CN112338951A - 一种全尺寸多功能挤压式机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全尺寸多功能挤压式机械手，包括爪手箱体、快递盒定位组件和类离合组件，爪手箱体内安装有三星齿轮换向组件、横向推进组件和纵向爪头推进组件；三星齿轮换向组件用于改变类离合组件传导给横向推进组件的扭矩旋转方向以及切断类离合组件与横向推进组件之间的扭矩传递；横向推进组件用于将三星齿轮换向组件的输出扭矩转化成横向推动力，带动爪头接近和远离快递盒；纵向爪头推进组件用于实现爪头夹紧和松开块状快递盒；类离合组件用于带动爪手箱体整体旋转以及将外部电机输出扭矩传导到三星齿轮换向组件；快递盒定位组件用于确定传送带上快递的摆放位置和形状大小以及与爪头之间的距离。

Description

一种全尺寸多功能挤压式机械手

技术领域

本发明涉及机械抓手技术领域，具体涉及一种全尺寸多功能挤压式机械手。

背景技术

机械手使能模仿人手的某些动作功能，用以按固定程序抓取，转移物体的自动操作装置。其特点是可以通过编程来完成各种预期的作业。

快递分拣行业的劳动强度非常大，经常需要日夜持续工作，所以能代替大量的人工劳力的快递分拣机就应运而生，但是如何快速稳定的抓取快递盒就成了一个亟待解决的问题。

目前市面上的快递分拣机普遍没有手爪自动抓取快递盒，仍然需要大量的人力去完成快递的抓取和转移，这种工作方式费时费力。

因此，如今社会迫切需要一个具有一定智能程度识别快递物件的大小，并且针对不同大小的物件调节爪头之间的距离，能够节省劳动成本，提升工作效率的自动夹取快递的手爪。

发明内容

本发明针对快递行业机械手爪的一些问题，提供一种机械手爪能够快速稳定夹取各种材质、尺寸和形状的快递，基本覆盖当今所有快递，够很好的弥补现在市面上机械手的缺陷，大大提高了快递转移的工作效率。

一种全尺寸多功能挤压式机械手，包括爪手箱体、快递盒定位组件和类离合组件，所述爪手箱体内安装有三星齿轮换向组件、横向推进组件和纵向爪头推进组件；

所述三星齿轮换向组件通过切换不同数量的齿轮啮合，改变类离合组件传导给横向推进组件的扭矩旋转方向以及切断类离合组件与横向推进组件之间的扭矩传递；

所述横向推进组件用于将三星齿轮换向组件的输出扭矩转化成横向推动力，带动爪头接近和远离快递盒；

所述纵向爪头推进组件用于实现爪头夹紧和松开块状快递盒；

所述气路负压吸取组件通过对吸取吸口抽气，吸附住袋状快递盒；

所述类离合组件用于带动爪手箱体整体旋转以及将外部电机输出扭矩传导到三星齿轮换向组件；

所述快递盒定位组件用于确定传送带上快递的摆放位置和形状大小以及与爪头之间的距离。

进一步的方案是，所述爪手箱体包括端盖和箱体外壳，端盖和箱体外壳通过螺栓连接在一起，端盖的中部开设有圆形槽，所述圆形槽内设置有行星齿轮减速器，所述类离合组件通过行星齿轮减速器将扭矩输出到三星齿轮换向组件。通过设置星形齿轮减速器，可以使得类离合组件的输出更加平稳。

进一步的方案是，所述类离合组件包括主轴、电动伸缩杆、凸块、限位块、轴套和滑槽，主轴上端与电动伸缩杆的输出端固定连接，电动伸缩杆与外部电机的输出端固定连接，主轴外边缘间隔安装有凸块，齿轮保护盖上端间隔开设有凹槽，凸块与凹槽相适配，主轴底端通过销钉固定连接有轴套，轴套内壁两端上开设有滑槽，轴套下部内壁与太阳齿轮轴的上端外边缘滑动连接，所述太阳齿轮轴上设置有限位块，限位块又与滑槽滑动连接。

从上述技术方案可见，当电动伸缩杆带动主轴向下运动，凸块嵌入凹槽中，外部电机带动爪手箱体整体旋转；当主轴向上运动，凸块脱离凹槽，外部电机将不会带动爪手箱体旋转，此时外部电机的输出扭矩只会传导至太阳齿轮轴。

进一步的方案是，所述三星齿轮换向组件包括小传动轮、大传动轮、第二直齿轮、换向系杆和第二电机，大传动轮分别与小传动轮和第二直齿轮啮合连接，所述换向系杆为具有三个顶点以上的连接杆，换向系杆其中一个端面三个顶点通过销钉与小传动轮、大传动轮、第二直齿轮滚动连接，换向系杆由第二电机驱动绕第二直齿轮圆心旋转。

从上述技术方案可见，当第二电机驱动换向系杆旋转，换向系杆将带动小传动轮和大传动轮围绕第二直齿轮公转，可以使得小传动轮和大传动轮分别与第一直齿轮啮合连接以及小传动轮和大传动轮与第一直齿轮均不啮合连接；小传动轮和大传动轮分别与第一直齿轮啮合连接将导致参与啮合的齿轮数量不同，三星齿轮换向组件将改变外部电机的输出扭矩旋转方向，而小传动轮和大传动轮与第一直齿轮均不啮合连接后，外部电机的输出扭矩将不会通过三星齿轮换向组件传递给后面的部件。

进一步的方案是，所述横向推进组件包括横向推进丝杆、滑动杆、连接板、第三锥形齿轮和第四锥形齿轮，三星齿轮换向组件驱动第三锥形齿轮旋转，第三锥形齿轮与第四锥形齿轮啮合连接，第四锥形齿轮中间插设有横向推进丝杆，所述横向推进丝杆远离第四锥形齿轮的一端贯穿连接板并与连接板螺纹连接后箱体外壳滚动连接，连接板远离横向推进丝杆的一端内部滑动连接有滑动杆，滑动杆固定在箱体外壳上。

从上述技术方案可见，三星齿轮换向组件带动第三锥型齿轮旋转后，第三锥型齿轮带动第四锥型齿轮旋转，第四锥型齿轮带动横向推进丝杠旋转，在滑动杆的限制作用下，连接板不能旋转，连接板只能沿着横向推进丝杠的中轴线前后移动，而三星齿轮换向组件可以通过切换参与啮合的齿轮数量，使得第三锥型齿轮的旋转不同，驱动连接板向内和向外运动，当三星齿轮换向组件通过切换参与啮合的齿轮数量使得输出扭矩不传导到第三锥型齿轮，第三锥型齿轮将不会转动，连接板也将固定不到，换言之，连接板将会有向内运动、向外运动和固定不动三种状态。

进一步的方案是，所述纵向爪头推进组件包括第一电机、纵向推进丝杆、升降块、连接块、支撑杆和爪头，纵向推进丝杆贯穿升降块并与之螺纹连接，升降块与支撑杆滑动连接，支撑杆安装在连接板上，支撑杆底端通过销钉转动连接有连接块，所述第二电机驱动纵向推进丝杠旋转，带动升降块上下滑动，升降块滑动带动连接块绕销钉转动，连接块远离升降块的一端安装有爪头。

进一步的方案是，爪手箱体内设置有气路负压吸取组件，气路负压吸取组件包括气泵、吸取吸口、气路导管和三通管接头，气泵的数量有两台，对称安装在端盖下表面，两台气泵的出气管与三通管接头相连接，三通管接头再与气路导管相连接，气路导管远离三通管接头的一端贯穿箱体外壳底面后与吸取吸口相连接。

从上述技术方案可见，气泵抽气，使得吸取吸口产生吸力，吸取吸口产生的吸力可以将袋状快递牢牢吸附，完成袋状快递盒的抓取工作。

所述快递盒定位组件设置有红外扫描仪和雷达传感器，红外扫描仪用于扫描快递盒的红外图像，雷达传感器用于探测爪头和快递盒之间的距离，红外扫描仪和雷达传感器通讯连接到微处理器的输入端，微处理器的输出端通讯连接有三星齿轮换向组件和纵向爪头推进组件的驱动电机以及与类离合组件连接的外部电机，所述红外扫描仪的数量有两个，对称安装在箱体外壳底部，雷达传感器的数量有四组，分别安装在所述支撑杆远离箱体外壳侧壁的一端。红外扫描仪用于扫描传送带上运输的快递盒红外图像，雷达传感器的数量与爪头的数量一一对应，用于测量爪头与快递盒之间的距离。

进一步的方案是，所述升降块上安装有小圆杆，连接块上开设有小通槽，升降块沿着支撑杆上下滑动将带动小圆杆在小通槽内滑动，从而带动连接块转动，实现爪头对快递盒的夹紧和松开。

进一步的方案是，所述端盖和箱体外壳底面上均开设有通槽，通槽的数量与纵向推进丝杆的数量相对应，端盖的通槽内滑动连接有滑板，所述第一电机安装在滑板的下表面，纵向推进丝杠从上到下贯穿连接板，纵向推进丝杠底端从箱体外壳上开设的通槽伸出爪手箱体，纵向推进丝杠与连接板接触处设置有第一轴承座。所述第一轴承座内的轴承可以与纵向推进丝杠滚动连接以及带动纵向推进丝杠移动，端盖上的通槽便于滑板左右移动，箱体外壳上的通槽不会阻碍纵向推进丝杠左右动。

附图说明

图1是本发明爪手箱体外部结构图(不包括驱动爪手箱体整体旋转的外部电机)；

图2是本发明爪手箱体内部的三星齿轮换向组件和行星齿轮减速器结构图；

图3是本发明爪手箱体外部结构图(包括驱动爪手箱体整体旋转的外部电机)；

图4是本发明图3中A处局部放大示意图；

图5是本发明类离合组件剖面结构示意图；

图6是本发明类爪手箱体内部结构图；

图7是本发明类爪手箱体端盖结构示意图；

附图标记：爪手箱体1、通槽2、爪头3、红外扫描仪4、雷达传感器5、纵向推进丝杆6、横向推进丝杆7、圆形槽8、齿轮保护盖9、太阳齿轮10、行星齿轮11、行星架12、齿轮圆周轨道13、主轴14、电动伸缩杆15、凸块16、限位块17、滑槽18、凹槽19、太阳齿轮轴20、第一锥形齿轮21、第二锥形齿轮22、滑块23、第一旋转轴24、第一直齿轮25、小传动轮26、大传动轮27、换向系杆28、第二直齿轮29、第二轴承座30、连接杆31、转动杆32、第三锥形齿轮33、第四锥形齿轮34、第二旋转轴35、第二电机36、电机固定板37、出气管38、连接板39、滑动杆40、第三电机41、第一电机42、升降块43、支撑杆44、连接块45、小圆杆46、小通槽47、滑板48、气泵49、吸取吸口50、气路导管51、三通管接头52、外部电机53、机架54、轴套55、第一轴承座56、大轴承57、轮齿58、齿轮59、旋转轴60、夹紧块61、固定块62、丝杠63、端盖64、箱体外壳65。

具体实施方式

以下结合附图1～7对本发明作进一步详细说明。

一种全尺寸多功能挤压式机械手，包括爪手箱体1、气路负压吸取组件、快递盒定位组件和类离合组件，爪手箱体1内安装有横向推进组件、三星齿轮换向组件和纵向爪头推进组件，爪手箱体1包括箱体外壳65和端盖64，箱体外壳65和端盖64通过螺栓固定连接在一起，类离合组件用于将外部电机53的输出扭矩传导给爪手箱体1以及三星齿轮换向组件，三星齿轮换向组件通过切换不同数量的齿轮啮合，改变类离合组件传导给横向推进组件的扭矩旋转方向，横向推进组件用于将三星齿轮换向组件的输出扭矩转化成横向推动力，带动爪头3接近和远离快递盒，纵向爪头推进组件用于实现爪头3夹紧和松开块状快递盒；气路负压吸取组件通过对吸取吸口50抽气，吸附住袋状快递盒；快递盒定位组件设置有红外扫描仪4和雷达传感器5，红外扫描仪4用于扫描快递盒的红外图像，并将扫描到红外图像发送给微处理器，带动爪头3旋转到与快递盒摆放位置相适应，雷达传感器5用于探测爪头3和快递盒之间的距离，并将测量得到的数据发送给微处理器，然后微处理器控制纵向推进丝杆6和横向推进丝杆7转动，实现爪头3接近以及夹紧快递盒的目的。

进一步的，参阅附图5和7，端盖64中部开设有圆形槽8，圆形槽8内安装有行星齿轮减速器，端盖64中部通过螺栓安装有齿轮保护盖9，齿轮保护盖9用于将行星齿轮减速器遮盖住，避免灰尘进入，影响行星齿轮减速器的齿轮啮合。类离合组件从齿轮保护盖9的中部穿过与行星齿轮减速器相连接。行星齿轮减速器包括太阳齿轮10、行星齿轮11、行星架12和齿轮圆周轨道13；类离合组件包括主轴14、电动伸缩杆15、凸块16、限位块17、轴套55和滑槽18，主轴14上端与电动伸缩杆15的输出端固定连接，主轴14外边缘间隔安装有凸块16，齿轮保护盖9上端间隔开设有凹槽19，凸块16与凹槽19相适配，主轴14底端通过销钉固定连接有轴套55，轴套55内壁两端上开设有滑槽18，轴套55下部内壁与太阳齿轮轴20的上端外边缘滑动连接，太阳齿轮轴20的上设置有限位块17，限位块17又与滑槽18滑动连接，使得电动伸缩杆15可以带动主轴14沿着太阳齿轮轴20的中轴线上下移动又不影响驱动太阳齿轮轴20旋转，同时实现凸块16与凹槽19相啮合和分离；太阳齿轮10啮合连接有行星齿轮11，行星齿轮11远离太阳齿轮10的一端与齿轮圆周轨道13啮合连接，行星齿轮11的数量有多个，沿着齿轮圆周轨道13周向均匀分布，在本实施例中，行星齿轮11的数量有三个，太阳齿轮10和行星齿轮11之间设置有行星架12，行星架12一端与太阳齿轮轴20固定连接，行星架12另一端通过销钉与行星齿轮11滚动连接，主轴14驱动太阳齿轮10旋转后，带动行星齿轮11沿着齿轮圆周轨道13滚动同时又自转，行星齿轮减速器使得主轴14的输出更加平稳。

进一步的，参阅附图2，太阳齿轮轴20底端安装有第一锥形齿轮21，第一锥形齿轮21啮合连接有第二锥形齿轮22，第二锥形齿轮22中间插设有第一旋转轴24，第一旋转轴24两端均安装有第一直齿轮25，两端的第一直齿轮25均啮合连接有三星齿轮换向组件。

进一步的，参阅附图2，三星齿轮换向组件包括小传动轮26、大传动轮27、换向系杆28、第二直齿轮29和第二电机36，换向系杆28为具有三个顶点以上的连接杆，在本实施例中，换向系杆28的形状呈∠形，换向系杆28一个端面的三个顶点处通过销钉分别与小传动轮26、大传动轮27和第二直齿轮29滚动连接，换向系杆28由第二电机36驱动旋转，第二电机36通过电机固定板37安装箱体外壳65上，换向系杆28与第二电机36输出端的连接处位于第二直齿轮29与换向系杆28连接处的背面，大传动轮27分别与小传动轮26和第二直齿轮29啮合连接。通过第二电机36带动换向系杆28转动，从而带动小传动轮26和大传动轮27绕第二直齿轮29公转，分别使得小传动轮26和大传动轮27与第一直齿轮25啮合连接以及小传动轮26和大传动轮27均不啮合连接，当小传动轮26与第一直齿轮25啮合连接时，小传动轮26再与大传动轮27啮合连接，大传动轮27再与第二直齿轮29啮合连接，参与啮合的齿轮数量有四个；当大传动轮27与第一直齿轮25啮合连接时，大传动轮27再与第二直齿轮29啮合连接，小传动轮26不参与啮合连接，参与啮合的齿轮数量有三个；参与啮合的齿轮数量不同，将导致第二直齿轮29的旋转方向不同，也就是三星齿轮换向组件输出的扭矩旋转方向不同，当小传动轮26和大传动轮27与第二直齿轮29均不啮合连接，外部电机53的输出扭矩将不会传导至第二直齿轮29。

进一步的，参阅附图6，第二直齿轮29远离换向系杆28的一端固定连接有第二旋转轴35，第二旋转轴35远离第二直齿轮29的一端固定连接有第三锥型齿轮33，第三锥型齿轮33啮合连接有第四锥形齿轮34，所述第四锥形齿轮34中间插设有横向推进丝杆7，横向推进丝杆7中部贯穿有连接板39并与之螺纹连接，横向推进丝杠7远离第四锥形齿轮34的一端与箱体外壳65滚动连接，连接板39远离横向推进丝杆7的一端中部贯穿有滑动杆40，滑动杆40与连接板39滑动连接，滑动杆40一端贯穿连接板39后延伸到第三锥型齿轮33处但不与第三锥型齿轮33接触，滑动杆40另一端贯穿连接板39后延伸到箱体外壳65并与箱体外壳65固定连接。横向推进丝杠7旋转后，在滑动杆40的限定作用下，连接板39不能旋转只能沿着横向推进丝杠63中轴线前后移动，通过切换小传动轮26和大传动轮27分别与第一直齿轮25啮合，将导致参与啮合连接的齿轮数量不同，进一步使得第二直齿轮29旋转方向不同，从而导致横向推进丝杠63旋转方向不同，最终导致在不改变外部电机53转动方向的情况下可以使得连接板39沿着横向推进丝杠7的中轴线运动方向不同，连接板39将带动纵向爪头推进组件沿着横向推进丝杠7的中轴线运动方向不同，使得爪头3远离以及靠近爪手箱体1的中心线。

进一步的，参阅附1、3和6，纵向爪头推进组件包括纵向推进丝杆6、第一电机42、升降块43、支撑杆44、连接块45、小圆杆46、小通槽47、爪头3、滑板48，每块连接板39上安装有两根纵向推进丝杆6，纵向推进丝杆6从上到下贯穿连接板39，纵向推进丝杆6与连接板39接触处设置有第一轴承座56，纵向推进丝杆6通过第一轴承座56内的轴承与连接板滚动连接，纵向推进丝杆6上端固定有第一电机42，第一电机42安装在滑板48的下表面，滑板48安装在端盖64上开设的通槽2中，端盖64和箱体外壳65底面上均开设有通槽2，纵向推进丝杠63的底端从箱体外壳65底面上开设的通槽2伸出爪手箱体1，纵向推进丝杠63的底端螺纹连接有升降块43，升降块43上安装有小圆杆46，升降块43远离箱体外壳65侧壁的一端与支撑杆44滑动连接，支撑杆44顶端与连接板39的下表面固定连接，每块连接板39上安装有两根支撑杆44，支撑杆44在连接板39上的安装位置与纵向推进丝杠6相对应，支撑杆44的底端通过销钉转动连接有连接块45，连接块45一端安装有爪头3，连接块45另一端上开设有小通槽47，升降块43的小圆杆46与小通槽47滑动连接。两块连接板39沿着横向推进丝杆7中轴线移动，带动爪头3同时向内运动和向外运动，爪头3接近快递盒后，第一电机42驱动纵向推进丝杆6旋转带动升降块43沿着支撑杆44向下移动，使得小圆杆46从小通槽47的一端滑动到另一端，带动连接块45安装有爪头3的一端向内转动，爪头3抓紧快递盒，机械手运输快递盒到达指定地方后，第一电机42再驱动纵向推进丝杆6旋转带动升降块43沿着支撑杆44向上移动，小圆杆46从小通槽47的一端滑动到另一端，带动连接块45安装有爪头3的一端向外转动，爪头3松开快递盒。

进一步的，参阅附图6，气路负压吸取组件包括气泵49、吸取吸口50、气路导管51和三通管接头52。气泵49的数量有两台，对称安装在端盖64下表面，两台气泵49的出气管38与三通管接头52相连接，三通管接头52再与气路导管51相连接，气路导管51远离三通管接头52的一端贯穿箱体外壳65底面后与吸取吸口50相连接。当传送带上运输的是袋状快递时，气泵49抽气，使得吸取吸口50产生吸力，并依靠吸取吸口50产生的吸力将袋状快递牢牢吸附，弥补了爪头3在夹取袋状快递时的不足。

进一步的，参阅附1、3、4、5和6，快递定位装置包括雷达传感器5和红外扫描仪4，所述红外扫描仪4的数量有两个，对称安装在箱体外壳65底面上，红外扫描仪4用于将传送带上的移动的快递扫描成红外图像，并将得到的红外图像发送给微处理器，在本实施例中，微处理器为STM32系列微处理器，型号是STM32F407，图中未示出，微处理器根据红外图像确定快递形状、大小以及摆放方位，然后控制电动伸缩杆15带动主轴14上下移动，使主轴14上安装的凸块16嵌入齿轮保护盖9上的凹槽19，同时第二电机36驱动换向系杆28旋转，使得小传动轮26和大传动轮27均不与第一直齿轮25啮合连接，外部电机53将带动爪手箱体1整体旋转而不会使得爪头3与爪手箱体1的相对角度发生改变，使得爪头3角度与快递盒摆放方位相一致；雷达传感器5的数量有4个，与爪头3的数量相对应，分别安装在支撑杆44的中部，雷达传感器5通过发射超声波和接受超声波确定爪头3与快递盒的距离，并将测量得到的数据发送给微处理器，然后微处理器控制纵向推进丝杆6和横向推进丝杆7转动，实现接近以及夹紧快递盒的目的。另外，外部电机53安装在机架54上，机架54可以由机械臂移动，机架54通过连接杆31与大轴承57的外边缘固定连接，大轴承57的内边缘再通过连接杆31与端盖64上表面固定连接，大轴承57起到支撑爪手箱体1重量的作用，同时又不会阻碍爪手箱体1整体的旋转。大轴承57的内边缘设置有轮齿58，大轴承57通过轮齿58啮合连接有齿轮59，齿轮59的数量可以设置多个，本实施例中设置了两个，所述齿轮59内边缘过盈配合有旋转轴60，所述旋转轴60中部贯穿机架54后与第二轴承座30内边缘滚动连接，第二轴承座30安装在机架54上表面，旋转轴60上端左右两侧设置有夹紧块61，夹紧块61远离旋转轴60的一端设置有固定块62，旋转轴60的上方设置有丝杠63，丝杠63由第三电机41驱动旋转，丝杠63上贯穿有两个滑块23并与之螺纹连接，滑块23以旋转轴60的中轴线对称安装，两个滑块23上分别铰接有转动杆32，转动杆32另一端与旋转轴60远端的固定块62铰接，两根转动杆32中部之间通过销钉转动连接，当爪手箱体1整体旋转后，爪头3角度与快递盒摆放方位相一致，此时微处理器启动第三电机41，第三电机41带动丝杠63旋转，丝杠63带动两个滑块23相背运动，使得夹紧块61相向运动，夹紧块61夹紧旋转轴60，旋转轴60不能旋转，旋转轴60底端安装的齿轮59将限制大轴承57不能转动，从而爪手箱体1整体将保持不动，外部电机53驱动爪手箱体1内部部件转动不会使得爪手箱体1转动。

本发明的工作原理：初始使用状态下，爪手箱体1位于传送带的上方，当传送带运输快递盒到达爪手箱体1的下方时，红外扫描仪4用于将传送带上的移动的快递扫描成红外图像，并将得到的红外图像发送给微处理器，机械臂带动爪手箱体1整体，当为袋状快递盒时，下移气泵49抽气，使得吸取吸口50产生吸力，并依靠吸取吸口50产生的吸力将袋状快递牢牢吸附，完成袋状快递盒的抓取工作；当传送带上运输的是盒状快递盒时，微处理器根据红外图像确定快递形状、大小以及摆放方位，然后控制电动伸缩杆15带动主轴14向下移动，使主轴14上安装的凸块16嵌入齿轮保护盖9上的凹槽19，同时第二电机36驱动换向系杆28旋转，使得小传动轮26和大传动轮27均不与第一直齿轮25啮合连接，外部电机53将带动爪手箱体1整体旋转而不会使得爪头3与爪手箱体1的相对角度发生改变，使得爪头3角度与快递盒摆放方位相一致，然后第三电机41带动丝杠63旋转，丝杠63带动两个滑块23相背运动，使得夹紧块61相向运动，夹紧块61夹紧旋转轴60，旋转轴60不能旋转，旋转轴60底端安装的齿轮59将限制大轴承57不能转动，从而爪手箱体1整体将保持不动；接着雷达传感器5通过发射超声波和接受超声波确定爪头3与快递盒的距离，并将测量得到的数据发送给微处理器，微处理器再控制第二电机36带动换向系杆28转动，带动小传动轮26和大传动轮27绕第二直齿轮29公转，使得大传动轮27与第一直齿轮25啮合连接时，大传动轮27再与第二直齿轮29啮合连接，小传动轮26不参与啮合连接，参与啮合的齿轮数量有三个，外部电机53的输出扭矩带动横向推进丝杠7转动，横向推进丝杠7带动爪头3接近快递盒，当雷达传感器5检测到爪头3接近快递盒后，微处理器再启动第一电机42，第一电机42带动纵向推进丝杆6旋转，纵向推进丝杆6带动升降块43向下运动，升降块43使得小圆杆46从小通槽47的一端滑动到另一端，带动连接块45安装有爪头3的一端向内转动，爪头3抓紧快递盒，机械手运输快递盒到达指定地方后，第一电机42再驱动纵向推进丝杆6旋转带动升降块43沿着支撑杆44向上移动，小圆杆46从小通槽47的一端滑动到另一端，带动连接块45安装有爪头3的一端向外转动，爪头3松开快递盒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：包括爪手箱体(1)、快递盒定位组件和类离合组件，所述爪手箱体(1)内安装有三星齿轮换向组件、横向推进组件和纵向爪头推进组件；

所述三星齿轮换向组件通过切换不同数量的齿轮啮合，改变类离合组件传导给横向推进组件的扭矩旋转方向以及切断类离合组件与横向推进组件之间的扭矩传递；

所述横向推进组件用于将三星齿轮换向组件的输出扭矩转化成横向推动力，带动爪头(3)接近和远离快递盒；

所述纵向爪头推进组件用于实现爪头(3)夹紧和松开块状快递盒；

所述类离合组件用于带动爪手箱体(1)整体旋转以及将外部电机(53)输出扭矩传导到三星齿轮换向组件；

所述快递盒定位组件用于确定传送带上快递的摆放位置和形状大小以及与爪头(3)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述爪手箱体(1)包括端盖(64)和箱体外壳(65)，端盖(64)和箱体外壳(65)通过螺栓连接在一起，端盖(64)的中部开设有圆形槽(8)，所述圆形槽(8)内设置有行星齿轮减速器，所述类离合组件通过行星齿轮减速器将扭矩输出到三星齿轮换向组件。

3.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述类离合组件包括主轴(14)、电动伸缩杆(15)、凸块(16)、限位块(17)、轴套(55)和滑槽(18)，主轴(14)上端与电动伸缩杆(15)的输出端固定连接，电动伸缩杆(15)与外部电机(53)的输出端固定连接，主轴(14)外边缘间隔安装有凸块(16)，齿轮保护盖(9)上端间隔开设有凹槽(19)，凸块(16)与凹槽(19)相适配，主轴(14)底端通过销钉固定连接有轴套(55)，轴套(55)内壁两端上开设有滑槽(18)，轴套(55)下部内壁与太阳齿轮轴(20)的上端外边缘滑动连接，所述太阳齿轮轴(20)上设置有限位块(17)，限位块(17)又与滑槽(18)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述三星齿轮换向组件包括小传动轮(26)、大传动轮(27)、第二直齿轮(29)、换向系杆(28)和第二电机(36)，大传动轮(27)分别与小传动轮(26)和第二直齿轮(29)啮合连接，所述换向系杆(28)为具有三个顶点以上的连接杆，换向系杆(28)其中一个端面三个顶点通过销钉与小传动轮(26)、大传动轮(27)、第二直齿轮(29)滚动连接，换向系杆(28)由第二电机(36)驱动绕第二直齿轮(29)圆心旋转。

5.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述横向推进组件包括横向推进丝杆(7)、滑动杆(40)、连接板(39)、第三锥形齿轮(33)和第四锥形齿轮(34)，三星齿轮换向组件驱动第三锥形齿轮(33)旋转，第三锥形齿轮(33)与第四锥形齿轮(34)啮合连接，第四锥形齿轮(34)中间插设有横向推进丝杆(7)，所述横向推进丝杆(7)远离第四锥形齿轮(34)的一端贯穿连接板(39)并与连接板(39)螺纹连接后箱体外壳(65)滚动连接，连接板(39)远离横向推进丝杆(7)的一端内部滑动连接有滑动杆(40)，滑动杆(40)固定在箱体外壳(65)上。

6.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述纵向爪头推进组件包括第一电机(42)、纵向推进丝杆(6)、升降块(43)、连接块(45)、支撑杆(44)和爪头(3)，纵向推进丝杆(6)贯穿升降块(43)并与之螺纹连接，升降块(43)与支撑杆(44)滑动连接，支撑杆(44)安装在连接板(39)上，支撑杆(44)底端通过销钉转动连接有连接块(45)，所述第一电机(42)驱动纵向推进丝杠(6)旋转，带动升降块(43)上下滑动，升降块(43)带动连接块(45)绕销钉转动，连接块(45)远离升降块的一端安装有爪头(3)。

7.根据权利要求1所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述爪手箱体(1)内设置有气路负压吸取组件，气路负压吸取组件包括气泵(49)、出气管(38)、吸取吸口(50)、气路导管(51)和三通管接头(52)，气泵(49)的数量有两台，对称安装在端盖(64)下表面，两台气泵(49)的出气管(38)与三通管接头(52)相连接，三通管接头(52)再与气路导管(51)相连接，气路导管(51)远离三通管接头(52)的一端贯穿箱体外壳(65)底面后与吸取吸口(50)相连接。

8.根据权利要求1或5所述的一种一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述快递盒定位组件设置有红外扫描仪(4)和雷达传感器(5)，红外扫描仪(4)用于扫描快递盒的红外图像，雷达传感器(5)用于探测爪头(3)和快递盒之间的距离，红外扫描仪(4)和雷达传感器(5)通讯连接到微处理器的输入端，微处理器的输出端通讯连接有三星齿轮换向组件和纵向爪头推进组件的驱动电机以及与类离合组件连接的外部电机(53)，所述红外扫描仪(4)的数量有两个，对称安装在箱体外壳(65)底部，雷达传感器(5)的数量有四组，分别安装在所述支撑杆(44)远离箱体外壳(65)侧壁的一端。

9.根据权利要求1或5所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述升降块(43)上安装有小圆杆(46)，连接块(45)上开设有小通槽(47)，升降块(43)沿着支撑杆(44)上下滑动将带动小圆杆(46)在小通槽(47)内滑动，从而带动连接块(45)转动，实现爪头(3)对快递盒的夹紧和松开。

10.根据权利要求1或5所述的一种全尺寸多功能挤压式机械手，其特征在于：所述端盖(64)和箱体外壳(65)底面上均开设有通槽(2)，通槽(2)的数量与纵向推进丝杆(6)的数量相对应，端盖(64)的通槽(2)内滑动连接有滑板(48)，所述第一电机(42)安装在滑板(48)的下表面，纵向推进丝杠(6)从上到下贯穿连接板(39)，纵向推进丝杠(6)底端从箱体外壳(65)上开设的通槽(2)伸出爪手箱体(1)，纵向推进丝杠(6)与连接板(39)接触处设置有第一轴承座(56)。

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