的：包括执行夹趾系统、夹趾控制系统和支撑系统；
所述支撑系统包括驱动螺杆以及抱锁于驱动螺杆前端的支撑架；
所述执行夹趾系统包括两个夹趾、回转驱动环和驱动连杆，所述回转驱动环设在所述支撑架中间，回转驱动环在支撑架上下两端处设置的空槽内做回转运动，回转驱动环上下两端分别连接驱动连杆，驱动连杆的另一侧连接夹趾，所述夹趾套装在所述支撑架的伸出臂上做开合运动；
所述夹趾控制系统包括控制杆和设置在控制杆前端的顶出手指，控制杆上设有驱动键，回转驱动环中心设有驱动键槽，控制杆穿过驱动螺杆和回转驱动环。
进一步而言：当驱动控制杆使得驱动键推出驱动键槽，所述夹趾控制系统相对与回转驱动环进行伸缩与回转运动；当驱动控制杆使得驱动键停留在驱动键槽内时，所述夹趾控制系统将动力传递给回转驱动环并最终驱动两个夹趾的张合运动。
进一步而言：所述支撑架前端设有可拆卸的顶盖。
进一步而言：所述支撑架为绝缘支撑架。
进一步而言：所述夹趾上设有绝缘垫片。
进一步而言：所述控制杆为绝缘控制杆。
进一步而言：所述顶出手指前端内侧设有摩擦面。
本发明的有益效果如下：本发明采用驱动键位置的不同分别驱动顶出手指和夹趾运动，完成开关柜面板各种尺寸开关的操作，结构简单，操作方便。同时绝缘的设置，确保了系统的绝缘性以及开关柜操作的安全性。
附图说明
图1是本发明的手爪机构轴侧剖视图。
图2是本发明的手爪机构轴侧视图。
图3是本发明的手爪机构剖面图。
图4是本发明的手爪机构的爆炸图。
图5是本发明的手爪机构在开关面板上的操作示意图。
图6是本发明的手爪机构操作拨片压板的示意图。
图7是本发明的手爪机构操作按钮的示意图。
图8是本发明的手爪机构操作拔插压板的示意图。
图9是本发明的手爪机构操作旋钮的示意图。
图中的标号：1-夹趾，2-绝缘胶垫，3-顶出手指，4-驱动键，5-连接销轴， 6-回转驱动环，7-驱动连杆，8-绝缘支撑架，9-驱动螺杆，10-绝缘控制杆，11- 顶盖，12-执行夹趾系统，13-夹趾控制系统，14-支撑系统，15-拨片压板，16- 按钮，17-拔插压板，18-旋钮。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例1：
本发明的一个实施例，为一种开关柜面板开关操作的机械手爪，可以适用于高压开关柜面板上开关旋钮操作的机械手爪。如图1、图2和图3所示，该机械手爪包括支撑系统14、执行夹趾系统12和夹趾控制系统13。
如图4所示，所述支撑系统14包括绝缘支撑架8、驱动螺杆9和顶盖11，所述支撑系统14作为整个机械手爪机构的支撑架。绝缘支撑架8抱锁于驱动螺杆9的前端，驱动螺杆9的前端处的截面直径相较驱动螺杆9本体的截面直径短，便于绝缘支撑架9抱紧锁死。机器人系统操作驱动螺杆9转动，当力矩过大时驱动螺杆9和绝缘支撑架8将会产生相对滑动实现过载保护。顶盖1通过紧固件(可以采用螺钉等实现紧固功能的紧固件)紧固于绝缘支架8上，可拆卸的顶盖1便于后期设备的维护和检查。机器人系统通过驱动螺杆9为这整个机械手爪机构提供前后伸缩与回转的驱动力，与此同时驱动螺杆9前端设置的绝缘支架8为机械手爪机构提供足够的绝缘距离以保证高压绝缘的效果。
所述执行夹趾系统12包括两个夹趾1、两个绝缘胶垫2、回转驱动环6、两个驱动连杆7和四个连接销轴5。回转驱动环6通过顶盖11压装在绝缘支撑架 8的中间筒型空心轴中，回转驱动环6中心设置有键槽，回转驱动环6的上下两侧凸起处分别设置通孔，绝缘支撑架8的中间筒型空心轴上下分别设置弧型空槽，所述通孔分别从弧型空槽中伸出。回转驱动环6相对于绝缘支撑架8以及顶盖11在弧型空槽中做一定角度的回转运动。同时回转驱动环6上下两侧的通孔通过两个连接销轴5与两个驱动连杆7相互转动连接，两个所述驱动连杆7 另一侧通过另外两个连接销轴5与两个夹趾1相连接。两个所述夹趾1分别套装于绝缘支撑架8两端的伸出臂上，在伸出臂上可以滑动。
当回转驱动环6顺时针转动，上下两侧的驱动连杆7分别向两侧联动，继而传递动力驱动两个夹趾1相对于绝缘支撑架8做张开运动；当回转驱动环6 逆时针转动，上下两侧的驱动连杆7分别向两侧联动，继而传递动力驱动两个夹趾1相对于绝缘支撑架8做合拢运动。通过回转驱动环6传递来动力驱动下相对于绝缘支撑架8做张合运动。两个夹趾1的端部均设有绝缘胶垫2，便于夹取开关旋钮，与此同时保证了接触端的绝缘效果，安全系数更高。
所述夹趾控制系统13包括顶出手指3、驱动键4和绝缘控制杆10。顶出手指3后端设有内孔，绝缘控制杆10伸入顶出手指3的内孔中并通过固定件使两者固定连接。驱动键4固装于绝缘控制杆10上驱动键槽内。绝缘控制杆10穿过驱动螺杆9和回转驱动环6。绝缘控制杆10和驱动螺杆9两者相对独立。外部驱动组件驱动绝缘控制杆10前后伸缩和回转运动，机器人系统驱动驱动螺杆 9前后伸缩和回转运动。
外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，驱动键4推出回转驱动环6的键槽时，夹趾控制系统13在不干扰夹趾1的状态下可以相对与回转驱动环6进行伸缩与回转运动。顶出手指3的主要靠顶出手指3前端内侧的摩擦力实现对小目标件的扭转运动，顶出手指3的前端内侧设有摩擦面，诸如梅花扳手头的内侧多边形摩擦面。当绝缘控制杆10将驱动键4停留在在回转驱动环6的键槽内时，夹趾控制系统13就可以将动力传递给驱动环6并最终驱动两个夹趾1的张合运动。
整个机械手爪机构通过夹趾1的张合运动实现对大目标操作件的夹持动作，通过驱动螺杆9的伸缩回转运动实现对目标操作件的接近，在夹趾1完成加持后实现对大目标操作件的扭转操作；整个机械手爪机构通过顶出手指3的伸缩回转运动实现对小目标操作件的按压与扭转运动。
如图5所示，机械手爪机构适用于高压开关柜面板上各类开关、旋钮的操作的机械手爪。机械手爪机构针对各类开关、旋钮的具体操作如下：
如图6所示手爪机构操作拨片压板15，外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，驱动键4推出回转驱动环6的键槽时，夹趾控制系统13在不干扰夹趾1的状态下可以相对与回转驱动环6进行伸缩与回转运动，顶出手指3伸出拧松拨片压板的下螺帽。然后外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，绝缘控制杆10将驱动键4 停留在在回转驱动环6的键槽内，夹趾控制系统13就可以将动力传递给驱动环 6并最终驱动两个夹趾1，驱动螺杆9驱动手爪回转通过夹趾1来拨开或者闭合拨片压板15。
如图7所示手爪机构操作按钮16。外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，驱动键4推出回转驱动环6的键槽时，夹趾控制系统13在不干扰夹趾1的状态下可以相对与回转驱动环6进行伸缩运动，顶出手指3伸出按压按钮16。
如图8所示手爪机构操作拔插压板17。外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，绝缘控制杆10将驱动键4停留在在回转驱动环6的键槽内，夹趾控制系统13 就可以将动力传递给驱动环6并最终驱动两个夹趾1抓紧压板，驱动螺杆9驱动手爪前后伸缩运动拔插压板17。
如图9所示手爪机构操作旋钮18，外部驱动组件驱动绝缘控制杆10，绝缘控制杆10将驱动键4停留在在回转驱动环6的键槽内，夹趾控制系统13就可以将动力传递给驱动环6并最终驱动两个夹趾1抓紧旋钮，驱动螺杆9驱动手爪回转运动拧转旋钮18。为保证回转驱动环6通过两个夹趾1始终抓紧旋钮18 而不会因为驱动螺杆9转动使得回转驱动环6在弧型空槽中转动而松动，在驱动螺杆9驱动旋钮18回转运动时，外部驱动组件相配合驱动绝缘控制杆10做相应的转动。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于，包括执行夹趾系统、夹趾控制系统和支撑系统；
所述支撑系统包括驱动螺杆以及抱锁于驱动螺杆前端的支撑架；
所述执行夹趾系统包括两个夹趾、回转驱动环和驱动连杆，所述回转驱动环设在所述支撑架中间，回转驱动环在支撑架上下两端处设置的空槽内做回转运动，回转驱动环上下两端分别连接驱动连杆，驱动连杆的另一侧连接夹趾，所述夹趾套装在所述支撑架的伸出臂上做开合运动；
所述夹趾控制系统包括控制杆和设置在控制杆前端的顶出手指，控制杆上设有驱动键，回转驱动环中心设有驱动键槽，控制杆穿过驱动螺杆和回转驱动环。
2.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：
当驱动控制杆使得驱动键推出回驱动键槽，所述夹趾控制系统相对与回转驱动环进行伸缩与回转运动；
当驱动控制杆使得驱动键停留在驱动键槽内时，所述夹趾控制系统将动力传递给回转驱动环并最终驱动两个夹趾的张合运动。
3.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：所述支撑架前端设有可拆卸的顶盖。
4.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：所述支撑架为绝缘支撑架。
5.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：所述夹趾上设有绝缘垫片。
6.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：所述控制杆为绝缘控制杆。
7.根据权利要求1所述的开关柜面板开关操作的机械手爪，其特征在于：所述顶出手指前端内侧设有摩擦面。
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