CN110640771A

CN110640771A - 一种用于水下抓取棒料的机械手爪

Info

Publication number: CN110640771A
Application number: CN201910857033.0A
Authority: CN
Inventors: 赵越; 钟宇光; 邓泽晓; 樊怀忠; 张驰
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明提供一种用于水下抓取棒料的机械手爪，主要包括一个直线电机，一个滑块，两块箱式板材，两对齿轮齿条机构，两个短轴，四个手爪。由直线电机提供驱动，通过齿轮齿条机构将滑块的直线运动转化为两个短轴的转动，每个短轴上都通过键槽接有两个手爪，短轴的转动带动手爪开合来抓取棒料。其优点为两侧的手爪对称安装同步开合，可准确抓取棒料；由于采用了齿轮齿条机构，传动效率高，使用寿命长。

Description

一种用于水下抓取棒料的机械手爪

技术领域

本发明涉及一种机械手爪，尤其涉及一种用于水下抓取棒料的机械手爪，属于机构学与造型设计。

背景技术

机械手爪是机器人领域的一个重要分支，其应用范围极广，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。机械手爪所用的驱动机构主要有4种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中尤以液压驱动、气压驱动用得最多，但水下作业时液压与气压驱动的机构容易发生泄漏，使用寿命短，一般不予采用。电气驱动式电力驱动是机械手使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测、传动、处理方便，并可采用多种灵活的控制方案。机械驱动只用于动作固定的场合，其特点是动作确实可靠，工作速度高，成本低，但不易于调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决水下环境下棒料回收的问题而提供一种用于水下抓取棒料的机械手爪，由直线电机作为动力源，通过两组对称的齿轮齿条机构将直线电机转子的运动转化为两个短轴的转动，从而带动四个手爪同步开合，完成棒料夹紧与放松的动作。

本发明的目的是这样实现的：包括直线电机、设置在直线电机输出端上的滑块、对称设置在滑块两侧面的两个齿条、两个箱式板材、设置在每个箱式板材之间的短轴、设置在每个短轴上的齿轮和手爪，两个齿轮分别与对应的齿条啮合，两个箱式板材和直线电机设置在机架上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述手爪至少有四个且数量为偶数，平分成两组后对称设置在短轴上。

2.同侧的手爪之间设置有一销轴。

3.每个手爪由一转弯连杆和与棒料配合的夹手组成。

4.所述手爪有四个或六个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由于采用了两组对称的齿轮齿条机构，传动效率高，使用寿命长，两侧手爪的同步性好，可准确抓取棒料；两侧手爪处加装销轴，机构强度较高；初始运动由直线电机产生，响应较快，传动部件结构紧凑，便于控制和检测。除此之外，本发明动力源与传动件和执行件泾渭分明，拆卸十分方便。在某些情况下机构需要拥有自锁功能而没有夹紧速度方面的要求时，与惯用的齿轮式机械手爪相比，本发明虽然也可以使用棘轮槽轮等结构自锁，或添加离合和制动器自锁，但由于该机构拆卸十分方便，因此在实际作业中只需将直线电机和齿条改换成回转电机与蜗杆的组合，即可实现机构本身的自锁，不过与齿轮齿条机构相比夹紧效率会有所下降，这种自锁不仅可以有效的降低电机启停惯性的影响，而且由于机构的对称性和紧凑性，两侧的结构几乎可以同步完成自锁。上述设计使得整机在不必更改传动机构的条件下拥有分别侧重抓取效率和稳定性的两套机构。最后考虑所抓取棒料较长的特殊情况，本发明提供了额外的空间，可以通过图6所示加长手爪的方式来保证抓取的稳定性，同时又不影响两侧结构的对称性和同步性。

附图说明

图1是机械手爪的整体结构示意图；

图2是图1所述机械手爪另一个方向的结构示意图；

图3是机械手爪处于放松状态的投影视图；

图4是机械手爪处于夹紧状态的投影视图；

图5是一侧传动部件的爆炸视图；

图6是手爪加长之后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图5，以四个手爪为例：本发明是一种用于水下抓取棒料的机械手爪，如图1,2所示，所述机械手爪由直线电机(包括定子1和转子2)产生初始运动，滑块3固接于转子2上，两个齿条6、7又固接于滑块3上，两块箱式板材4,5固接在直线电机定子的附有底板上，两个短轴10、11固定在两块箱式板材4、5上，短轴上通过键连接装有手爪12、13、14、15和齿轮8、9，两个销轴16、17用于连接两侧手爪，上述机构均在直线电机的两侧对称布置。直线电机转子2的初始运动通过滑块3带动齿条6、7做直线运动，通过齿轮齿条的啮合将运动传递给两侧的转轴10、11，转轴10、11的转动带动手爪12、13、14、15的同步开合，完成加紧与放松的动作。

直线电机定子1附有底板，两块箱式板材45固接于底板上且的对称布置于定子1的两侧，滑块3与直线电机转子2固接，两个齿条6、7固接在滑块3上，齿轮8和9分别与齿条6和7啮合。两个短轴10、11采用完全相同的固定方式布置在滑块3的两侧，以短轴10为例，短轴10通过端盖20、21和套筒22、23、24、25、26、27固定于板材4上，齿轮8通过键19固定在轴上，手爪12、13通过键28、29固定在轴上。考虑手爪同步要求，键28、29的键槽需开在同一水平线上，考虑轴的安装要求，端盖21一侧板材4的对应部分孔径需大于短轴10的最大轴径。销轴16、17用于手爪12和13、14、15之间的连接，用于提高机构强度。

如图3、4所示，当转子2向手爪一侧运动时，两侧手爪同步张开，完成放松的动作；当转子2向反方向运动时，两侧手爪同步闭合，完成机构夹紧的动作，待两侧手爪夹紧棒料18时，将手爪回收至地面即可完成水下棒料的回收。

如图5所示，两侧的机构对称布置，以其中一侧机构为例，短轴10通过端盖20,21和套筒22、23、24、25、26、27固定于板材4上，齿轮8通过键19固定在轴上，手爪12,13通过键28、29固定在轴上。考虑手爪同步要求，键28、29的键槽开在同一水平线上，考虑轴的安装要求，端盖21一侧板材4的对应部分孔径大于短轴10的最大轴径。手爪12、13与棒料18的接触表面增加一层弹性材料，防止损伤棒料表面。

结合图6，本发明每侧设置三个手爪12、13、50，起到加长作用。

综上，本发明是一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其中主要包括一个直线电机，一个滑块，两块箱式板材，两对齿轮齿条机构，两个短轴，四个手爪。由直线电机提供驱动，通过齿轮齿条机构将滑块的直线运动转化为两个短轴的转动，每个短轴上都通过键槽接有两个手爪，短轴的转动带动手爪开合来抓取棒料。其优点为两侧的手爪对称安装同步开合，可准确抓取棒料；由于采用了齿轮齿条机构，传动效率高，使用寿命长。

Claims

1.一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：包括直线电机、设置在直线电机输出端上的滑块、对称设置在滑块两侧面的两个齿条、两个箱式板材、设置在每个箱式板材之间的短轴、设置在每个短轴上的齿轮和手爪，两个齿轮分别与对应的齿条啮合，两个箱式板材和直线电机设置在机架上。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：所述手爪至少有四个且数量为偶数，平分成两组后对称设置在短轴上。

3.根据权利要求2所述的一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：同侧的手爪之间设置有一销轴。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：每个手爪由一转弯连杆和与棒料配合的夹手组成。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：所述手爪有四个或六个。

6.根据权利要求4所述的一种用于水下抓取棒料的机械手爪，其特征在于：所述手爪有四个或六个。