CN113070890B - 一种夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，提供一种夹持机构，包括：夹持座，其上设有槽口相通的第一卡槽和第二卡槽；转动轮，绕一轴线转动连接于夹持座，其上设有槽口相通的第一夹持槽和第二夹持槽；转动轮在转动过程中具有使第一夹持槽与第一卡槽配合形成用于夹紧被夹持物的夹紧空间的第一夹持状态，以及使第二夹持槽与第二卡槽配合形成用于限定被夹持物可沿其轴向自由滑动的锁定空间内的第二夹持状态。该夹持机构，不仅可以用于将被夹持物夹紧，而且还可以切换夹持状态，使被加持物可以沿自身轴向自由滑动，又不会从锁定空间内脱落。而且，转动轮在第一夹持状态与第二夹持状态的转变过程中，无需将被夹持物取出即可完成切换，使用更方便。

Description

一种夹持机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种夹持机构。

背景技术

智能化电网带电作业是未来的发展趋势，带电作业机器人是一种能替代人工操作的带电作业智能化设备。机械夹持机构是带电机器人作业时不可或缺的机械装置，目前市面上带电机器人末端的夹持机构种类繁多，主要以双夹板式和仿生夹爪为主。

双夹板式机构优点是机构简单，易于设计，自重小；缺点是夹取持重差，功能单一，通常只能夹取小范围尺寸的物件。仿生夹爪，主要用于夹持不规则的、有突出特征的物件，如工业零件或生活用具，并且多爪机构存在自重大、操作复杂、修理更换困难、成本过高、性能过剩的缺点。

在环境复杂的情况下，以上两种夹持机构存在夹持物不能在锁定范围内自由滑动的缺陷；在一些要实现被夹持物既可以滑动又可以夹紧的两种应用情况下，上述两种夹持机构均难以实现。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的夹持机构难以实现夹持物既可以在夹持机构锁定范围内自由滑动又可以被夹紧的缺陷。为此，本发明提供一种夹持机构。

本发明提供一种夹持机构，包括：夹持座，其上设有槽口相通的第一卡槽和第二卡槽；转动轮，绕一轴线转动连接于所述夹持座，其上设有槽口相通的第一夹持槽和第二夹持槽；所述转动轮在转动过程中具有使所述第一夹持槽与所述第一卡槽配合形成用于夹紧被夹持物的夹紧空间的第一夹持状态，以及使所述第二夹持槽与所述第二卡槽配合形成用于限定被夹持物且被夹持物可沿其轴向自由滑动的锁定空间的第二夹持状态。

进一步地，所述第一卡槽和第一夹持槽和所述第二夹持槽均为圆弧形槽。

进一步地，所述夹持座包括分别位于所述转动轮轴向方向的相对两侧且对称设置的第一夹板和第二夹板。

进一步地，所述第一夹板上的所述第一卡槽与所述第二卡槽的槽口边缘均设有沿所述转动轮的径向方向向外延伸的支板，两个相对设置的所述支板之间的区域形成导向部。

进一步地，所述转动轮为齿轮。

进一步地，所述转动轮的盘面上设有若干通孔。

进一步地，所述夹持座上设有用于检测所述转动轮的转动角度的第一位置传感器和第二位置传感器。

进一步地，所述转动轮上设有磁体，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均为霍尔传感器，所述霍尔传感器用于根据检测到的所述磁体的磁力信息获取所述转动轮的转动角度信息。

进一步地，所述转动轮采用铝合金材料制成。

进一步地，所述转动轮的转轴连接在底座上，所述底座上设有基板，所述基板上设有驱动机构，所述驱动机构的输出端连接有主动轮，所述转动轮与所述主动轮传动连接。

进一步地，所述驱动机构包括电机和减速器，所述减速器连接在所述电机和所述主动轮之间，所述电机的输出轴的轴向方向与所述主动轮的轴线方向相垂直。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的夹持机构，包括夹持座和转动连接在夹持座上的转动轮，夹持座上设置有槽口相通的第一卡槽与第二卡槽；转动轮上设置有槽口相通的第一夹持槽与第二夹持槽。当需要夹紧物体时，转动轮转动至第一夹持状态，使第一卡槽与第一夹持槽相配合形成夹紧空间，能将被夹持物夹紧。当被夹持物需要在夹持机构上沿其轴向自由滑动时，转动轮转动至第二夹持状态，使第二卡槽与第二夹持槽相配合形成锁定空间，同时转动轮带动被夹持物运动到锁定空间内，该锁定空间的面积大于被夹持物的横截面积，使得被夹持物可沿自身轴向自由滑动的同时，又不会从锁定空间内脱落，提高了该夹持机构的适用性与可靠性。而且，转动轮在第一夹持状态与第二夹持状态的转变过程中，可以带动被夹持物由夹紧空间运动到锁定空间，在被夹持物既需要被夹紧又需要在夹持机构的锁定范围内自由滑动(例如拖拽)的应用场景中，无需将被夹持物取出即可完成被夹持物夹持状态的切换，提高了后续工作的效率和作业质量，使用更方便。另外，采用转动轮转动夹持的夹持方式，相对于传统双夹板的夹持方式，在夹取持重方面有了显著的提升。

2.本发明提供的夹持机构，第一卡槽与第一夹持槽均为圆弧形槽，第一卡槽与第一夹持槽配合形成的夹紧空间是一个闭合圆环，在夹持横截面为圆形的线缆时，闭环圆环对线缆的夹紧效果更好，线缆被夹紧后不易出现松脱现象；而且，闭环圆环对线缆周向各处的夹紧力大小更加均匀，使线缆被夹紧后不易发生变形，避免引起线缆内部的连接失效问题。

3.本发明提供的夹持机构，夹持座包括位于转动轮轴向方向的相对两侧且对称设置的第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板可以对转动轮进行限位，保证转动轮在限定空间内转动,而且第一夹板和第二夹板有利于在径向上捋顺被夹持物。

4.本发明提供的夹持机构，两个相对的支板之间的区域形成导向部，使得电缆在一定范围内就可以顺着该导向部滑入第一卡槽或第二卡槽内，提高了夹持机构夹取时的容错性，保证在识别误差内准确抓取被夹持物。

5.本发明提供的夹持机构，转动轮为齿轮，齿轮传动方式具有传动精度高、稳定性好的优点，有利于提高夹取工作的可靠性。

6.本发明提供的夹持机构，在转动轮的盘面上设置通孔，在减轻转动轮的自重的同时防止转动轮出现上下端重量不均匀的情况。

7.本发明提供的夹持机构，采用第一位置传感器和第二位置传感器检测转动轮的转动角度，以此定位作业时的位置情况，可以连接机器人自主控制端，实现通信，有效减少人员的操作，使机器人独立完成任务，性能安全可靠，使带电作业效率得到大幅度提高。

8.本发明提供的夹持机构，选用具有减速器的直流电机，在减速的同时降低了负载惯量，不但使得电机的体型减小，还增大了负载。

9.本发明提供的夹持机构，转动轮使用高强度铝合金材料，减小了体积重量，成本降低且坚实耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的夹持机构的结构示意图；

图2为本发明提供的夹持机构中的第一夹板的结构示意图；

图3为本发明提供的夹持机构中的第二夹板的结构示意图；

图4为本发明提供的夹持机构中的转动轮的结构示意图；

图5为本发明提供的夹持机构中的转动轮处于第一夹持状态的结构示意图；

图6为本发明提供的夹持机构中的转动轮处于第二夹持状态的结构示意图；

图7为本发明提供的夹持机构中的后视图；

图8为本发明提供的夹持机构中的外壳的结构示意图。

附图标记说明：

1、转动轮； 2、第一夹板； 3、第二夹板；

4、支板； 5、第一卡槽； 6、第二卡槽；

7、第一夹持槽； 8、第二夹持槽； 9、夹紧空间；

10、锁定空间； 11、电缆； 12、通孔；

13、第一位置传感器； 14、第二位置传感器； 15、电机；

16、减速器； 17、底座； 18、基板；

19、电路板； 20、电池； 21、主动轮；

22、外壳； 23、连接板； 24、磁体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明提供的夹持机构的结构示意图；图2为本发明提供的夹持机构中的第一夹板的结构示意图；图3为本发明提供的夹持机构中的第二夹板的结构示意图；图4为本发明提供的夹持机构中的转动轮的结构示意图；图5为本发明提供的夹持机构中的转动轮处于第一夹持状态的结构示意图；图6为本发明提供的夹持机构中的转动轮处于第二夹持状态的结构示意图；如图1、图2、图3、图4、图5以及图6所示，本实施例提供一种加持机构，包括夹持座与转动轮1。其中，对于该夹持座而言，包括第一夹板2与第二夹板3，第一夹板2与第二夹板3整体上呈圆盘状结构，转动轮1可转动地设置在第一夹板2与第二夹板3的中间。例如，第一夹板2、转动轮1以及第二夹板3可以同轴线设置，三者通过穿过轴线设置的螺栓紧密连接。第一夹板2与第二夹板3分别安装在螺栓的两个端部，且相对螺栓固定，转动轮1通过轴承可转动地套设在螺栓的中间部分。在可替换的实施方式中，夹持座还可仅由一块夹板构成，只要夹板和转动轮之间可以发生相对转动即可。

在本实施例中，转动轮1为齿轮，驱动机构通过齿轮传动的方式带动转动轮1转动，齿轮传动方式具有传动精度高、稳定性好的优点，有利于提高夹取工作的可靠性。在转动轮1上设置有槽口相通的第一夹持槽7与第二夹持槽8，槽口位于转动轮1的上方。在本实施例中，夹持机构的夹取对象为主体截面形状为圆形的电缆11，因此，第一夹持槽7与第二夹持槽8设计为圆弧形槽。当夹取对象的截面形状为其他形状时，例如为椭圆形或方形时，第一夹持槽7与第二夹持槽8的形状可以适应性调整，尽可能地确保夹取对象被周向夹持。

本发明提供的夹持机构，包括夹持座和转动连接在夹持座上的转动轮，夹持座上设置有槽口相通的第一卡槽与第二卡槽；转动轮上设置有槽口相通的第一夹持槽与第二夹持槽。当需要夹紧物体时，转动轮转动至第一夹持状态，使第一卡槽与第一夹持槽相配合形成夹紧空间，能将被夹持物夹紧。当被夹持物需要在夹持机构上沿其轴向自由滑动时，转动轮转动至第二夹持状态，使第二卡槽与第二夹持槽相配合形成锁定空间，同时转动轮带动被夹持物运动到锁定空间内，该锁定空间的面积大于被夹持物的横截面积，使得被夹持物可沿自身轴向自由滑动的同时，又不会从锁定空间内脱落，提高了该夹持机构的适用性与可靠性。而且，转动轮在第一夹持状态与第二夹持状态的转变过程中，可以带动被夹持物由夹紧空间运动到锁定空间，在被夹持物既需要被夹紧又需要在夹持机构的锁定范围内自由滑动(例如拖拽)的应用场景中，无需将被夹持物取出即可完成被夹持物夹持状态的切换，提高了后续工作的效率和作业质量，使用更方便。另外，采用转动轮转动夹持的夹持方式，相对于传统双夹板的夹持方式，在夹取持重方面有了显著的提升。

对于第一夹板2而言，其盘面上设置有第一卡槽5与第二卡槽6，槽口位于第一夹板2的上方。第一卡槽5与第二卡槽6设计为圆弧形槽。第一卡槽5与第二卡槽6的槽口相连通，如此设置，在无需将被夹持物取出转动轮1的情况下，可以实现被夹持物在转动轮1的第一卡槽5与第二卡槽6上位置的切换，减少人工操作，方便实现自动化作业。

对于第二夹板3而言，其盘面上也设置有第一卡槽5与第二卡槽6，第一卡槽5与第二卡槽6均可以为圆弧形槽。其中，第一卡槽5可以与第二卡槽6相连通。

需要说明的是，第一夹板2上的第一卡槽5及第二卡槽6的位置与第二夹板3上的第一卡槽5及第二卡槽6的位置相对应、形状相同，以便更好的夹持。

需要说明的是，转动轮1上的第一夹持槽7及第二夹持槽8的位置与第一夹板2上的第一卡槽5及第二卡槽6的位置相对应、形状相匹配。

当转动轮1转动时，第一卡槽5与第一夹持槽7的槽口相面对时，两者形成用于夹紧被夹持物的夹紧空间9。还可以反向转动转动轮1，当第二卡槽6与第二夹持槽8的槽口相面对时，两者形成用于限定被夹持物的锁定空间10。其中，夹紧空间9小于锁定空间10，被夹持物处于锁紧空间内时无法沿自身轴向滑动，也无法沿自身径向晃动。被夹持物处于锁定空间内时可以沿自身轴向滑动，也可以沿自身径向晃动。

其中，可以只有第一夹板2或者第二夹板3配合转动轮1使用。优选方案中，第一夹板2、转动轮1以及第二夹板3同时使用，有利于提高夹持效果。

本实施例中，第一卡槽5与第一夹持槽7均可以为圆弧形槽，如此设置，可以使得形成的夹紧空间9更贴合电缆11的形状，增大与电缆11的接触面积，增大摩擦力，有利于提高夹紧效果。

本实施例中，第二卡槽6和第二夹持槽8也可以均为圆弧形槽，如此设置，可以使得形成的锁定空间10的内壁更光滑，防止在电缆11滑动的过程中刮伤外皮，减少对电缆11的损伤。

本实施例中，第一夹板2与第二夹板3对称分布在转动轮1的两侧。

本实施例中，在第一夹板2上第一卡槽5以及第二卡槽6的槽口边缘处均设置有沿转动轮1径向方向延伸的支板4，两个支板4分别向远离彼此的方向倾斜，两个相对设置的支板4之间的区域形成导向部，如此可以增大第一卡槽5与第二卡槽6的槽口大小，使得电缆11更容易进入。

本实施例中，转动轮1为齿轮，这样可以增大对电缆11的夹紧力。

本实施例中，可以在齿轮的盘面上设置若干通孔12，不仅可以减轻整个夹持机构的重量，还可以解决因设置第一夹持槽7与第二夹持槽8带来的齿轮重心偏移的问题，有利于齿轮更加平稳的转动。

本实施例中，还可以在第一夹板2以及第二夹板3上设置若干通孔12，可以减轻整个夹持机构的重量。

本实施例中，对于转动轮1的驱动，可以采用皮带传动，也可以采用齿轮传动。当采用齿轮传动时，该转动轮1作为从动轮，电机15的输出轴与主动轮21相连，主动轮21与从动轮相连，相较于皮带传动，齿轮传动可以对电缆11有更大的夹紧力。其中，主动轮21的直径小于转动轮1的直径。其中，该电机15为直流电机。

本实施例中，还可以设置减速器16，该减速器16位于电机15与主动轮21之间，经减速器16变速，可以增大输出的动力。而且，设置减速器16之后，安装电机15时，可以使得电机15的输出轴与主动轮21的轴线相垂直，可以减小整个夹持机构的体积。

如图2所示，本实施例中，可以在第一夹板2上设置第一位置传感器13，其中，第一位置传感器13可以为光敏传感器，也可以是霍尔传感器，以此来获取转动轮1转动的角度信息，并根据该角度信息，调整电机15的转速以及转动方向。其中，第一位置传感器13也可以安装在第二夹板3上。

例如，当第一位置传感器13为霍尔传感器时，该霍尔传感器可以安装在第一夹板2或者第二夹板3朝向转动轮1的一面上，并且，对应的，可以在转动轮1的相应位置安装磁体24，优选的，磁体24为磁铁，当转动轮1转动时，带动磁铁运动，使霍尔传感器周围的磁场发生变化，霍尔传感器根据周围磁场的变化可以获取磁铁的位置，从而得到转动轮1的转动角度信息。对于第二位置传感器14而言，其与第一位置传感器13的设置方式及原理相同，在此不再赘述。

本实施例中，该夹持机构还包括基板18，第一夹板2与第二夹板3均通过螺钉安装在基板18上，而且，还可以通过弧形的连接板23将第一夹板2与第二夹板3的侧面包裹起来，连接板23、第一夹板2与第二夹板3可以通过螺钉相连。此时，转动轮1只有很小的一部分裸露，可以对其起到一定的保护作用。

图7为本发明提供的夹持机构中的后视图；如图7所示，本实施例中，该夹持机构还包括电池20与电路板19，其中，电池20与电路板19位于转动轮1的同一侧，电机15与减速器16可以均位于转动轮1的另一侧。其中，电池20、电路板19、电机15以及减速器16均可以通过螺钉安装在基板18上。电池20可以与电机15以及电路板19电连接，电路板19与霍尔传感器电连接。

该电路板19包括信号接收模块、信号处理模块以及信号发送模块，当霍尔传感器获取到转动轮1的转动角度信息后，发送至电路板19上的信号接收模块，信号处理模块对转动角度信息进行分析判断后，将需要执行的命令通过信号发送模块发送至电机15，从而使电机15执行相应的命令。

本实施例中，还可以在基板18背对转动轮1的一面设置底座17，该底座17用于与机器人的机械臂连接，从而通过机器人带动该夹持机构工作。

本实施例中，该夹持机构中的转动轮1、基板18、底座17、第一夹板2、第二夹板3以及连接板均可以由铝合金材质支撑，有利于降低整个夹持机构的重量。

图8为本发明提供的夹持机构中的外壳的结构示意图，如图8所示，本实施例中，该夹持机构还可以设置有外壳22将电机15、减速器16、电池20以及电路板19包裹起来。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种夹持机构，其特征在于，包括：

夹持座，其上设有槽口相通的第一卡槽和第二卡槽；

转动轮，绕一轴线转动连接于所述夹持座，其上设有槽口相通的第一夹持槽和第二夹持槽；

所述转动轮在转动过程中具有使所述第一夹持槽与所述第一卡槽配合形成用于夹紧被夹持物的夹紧空间的第一夹持状态，以及使所述第二夹持槽与所述第二卡槽配合形成用于限定被夹持物且被夹持物可沿其轴向自由滑动的锁定空间的第二夹持状态。

2.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述第一卡槽和所述第一夹持槽均为圆弧形槽。

3.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述夹持座包括分别位于所述转动轮轴向方向的相对两侧且对称设置的第一夹板和第二夹板。

4.根据权利要求3所述的夹持机构，其特征在于，

所述第一夹板上的所述第一卡槽与所述第二卡槽的槽口边缘均设有沿所述转动轮的径向方向向外延伸的支板，两个相对设置的所述支板之间的区域形成导向部。

5.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述转动轮为齿轮。

6.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述转动轮的盘面上设有若干通孔。

7.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述夹持座上设有用于检测所述转动轮的转动角度的第一位置传感器和第二位置传感器。

8.根据权利要求7所述的夹持机构，其特征在于，

所述转动轮上设有磁体，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均为霍尔传感器，所述霍尔传感器用于根据检测到的所述磁体的磁力信息获取所述转动轮的转动角度信息。

9.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述转动轮采用铝合金材料制成。

10.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，

所述转动轮的转轴连接在底座上，所述底座上设有基板，所述基板上设有驱动机构，所述驱动机构的输出端连接有主动轮，所述转动轮与所述主动轮传动连接。

11.根据权利要求10所述的夹持机构，其特征在于，

所述驱动机构包括电机和减速器，所述减速器连接在所述电机和所述主动轮之间，所述电机的输出轴的轴向方向与所述主动轮的轴线方向相垂直。

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