CN113442155B - 一种仿猫爪式救援抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿猫爪式救援抓取机械手，包括安装架体、电机、传动机构、夹爪套筒、夹爪和凸轮组件，其中安装架体上端设有夹爪套筒，且相邻的两个夹爪套筒通过所述电机驱动同步反向转动，所述电机通过所述传动机构传递转矩，所述夹爪套筒上设有第一开槽，且所述第一开槽内设有夹爪，所述夹爪上设有第二开槽，且所述第二开槽内设有滚筒，所述夹爪套筒内部设有凸轮组件，所述凸轮组件包括弹簧和固定的凸轮，并且所述凸轮外弧面与所述滚筒表面接触，另外所述夹爪套筒内设有弹簧挂销，所述弹簧一端设于所述弹簧挂销上，另一端设于所述夹爪上。本发明夹爪可仿猫爪伸缩，从而起到夹爪隐蔽保护作用。

Description

一种仿猫爪式救援抓取机械手

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体地说是一种仿猫爪式救援抓取机械手。

背景技术

抓取机械手应用广泛且种类繁多，现有技术中的抓取机械手主要包括：上下料机械手、冲压机械手、数控机械手、多关节机器人等，按操作方式来讲，可分为液压式、气动式、电动式、机械式等机械手，其中电动式结构相比于其他形式结构简单、动作平稳、操控简单、速度易于控制。虽然机械手目前还不如人手那样灵活，但它具有不断重复劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物力量比人手大等特点，尤其在一些危险环境下作业能够更好地代替人手保证安全。

机械手的设计经常会受到动物仿生学的启发，其中研究猫爪原理可以发现，其爪齿可以适情伸缩，当猫正常行走时脚趾缩进足内，当猫需要捕捉进食、应敌或攀爬时脚趾又可伸出，从而保护脚趾，这种伸缩现象是通过猫爪内每个趾上韧带的拉伸实现，如果能将上述猫爪伸缩用于机械手设计，将会起到夹爪隐蔽保护作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿猫爪式救援抓取机械手，夹爪可仿猫爪伸缩，从而起到夹爪隐蔽保护作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种仿猫爪式救援抓取机械手，包括安装架体、电机、传动机构、夹爪套筒、夹爪和凸轮组件，其中安装架体上端设有夹爪套筒，且相邻两个夹爪套筒通过所述电机驱动同步反向转动，所述电机通过所述传动机构传递转矩，所述夹爪套筒上设有第一开槽，且所述第一开槽内设有夹爪，所述夹爪上设有第二开槽，且所述第二开槽内设有滚筒，所述夹爪套筒内部设有凸轮组件，所述凸轮组件包括弹簧和固定的凸轮，并且所述凸轮外弧面与所述滚筒表面接触，另外所述夹爪套筒内设有弹簧挂销，所述弹簧一端设于所述弹簧挂销上，另一端设于所述夹爪上。

所述夹爪下端通过夹爪轴铰接安装于所述夹爪套筒的第一开槽中，所述滚筒套装于一个滚筒轴上，所述滚筒轴设于夹爪的第二开槽中。

所述弹簧两端设有弹簧挂钩，所述夹爪上设有夹爪挂钩，所述弹簧一端的弹簧挂钩挂装于所述夹爪挂钩上，另一端的弹簧挂钩挂装于所述弹簧挂销上。

所述传动机构包括蜗轮蜗杆组件和齿轮传动组件，其中蜗轮蜗杆组件包括蜗杆和蜗轮，且蜗轮分设于蜗杆两侧并与所述蜗杆啮合，所述蜗杆通过所述电机驱动转动，所述蜗轮两侧设有蜗轮轴，所述齿轮传动组件包括主动齿轮和从动齿轮，其中主动齿轮安装于对应的蜗轮轴上，从动齿轮与对应的夹爪套筒固连。

所述安装架体包括安装座和设于所述安装座两侧的支撑架，所述电机设于安装座下侧，蜗轮蜗杆组件设于所述安装座中，所述安装座下端两侧分别通过套筒与对应侧的支撑架下端固连，并且所述蜗轮轴设于对应的套筒中，所述齿轮传动组件安装于对应侧的支撑架上，所述安装座上端设有凸轮轴座，所述凸轮套装于凸轮轴上，且所述凸轮轴固装于所述凸轮轴座上。

所述凸轮轴前端呈方形与所述凸轮内孔配合。

所述齿轮传动组件包括依次啮合的主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮，且所述套筒上设有缺口供所述主动齿轮露出与对应的中间齿轮啮合。

救援时两个夹爪套筒向内滚动使衣物挤压形成凸起，而凸轮最高点与夹爪内的滚筒相抵时，两个夹爪套筒内的夹爪伸出配合夹紧衣物凸起。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明夹爪可仿猫爪伸缩实现隐藏，在起到夹爪隐蔽保护作用同时也增强了机械手环境自适应能力。

2、本发明利用固定的凸轮组件和转动的夹爪套筒配合实现夹爪伸出抓取，整体结构简单紧凑，其中凸轮达到最大行程处(凸轮最高点)时，夹爪伸出到最大位置，此时左右相邻两个夹爪恰好啮合，保证作业状态下抓取牢靠。

3、本发明可用于救援伤员，其中夹爪套筒向内转动使衣物挤压形成凸起，然后夹爪可精准抓取凸起，避免抓伤伤员。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中两个相邻夹爪套筒的内部结构剖视图，

图3为图2中的夹爪伸出状态示意图，

图4为图1中的夹爪套筒内部结构分解示意图，

图5为图1中的齿轮传动组件示意图，

图6为图1中的蜗轮蜗杆组件示意图，

图7为图1中的齿轮传动组件齿轮安装示意图。

其中，1为支撑架，2为夹爪套筒，3为夹爪，301为滚筒，302为滚筒轴，303为夹爪轴，304为第一轴孔，305为第二轴孔，4为齿轮传动组件，401为从动齿轮，402为中间齿轮，403为主动齿轮，404为轴承，5为凸轮轴座，6为蜗轮蜗杆组件，601为蜗杆，602为蜗轮，603为蜗轮轴，604为套筒，605为键，7为电机，8为安装座，9为凸轮组件，901为凸轮，902为弹簧，903为弹簧挂销，904为凸轮轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～7所示，本发明包括安装架体、电机7、传动机构、夹爪套筒2、夹爪3和凸轮组件9，其中安装架体上端设有夹爪套筒2，且如图2～3所示，相邻两个夹爪套筒2通过所述电机7驱动同步反向转动，所述电机7通过所述传动机构传递转矩，如图4所示，所述夹爪套筒2上设有第一开槽，且所述第一开槽内设有夹爪3，所述夹爪3上设有第二开槽，且所述第二开槽内设有滚筒301，如图2～3所示，所述夹爪套筒2内部设有凸轮组件9，所述凸轮组件9包括弹簧902和固定的凸轮901，并且所述凸轮901外弧面与所述滚筒301表面接触，另外所述夹爪套筒2内设有弹簧挂销903，所述弹簧902一端设于所述弹簧挂销903上，另一端设于所述夹爪3上。如图2～3所示，本发明工作时，所述凸轮901固定不动，而相邻两个夹爪套筒2向内同步转动时，由于夹爪3内的滚筒301与所述凸轮901外弧面相抵接触，所述夹爪3随着夹爪套筒2向内转动同时也在所述凸轮901外表面作用下由图2中隐藏于夹爪套筒2内的状态变为图3中伸出夹爪套筒3的状态实现抓取，且所述夹爪3伸出时拉伸所述弹簧902，而当相邻两个夹爪套筒2反向向外同步转动时，所述夹爪3在所述弹簧902作用下重新恢复到图2的隐藏状态，从而实现仿猫爪伸缩。

如图2～4所示，所述夹爪3下端通过夹爪轴303铰接安装于所述夹爪套筒2的第一开槽中，在所述夹爪3的第二开槽两侧槽壁下端设有第一轴孔304，所述夹爪轴303穿过所述第一轴孔304，而所述滚筒301套装于一个滚筒轴302上，所述夹爪3的第二开槽两侧槽壁中部设有第二轴孔305，所述滚筒轴302穿过所述第二轴孔305，所述滚筒301与凸轮901滚动摩擦实现对凸轮901的保护，同时利用凸轮901外弧面驱动夹爪3实现伸出。

如图2～3所示，所述弹簧902两端设有弹簧挂钩，所述夹爪3上设有夹爪挂钩，所述弹簧902一端的弹簧挂钩挂装于所述夹爪挂钩上，另一端的弹簧挂钩挂装于所述弹簧挂销903上。本发明利用弹簧902弹力拉回夹爪3实现仿生猫爪的隐藏原理。

如图1所示，所述安装架体上端中部设有凸轮轴座5，如图2～4所示，所述凸轮901套装于一个凸轮轴904上，所述凸轮轴904固装于所述凸轮轴座5上，所述凸轮轴904前端呈方形与所述凸轮901内孔配合，以避免凸轮901转动。

如图5～7所示，所述传动机构包括蜗轮蜗杆组件6和齿轮传动组件4，其中蜗轮蜗杆组件6包括一个蜗杆601和两个蜗轮602，且两个蜗轮602分设于蜗杆601两侧并与所述蜗杆601啮合，所述蜗杆601通过所述电机7驱动转动，进而带动两侧的蜗轮602转动，所述蜗轮602两侧均设有蜗轮轴603，且如图6所示，所述蜗轮轴603通过键605实现与对应蜗轮602连接，所述齿轮传动组件4包括依次啮合的主动齿轮403、中间齿轮402和从动齿轮401，其中主动齿轮403安装于对应的蜗轮轴603上，从动齿轮401与对应的夹爪套筒2固连。

如图1所示，所述安装架体包括安装座8和设于所述安装座8两侧的支撑架1，所述电机7设于安装座8下侧，蜗轮蜗杆组件6设于所述安装座8中，所述安装座8下端两侧分别通过套筒604与对应侧的支撑架1下端固连，并且所述蜗轮轴603设于对应的套筒604中，如图7所示，所述套筒604上设有缺口供所述主动齿轮403露出与对应的中间齿轮402啮合实现传动，所述齿轮传动组件4中的各个齿轮的齿轮轴均通过轴承404支撑安装于对应侧的支撑架1上，如图1所示，所述凸轮轴座5固设于所述安装座8上端。

如图1所示，本实施例设有两组夹爪套筒2，且每组包括两个反向转动的夹爪套筒2配合实现抓取，两侧支撑架1上各设有两组齿轮传动组件4分别对应不同的夹爪套筒2，蜗轮蜗杆组件6中蜗轮602两侧的蜗轮轴603分别驱动不同的齿轮传动组件4。

本发明的工作原理为：

本发明工作时，所述电机7通过传动机构传递转矩驱动夹爪套筒2转动实现抓取，其中蜗轮蜗杆组件6中的蜗杆601通过电机7驱动带动两侧的蜗轮602转动，而每个蜗轮602两侧的蜗轮轴603则分别带动对应齿轮传动组件4中的主动齿轮403转动，每组齿轮传动组件4中的从动齿轮401则带动对应的夹爪套筒2转动，如图2～3所示，每组中相邻的两个夹爪套筒2分别在对应齿轮传动组件4驱动下同步反向转动，当两个夹爪套筒2向内转动时，由于凸轮901固定不动，而夹爪3内的滚筒301与所述凸轮901外弧面相抵接触，所述夹爪3随着夹爪套筒2转动同时也在所述凸轮901外表面作用下由图2中隐藏于夹爪套筒2内的状态变为图3中伸出夹爪套筒3的状态实现抓取，而当相邻两个夹爪套筒2反向向外转动时，所述夹爪3在弹簧902作用下重新恢复到图2的隐藏状态，从而使两个夹爪3实现仿生猫爪的隐藏原理。

本发明可用于救援伤员，救援时机械手只能抓取伤员的衣服并拖动伤员移动实现救援作业，但现有机械手在抓取衣服同时也容易抓伤伤员，而本发明的两个夹爪套筒2向内滚动会将人体皮肤表面的衣物挤压形成凸起，然后两个夹爪3夹紧衣服凸起，进而拖动伤员移动实现救援作业，而且由于衣服挤压凸起，在使夹爪3精准抓取同时也避免夹爪3抓伤伤员。

Claims (8)

1.一种仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：包括安装架体、电机(7)、传动机构、夹爪套筒(2)、夹爪(3)和凸轮组件(9)，其中安装架体上端设有夹爪套筒(2)，且相邻两个夹爪套筒(2)通过所述电机(7)驱动同步反向转动，所述电机(7)通过所述传动机构传递转矩，所述夹爪套筒(2)上设有第一开槽，且所述第一开槽内设有夹爪(3)，所述夹爪(3)上设有第二开槽，且所述第二开槽内设有滚筒(301)，所述夹爪套筒(2)内部设有凸轮组件(9)，所述凸轮组件(9)包括弹簧(902)和固定的凸轮(901)，并且所述凸轮(901)外弧面与所述滚筒(301)表面接触，另外所述夹爪套筒(2)内设有弹簧挂销(903)，所述弹簧(902)一端设于所述弹簧挂销(903)上，另一端设于所述夹爪(3)上。

2.根据权利要求1所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述夹爪(3)下端通过夹爪轴(303)铰接安装于所述夹爪套筒(2)的第一开槽中，所述滚筒(301)套装于一个滚筒轴(302)上，所述滚筒轴(302)设于夹爪(3)的第二开槽中。

3.根据权利要求1所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述弹簧(902)两端设有弹簧挂钩，所述夹爪(3)上设有夹爪挂钩，所述弹簧(902)一端的弹簧挂钩挂装于所述夹爪挂钩上，另一端的弹簧挂钩挂装于所述弹簧挂销(903)上。

4.根据权利要求1所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述传动机构包括蜗轮蜗杆组件(6)和齿轮传动组件(4)，其中蜗轮蜗杆组件(6)包括蜗杆(601)和蜗轮(602)，且蜗轮(602)分设于蜗杆(601)两侧并与所述蜗杆(601)啮合，所述蜗杆(601)通过所述电机(7)驱动转动，所述蜗轮(602)两侧设有蜗轮轴(603)，所述齿轮传动组件(4)包括主动齿轮(403)和从动齿轮(401)，其中主动齿轮(403)安装于对应的蜗轮轴(603)上，从动齿轮(401)与对应的夹爪套筒(2)固连。

5.根据权利要求4所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述安装架体包括安装座(8)和设于所述安装座(8)两侧的支撑架(1)，所述电机(7)设于安装座(8)下侧，蜗轮蜗杆组件(6)设于所述安装座(8)中，所述安装座(8)下端两侧分别通过套筒(604)与对应侧的支撑架(1)下端固连，并且所述蜗轮轴(603)设于对应的套筒(604)中，所述齿轮传动组件(4)安装于对应侧的支撑架(1)上，所述安装座(8)上端设有凸轮轴座(5)，所述凸轮(901)套装于凸轮轴(904)上，且所述凸轮轴(904)固装于所述凸轮轴座(5)上。

6.根据权利要求5所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述凸轮轴(904)前端呈方形与所述凸轮(901)内孔配合。

7.根据权利要求5所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：所述齿轮传动组件(4)包括依次啮合的主动齿轮(403)、中间齿轮(402)和从动齿轮(401)，且所述套筒(604)上设有缺口供所述主动齿轮(403)露出与对应的中间齿轮(402)啮合。

8.根据权利要求1所述的仿猫爪式救援抓取机械手，其特征在于：救援时两个夹爪套筒(2)向内滚动使衣物挤压形成凸起，而凸轮(901)最高点与夹爪(3)内的滚筒(301)相抵时，两个夹爪套筒(2)内的夹爪(3)伸出配合夹紧衣物凸起。

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