CN114367999A - 一种机械手夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手夹持机构。它包括两片力臂挡板、铰接在两片力臂挡板之间的一对能够开合的主力臂组件以及铰接在该对主力臂组件前端的一对卡爪组件，还包括有铰接在动力端和该对所述主力臂组件之间的一对拉伸臂以及铰接在力臂挡板与卡爪组件之间的一对附加力臂组件，通过动力端的水平移动能够使拉伸臂带动该对主力臂组件摆动从而使该对所述一对卡爪组件张开，同时使各个铰接点保持平行四边形状态进而使卡爪组件平动开合。采用上述的结构后，使开闭过程中卡爪组件的钳口始终保持平动，使用可靠，故障率低且灵活性好，并大大提高了水下机器人的工作效率和可靠性，应用范围广泛，其结构简单紧凑，安装和维护方便，成本也较低。

Description

一种机械手夹持机构

技术领域

本发明涉及一种深海多自由度液压作业机械手的附属结构，尤其涉及一种机械手夹持机构，属于机械人及机械手技术领域。

背景技术

水下多自由度机械手是水下作业的核心装备之一，主要搭载于水下机器人，在海洋资源开发、水下采样及开发深水油气田发挥至关重要的作用，多自由度液压机械手可搭载于作业型ROV上，针对海底采油树工作要求，可与专用工具相配合，完成水下采油巡检和管道阀门开启和关闭作业，其中，对于水下作业这种特殊的场合来说，机械手的夹持机构至关重要，决定了该机械手可以执行任务的通用性和广泛性，现有的机械手的夹持机构通常结构设计复杂，夹持不够灵活并且很容易出现故障，有一些小心的夹持机构虽然灵活度较高，其简单的结构使其故障率也较低，但是其操作可靠性较差并且应用场合受到了极大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑，开闭过程中钳口始终保持平动，灵活性好，可实现类似于活动扳手的功能，并能够提高水下机器人的工作效率和可靠性，同时安装和维护方便，成本也较低且应用范围广泛的机械手夹持机构。

为了解决上述技术问题，本发明的机械手夹持机构，包括两片力臂挡板、铰接在两片力臂挡板之间的一对能够开合的主力臂组件以及铰接在该对主力臂组件前端的一对卡爪组件，还包括有铰接在动力端和该对所述主力臂组件之间的一对拉伸臂以及铰接在力臂挡板与卡爪组件之间的一对附加力臂组件，通过动力端的水平移动能够使拉伸臂带动该对主力臂组件摆动从而使该对所述一对卡爪组件张开，同时使该对附加力臂组件和主力臂组件的各个铰接点保持平行四边形状态进而使卡爪组件平动开合。

所述主力臂组件包括前主力臂组合结构和后主力臂组合结构，所述前主力臂组合结构和后主力臂组合结构均通过一号销轴铰接在两片力臂挡板上和通过二号销轴铰接在卡爪组件上。

该对所述卡爪组件包括由两块卡爪块、夹持在两块卡爪块之间的卡爪中间块以及固定安装在两块卡爪块上的卡爪体所构成的前卡爪组合结构和后卡爪组合结构。

所述附加力臂组件包括前附加力臂组合结构和后附加力臂组合结构，所述前附加力臂组合结构和后附加力臂组合结构均通过三号销轴铰接在两片力臂挡板上和通过四号销轴铰接在卡爪组件的卡爪中间块上。

所述动力端包括牵引块以及通过连接块与牵引块配合安装的连接杆。

所述前主力臂组合结构和后主力臂组合结构均由三块主力臂板构成，所述前附加力臂组合结构和后附加力臂组合结构分别由两块附加力臂板以及位于两块附加力臂板之间的隔块构成，两片所述力臂挡板分别通过一号销轴和三号销轴进行过盈连接，所述隔块与三号销轴进行过盈连接，各块所述附加力臂板均与三号销轴间隙连接，各块所述主力臂板均与一号销轴间隙连接。

该对所述拉伸臂的一端通过五号销轴与牵引块连接，该对所述拉伸臂的另外一端分别通过一根六号销轴与前主力臂组合结构和后主力臂组合结构的主力臂板连接，所述六号销轴与主力臂板之间过盈连接，六号销轴与拉伸臂之间间隙连接，所述五号销轴与牵引块之间间隙连接，所述拉伸臂与五号销轴之间过盈连接。

各块所述主力臂板通过二号销轴连接卡爪组件的卡爪块，所述二号销轴与各块所述主力臂板之间过盈配合，所述二号销轴与卡爪块之间间隙配合，所述四号销轴与附加力臂组合结构的附加力臂板之间过盈连接，所述四号销轴与卡爪中间块之间间隙连接。

采用上述的结构后，通过设置的力臂挡板、卡爪组件以及铰接在力臂挡板和卡爪组件之间的主力臂组件和附加力臂组件，由此通过主力臂组件的摆动使卡爪组件张开，同时利用附加力臂组件和主力臂组件的各个铰接点保持平行四边形状态使开闭过程中卡爪组件的钳口始终保持平动，使用可靠，故障率低且灵活性好，可实现类似于活动扳手的功能，并大大提高了水下机器人的工作效率和可靠性，应用范围广泛，同时，其结构简单紧凑，安装和维护方便，成本也较低。

附图说明

图1为本发明机械手夹持机构的卡爪张开状态的立体结构图；

图2为本发明机械手夹持机构的卡爪闭合状态的立体结构图；

图3为本发明机械手夹持机构的主视结构结构图；

图4为本发明机械手夹持机构的俯视结构图；

图5为图3的A-A向剖视图；

图6为图3的B-B向剖视图；

图7为本发明机械手夹持机构（去除力臂挡板后）的主视结构结构图；

图8为本发明机械手夹持机构的动作原理示意图；

图9为本发明机械手夹持机构中卡爪张开状态的主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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部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，力臂挡板、主力臂板、附加力臂板等仅为描述说明需要，一号销轴、二号销轴、三号销轴、四号销轴和五号销轴无特定顺序和功能要求，仅为了区分需要，基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

如图所示，本发明的机械手夹持机构，包括上下两片力臂挡板1、铰接在上下两片力臂挡板（图5中所示上下方向）之间的一对能够开合的主力臂组件2以及铰接在该对主力臂组件前端的一对卡爪组件3，其中力臂挡板1与机械手的其它零件固定连接，为夹持机构提供固定支撑，还包括有铰接在动力端4和该对主力臂组件之间的一对拉伸臂5以及铰接在力臂挡板与卡爪组件3之间的一对附加力臂组件6，其中，所说的动力端4包括牵引块20以及通过连接块21与牵引块配合安装的连接杆22，当然还包括一块中间块28，所说的卡爪组件3包括有前卡爪组合结构14和后卡爪组合结构15（图3的上侧定义为前侧，图3所示的下侧定义为后侧），前卡爪组合结构14和后卡爪组合结构15均由两块卡爪块11、夹持在两块卡爪块之间的卡爪中间块12以及固定安装在两块卡爪块上的卡爪体13所构成，所说的主力臂组件2包括前主力臂组合结构7和后主力臂组合结构8，前主力臂组合结构7和后主力臂组合结构8均由三块主力臂板27构成，前主力臂组合结构7和后主力臂组合结构8均通过一号销轴9铰接在两片力臂挡板上和通过二号销轴10铰接在卡爪组件3上，附加力臂组件6包括前附加力臂组合结构16和后附加力臂组合结构17，前附加力臂组合结构16和后附加力臂组合结构17分别由两块附加力臂板26以及位于两块附加力臂板之间的隔块23构成，通过动力端4的连接杆22的水平移动能够使拉伸臂5带动该对主力臂组件摆动从而使该对一对卡爪组件3张开，同时使该对附加力臂组件6和主力臂组件2的铰接点保持平行四边形状态进而使卡爪组件3平动开合。

进一步地，对于各个部件之间的连接关系来说，如图7所示，两片力臂挡板均具有两个一号销轴9和两个三号销轴18，两片力臂挡板均通过两个一号销轴9和两个三号销轴18进行过盈连接，在两片力臂挡板1连接后所形成的空腔内，两个一号销轴9位于两个三号销轴18外侧，两个一号销轴9分别用于对称连接前主力臂组合结构7的三块主力臂板和后主力臂组合结构8的三块主力臂板，两个三号销轴18分别对称连接，前附加力臂组合结构16的两块附加力臂板和后附加力臂组合结构17的两块附加力臂板，前附加力臂组合结构16的两块附加力臂板之间以及后附加力臂组合结构17的两块附加力臂板之间均通过隔块23间隔定位，隔块23与三号销轴18进行过盈连接，各块附加力臂板均与三号销轴18间隙连接，各块主力臂板均与一号销轴9间隙连接，使主力臂板和附加力臂板能够转动。

再进一步地，所说的拉伸臂5包括两根上拉伸臂和两根下拉伸臂，两根上拉伸臂和两根下拉伸臂的一端通过五号销轴24与牵引块20连接，两根上拉伸臂的另外一端通过一根六号销轴25与前主力臂组合结构7的三块主力臂板连接，两根下拉伸臂的另外一端通过一根六号销轴25与后主力臂组合结构8的三块主力臂板连接，六号销轴25与各块主力臂板之间过盈连接，六号销轴25与拉伸臂5之间间隙连接，使拉伸臂可以绕六号销轴25旋转，五号销轴24与牵引块20之间间隙连接，拉伸臂5与五号销轴24之间过盈连接，将连接杆22装入由牵引块20、中间块28和连接块21组成的容纳腔内，利用螺栓将牵引块20、中间块28和连接块21连接紧固；前附加力臂组合结构16和后附加力臂组合结构17均通过三号销轴18铰接在两片力臂挡板上和通过四号销轴19铰接在卡爪组件3的卡爪中间块12上，各块主力臂板均通过二号销轴10连接卡爪组件3的卡爪块11，二号销轴10与各块主力臂板之间过盈配合，二号销轴10与卡爪块11之间间隙配合，使卡爪块11可绕二号销轴10转动，利用四号销轴19连接两片附加力臂和卡爪中间块，具体的说，四号销轴19与附加力臂组合结构17的附加力臂板之间过盈连接，四号销轴19与卡爪中间块12之间间隙连接，使卡爪中间块12可绕四号销轴19转动，利用3个内六角螺钉将两片卡爪块和卡爪中间块连接紧固，利用5个内六角螺钉将两片卡爪块和卡爪体连接紧固，卡爪体为保持夹持可靠，需加工波纹，优选正反双向波纹。

另外，本发明中涉及的销轴类零件材料优选不锈钢，结构类零件材料优选铝合金，上述的间隙配合，要保证零件转动顺畅，无卡滞。

动作原理：当连接杆在液压缸或其它驱动装置带动下发生水平运动时，连接杆带动与之相连的连接块、中间块和牵引块一起发生水平运动，进而带动五号销轴24水平运动，在拉伸臂的带动下，六号销轴25绕一号销轴9旋转，使主力臂板也一起绕一号销轴9旋转，主力臂板的转动带动卡爪块，进而带动与之固接的卡爪体张开，同时卡爪中间块绕四号销轴19转动，进而附加力臂板绕三号销轴18转动，由于一号销轴9、三号销轴18、四号销轴19和六号销轴25的位置关系限定，使得卡爪体的张开的过程中，一号销轴9、三号销轴18、四号销轴19和二号销轴10始终保持平行四边形的关系，由此保证卡爪张开时，钳口始终是平动的，卡爪体的闭合过程与之类似。

Claims (8)

1.一种机械手夹持机构，其特征在于：包括两片力臂挡板（1）、铰接在两片力臂挡板之间的一对能够开合的主力臂组件（2）以及铰接在该对主力臂组件前端的一对卡爪组件（3），还包括有铰接在动力端（4）和该对所述主力臂组件之间的一对拉伸臂（5）以及铰接在力臂挡板与卡爪组件（3）之间的一对附加力臂组件（6），通过所述动力端（4）的水平移动能够使拉伸臂（5）带动该对主力臂组件摆动从而使该对所述一对卡爪组件（3）张开，同时使该对附加力臂组件（6）和主力臂组件（2）的各个铰接点保持平行四边形状态进而使卡爪组件（3）平动开合。

2.按照权利要求1所述的机械手夹持机构，其特征在于：所述主力臂组件（2）包括前主力臂组合结构（7）和后主力臂组合结构（8），所述前主力臂组合结构（7）和后主力臂组合结构（8）均通过一号销轴（9）铰接在两片力臂挡板上和通过二号销轴（10）铰接在卡爪组件（3）上。

3.按照权利要求1或2所述的机械手夹持机构，其特征在于：该对所述卡爪组件（3）包括由两块卡爪块（11）、夹持在两块卡爪块之间的卡爪中间块（12）以及固定安装在两块卡爪块上的卡爪体（13）所构成的前卡爪组合结构（14）和后卡爪组合结构（15）。

4.按照权利要求3所述的机械手夹持机构，其特征在于：所述附加力臂组件（6）包括前附加力臂组合结构（16）和后附加力臂组合结构（17），所述前附加力臂组合结构（16）和后附加力臂组合结构（17）均通过三号销轴（18）铰接在两片力臂挡板上和通过四号销轴（19）铰接在卡爪组件（3）的卡爪中间块（12）上。

5.按照权利要求4所述的机械手夹持机构，其特征在于：所述动力端（4）包括牵引块（20）以及通过连接块（21）与牵引块配合安装的连接杆（22）。

6.按照权利要求5所述的机械手夹持机构，其特征在于：所述前主力臂组合结构（7）和后主力臂组合结构（8）均由三块主力臂板构成，所述前附加力臂组合结构（16）和后附加力臂组合结构（17）分别由两块附加力臂板以及位于两块附加力臂板之间的隔块（23）构成，两片所述力臂挡板分别通过一号销轴（9）和三号销轴（18）进行过盈连接，所述隔块（23）与三号销轴（18）进行过盈连接，各块所述附加力臂板均与三号销轴（18）间隙连接，各块所述主力臂板均与一号销轴（9）间隙连接。

7.按照权利要求6所述的机械手夹持机构，其特征在于：该对所述拉伸臂（5）的一端通过五号销轴（24）与牵引块（20）连接，该对所述拉伸臂（5）的另外一端分别通过一根六号销轴（25）与前主力臂组合结构（7）和后主力臂组合结构（8）的主力臂板连接，所述六号销轴（25）与主力臂板之间过盈连接，六号销轴（24）与拉伸臂（5）之间间隙连接，所述五号销轴（24）与牵引块（20）之间间隙连接，所述拉伸臂（5）与五号销轴（24）之间过盈连接。

8.按照权利要求7所述的机械手夹持机构，其特征在于：各块所述主力臂板通过二号销轴（10）连接卡爪组件（3）的卡爪块（11），所述二号销轴（10）与各块所述主力臂板之间过盈配合，所述二号销轴（10）与卡爪块（11）之间间隙配合，所述四号销轴（19）与附加力臂组合结构（17）的附加力臂板之间过盈连接，所述四号销轴（19）与卡爪中间块（12）之间间隙连接。

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