CN117817692B - 一种多功能高承载机械手爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能高承载机械手爪，包括固定座、大臂、小臂、A手爪和B手爪，所述大臂转动的设置在固定座上，大臂通过平行四边形机构连接到所述小臂，小臂上固定有吊环，吊环连接到起重机，起重机能够升降小臂，起重机能够在环形轨道上移动，进而拉动小臂绕固定座回转，小臂的端面上转动的设置有内齿圈，内齿圈两端分别固定有安装板，一块安装板上安装有所述A手爪，另一块安装板上安装有所述B手爪，内齿圈能够转动进而改变A手爪和B手爪的位置，使用起重机将小臂的末端吊起来，减轻了大臂受到的弯矩，运动过程中更稳定，小臂末端设置有两种机械爪，既可以同时夹持一种物品，也可以根据物品的外形使用不同的夹爪。

Description

一种多功能高承载机械手爪

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种多功能高承载机械手爪。

背景技术

机械手是工业生产中重要的搬运工具之一，目前，机械手通常安装在固定座上，机械手一般包括大臂、小臂和夹爪，大臂转动的设置在固定座上，小臂转动的设置在大臂上，夹爪转动的设置在小臂上，当夹持大重量货物时，因为大臂距离夹爪更远，受到的力矩更大，容易使大臂变形，运动过程中更加不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能高承载机械手爪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能高承载机械手爪，包括固定座、大臂、小臂、A手爪和B手爪，所述固定座固定在地面上，所述大臂转动的设置在固定座上，大臂通过平行四边形机构连接到所述小臂，小臂上固定有吊环，吊环连接到起重机，起重机能够升降小臂，起重机能够在环形轨道上移动，进而拉动小臂绕固定座回转，起重机电性连接到上位机；

小臂的端面上转动的设置有内齿圈，内齿圈两端分别固定有安装板，一块安装板上安装有所述A手爪，另一块安装板上安装有所述B手爪，内齿圈能够转动进而改变A手爪和B手爪的位置，小臂内固定有液压缸，液压缸的活塞杆末端套设有驱动滑块，驱动滑块能够绕内齿圈中心回转，驱动滑块通过两套传动机构分别控制A手爪和B手爪开合；

传动机构包括主动连杆、从动连杆、从动滑块和摇杆，所述摇杆的一端铰接在安装板上，摇杆的另一端铰接在所述从动连杆的一端，从动连杆的另一端铰接在所述从动滑块上，所述主动连杆的一端铰接在驱动滑块上，另一端铰接在从动连杆和摇杆的铰接点上，从动滑块能够驱动A手爪和B手爪开合。

优选的，平行四边形机构包括主动连接杆、从动连接杆、传动杆、铁滑块和电磁铁，所述主动连接杆的一端铰接在大臂上，该铰接点为A点，主动连接杆另一端铰接在小臂上，该铰接点为B点，所述从动连接杆的一端铰接在大臂上，该铰接点为C点，从动连接杆的另一端铰接在小臂上，该铰接点为D点，ABDC围成一平行四边形，主动连接杆上铰接有所述传动杆的一端，传动杆的另一端铰接在所述铁滑块上，铁滑块滑动的设置在所述电磁铁上，电磁铁固定在大臂上，电磁铁电性连接到上位机。

优选的，小臂上固定有驱动电机，驱动电机的输出轴固定有驱动齿轮，驱动齿轮和内齿圈啮合，小臂端面上转动的设置有多个支撑齿轮，支撑齿轮和内齿圈啮合，支撑齿轮和驱动齿轮齿数相等，驱动电机电性连接到上位机。

优选的，A手爪包括齿条、两个手爪齿轮和两个A半爪，所述齿条固定在从动滑块上，齿条和两个手爪齿轮均啮合，手爪齿轮转动的设置在安装板上，手爪齿轮转动的中心点为E点，手爪齿轮上固定有A驱动杆的一端，A驱动杆的另一端铰接有A半爪，该铰接点为F，A半爪上铰接有A从动杆的一端，该铰接点为G，A从动杆的另一端铰接在安装板上，该铰接点为H，EFGH四点围成一个平行四边形。

优选的，B手爪包括杠杆、B主动块、B从动块、B主动半爪和B从动半爪，所述杠杆转动的设置在安装板上，所述B主动块滑动的设置在杠杆的一端，所述B从动块滑动的设置在杠杆的另一端，B主动块铰接在B主动半爪上，B主动半爪滑动的设置在安装板上，B主动半爪和从动滑块固定连接，B从动块铰接在B从动半爪上，B从动半爪滑动的设置在安装板上。

优选的，小臂内固定有加速度传感器，加速度传感器与上位机电性连接。

优选的，固定座上固定有抱闸制动器，抱闸制动器能够制动大臂，小臂上固定有一个射频识别阅读器，射频识别标签固定在目的地，射频识别阅读器与上位机电性连接，抱闸制动器与上位机电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使用起重机将小臂的末端吊起来，减轻了大臂受到的弯矩，运动过程中更稳定，小臂末端设置有两种机械爪，既可以同时夹持一种物品，也可以根据物品的外形使用不同的夹爪。

附图说明

图1为本发明的布局图；

图2为本发明的轴测图；

图3为本发明的图2的A处局部放大图；

图4为本发明的图1的B处局部放大图；

图5为本发明的A手爪示意图；

图6为本发明的侧视图；

图7本发明的B手爪示意图。

图中：1、固定座，2、大臂，3、小臂，4、驱动电机，5、驱动齿轮，6、吊环，7、起重机，8、环形轨道，9、内齿圈，10、安装板，11、液压缸，12、驱动滑块，13、支撑齿轮，14、抱闸制动器，15、射频识别阅读器，20、平行四边形机构，21、主动连接杆，22、从动连接杆，23、传动杆，24、铁滑块，25、电磁铁，30、传动机构，31、主动连杆，32、从动连杆，33、从动滑块，34、摇杆，40、A手爪，41、齿条，42、手爪齿轮，43、A半爪，44、A从动杆，45、A驱动杆，50、B手爪，51、杠杆，52、B主动块，53、B从动块，54、B主动半爪，55、B从动半爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明提供一种技术方案：一种多功能高承载机械手爪，如图1所示，包括固定座1、大臂2、小臂3、A手爪40和B手爪50，所述固定座1固定在地面上，所述大臂2转动的设置在固定座1上，大臂2通过平行四边形机构20连接到所述小臂3，小臂3上固定有吊环6，吊环6连接到起重机7，起重机7能够升降小臂3，起重机7能够在环形轨道8上移动，进而拉动小臂3绕固定座1回转，起重机7电性连接到上位机，使用起重机7将小臂3的末端吊起来，减轻了大臂2受到的弯矩，运动过程中更稳定。

如图1、2所示，小臂3的端面上转动的设置有内齿圈9，内齿圈9两端分别固定有安装板10，一块安装板10上安装有所述A手爪40，另一块安装板10上安装有所述B手爪50，内齿圈9能够转动进而改变A手爪40和B手爪50的位置，小臂3内固定有液压缸11，液压缸11的活塞杆末端套设有驱动滑块12，驱动滑块12能够绕内齿圈9中心回转，液压缸11由液压站提供动力，液压站电性连接到上位机，驱动滑块12通过两套传动机构30分别控制A手爪40和B手爪50开合；小臂3末端设置有两种机械爪，既可以同时夹持一种物品，也可以根据物品的外形使用不同的夹爪。

如图2、3所示，传动机构30包括主动连杆31、从动连杆32、从动滑块33和摇杆34，所述摇杆34的一端铰接在安装板10上，摇杆34的另一端铰接在所述从动连杆32的一端，从动连杆32的另一端铰接在所述从动滑块33上，所述主动连杆31的一端铰接在驱动滑块12上，另一端铰接在从动连杆32和摇杆34的铰接点上，从动滑块33能够驱动A手爪40和B手爪50开合，液压缸11能够推动驱动滑块12滑动，进而带动主动连杆31运动，主动连杆31的运动能够带动摇杆34摆动，进而带动从动连杆32运动，从动连杆32的运动能够带动从动滑块33滑动，进而驱动A手爪40或B手爪50开合，当摇杆34和从动连杆32趋近于一条直线时，能够获得更大的夹紧力。

为了在运动过程中稳定小臂3，如图1、4所示，平行四边形机构20包括主动连接杆21、从动连接杆22、传动杆23、铁滑块24和电磁铁25，所述主动连接杆21的一端铰接在大臂2上，该铰接点为A点，主动连接杆21另一端铰接在小臂3上，该铰接点为B点，所述从动连接杆22的一端铰接在大臂2上，该铰接点为C点，从动连接杆22的另一端铰接在小臂3上，该铰接点为D点，ABDC围成一平行四边形，主动连接杆21上铰接有所述传动杆23的一端，传动杆23的另一端铰接在所述铁滑块24上，铁滑块24滑动的设置在所述电磁铁25上，电磁铁25固定在大臂2上，电磁铁25电性连接到上位机，小臂3的运动能够带动主动连接杆21摆动，进而带动从动连接杆22摆动，从而带动铁滑块24滑动，当电磁铁25得电吸附铁滑块24，小臂3相对于大臂2保持静止。

为了便于转动内齿圈9，如图1、2所示，小臂3上固定有驱动电机4，驱动电机4的输出轴固定有驱动齿轮5，驱动齿轮5和内齿圈9啮合，小臂3端面上转动的设置有多个支撑齿轮13，支撑齿轮13和内齿圈9啮合，支撑齿轮13和驱动齿轮5齿数相等，驱动电机4电性连接到上位机，驱动电机4能够带动驱动齿轮5转动，进而带动内齿圈9转动，从而带动支撑齿轮13转动。

如图5、6所示，A手爪40包括齿条41、两个手爪齿轮42和两个A半爪43，所述齿条41固定在从动滑块33上，齿条41和两个手爪齿轮42均啮合，手爪齿轮42转动的设置在安装板10上，手爪齿轮42转动的中心点为E点，手爪齿轮42上固定有A驱动杆45的一端，A驱动杆45的另一端铰接有A半爪43，该铰接点为F，A半爪43上铰接有A从动杆44的一端，该铰接点为G，A从动杆44的另一端铰接在安装板10上，该铰接点为H，EFGH四点围成一个平行四边形，从动滑块33能够带动齿条41滑动，进而带动手爪齿轮42转动，手爪齿轮42的转动能够带动A驱动杆45转动，进而带动A从动杆44转动，从而带动A半爪43运动，两个A半爪43的开合方向与小臂3的长度方向垂直。

如图7所示，B手爪50包括杠杆51、B主动块52、B从动块53、B主动半爪54和B从动半爪55，所述杠杆51转动的设置在安装板10上，所述B主动块52滑动的设置在杠杆51的一端，所述B从动块53滑动的设置在杠杆51的另一端，B主动块52铰接在B主动半爪54上，B主动半爪54滑动的设置在安装板10上，B主动半爪54和另一套传动机构30的从动滑块33固定连接，B从动块53铰接在B从动半爪55上，B从动半爪55滑动的设置在安装板10上，从动滑块33能够带动B主动半爪54移动，进而带动B主动块52运动，B主动块52的运动能够带动杠杆51转动，杠杆51的转动能够带动B从动块53运动，进而带动B从动半爪55移动，B主动半爪54和B从动半爪55的开合方向与小臂3的长度方向平行。

为了防止起重机7的缆绳断裂导致意外，小臂3内固定有加速度传感器，加速度传感器与上位机电性连接，当加速度传感器检测到小臂3的加速度接近重力加速度时提高电磁铁25的电压，提高电磁铁25的吸附力，吸收坠落冲击。

为了提高小臂3的搬运准确度，固定座1上固定有抱闸制动器14，抱闸制动器14一种通过压紧制动片来制动的常用组件，抱闸制动器14能够制动大臂2，小臂3上固定有一个射频识别阅读器15，射频识别标签固定在目的地，射频识别阅读器15与上位机电性连接，抱闸制动器14与上位机电性连接，当射频识别阅读器15检测到目的地的射频识别标签时控制抱闸制动器14刹停大臂2和起重机7。

工作过程：起重机7能够升降小臂3，起重机7能够在环形轨道8上移动，进而拉动小臂3绕固定座1回转，当小臂3下的射频识别阅读器15检测到目的地的射频识别标签时控制抱闸制动器14刹停大臂2和起重机7，驱动电机4能够带动驱动齿轮5转动，进而带动内齿圈9转动，从而改变A手爪40和B手爪50的位置；

液压缸11能够推动驱动滑块12滑动，进而带动主动连杆31运动，主动连杆31的运动能够带动摇杆34摆动，进而带动从动连杆32运动，从动连杆32的运动能够带动从动滑块33滑动，进而驱动A手爪40或B手爪50开合；

驱动滑块12能够通过一套传动机构30的从动滑块33带动齿条41滑动，进而带动手爪齿轮42转动，手爪齿轮42的转动能够带动A驱动杆45转动，进而带动A从动杆44转动，从而带动A半爪43运动，两个A半爪43的开合方向与小臂3的长度方向垂直；

驱动滑块12能够通过另一套传动机构30的从动滑块33带动B主动半爪54移动，进而带动B主动块52运动，B主动块52的运动能够带动杠杆51转动，杠杆51的转动能够带动B从动块53运动，进而带动B从动半爪55移动，B主动半爪54和B从动半爪55的开合方向与小臂3的长度方向平行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多功能高承载机械手爪，其特征在于：包括固定座（1）、大臂（2）、小臂（3）、A手爪（40）和B手爪（50），所述固定座（1）固定在地面上，所述大臂（2）转动的设置在固定座（1）上，大臂（2）通过平行四边形机构（20）连接到所述小臂（3），小臂（3）上固定有吊环（6），吊环（6）连接到起重机（7），起重机（7）能够升降小臂（3），起重机（7）能够在环形轨道（8）上移动，进而拉动小臂（3）绕固定座（1）回转，起重机（7）电性连接到上位机；

小臂（3）的端面上转动的设置有内齿圈（9），内齿圈（9）两端分别固定有安装板（10），一块安装板（10）上安装有所述A手爪（40），另一块安装板（10）上安装有所述B手爪（50），内齿圈（9）能够转动进而改变A手爪（40）和B手爪（50）的位置，小臂（3）内固定有液压缸（11），液压缸（11）的活塞杆末端套设有驱动滑块（12），驱动滑块（12）能够绕内齿圈（9）中心回转，驱动滑块（12）通过两套传动机构（30）分别控制A手爪（40）和B手爪（50）开合；

传动机构（30）包括主动连杆（31）、从动连杆（32）、从动滑块（33）和摇杆（34），所述摇杆（34）的一端铰接在安装板（10）上，摇杆（34）的另一端铰接在所述从动连杆（32）的一端，从动连杆（32）的另一端铰接在所述从动滑块（33）上，所述主动连杆（31）的一端铰接在驱动滑块（12）上，另一端铰接在从动连杆（32）和摇杆（34）的铰接点上，从动滑块（33）能够驱动A手爪（40）或B手爪（50）开合；

A手爪（40）包括齿条（41）、两个手爪齿轮（42）和两个A半爪（43），所述齿条（41）固定在其中一个从动滑块（33）上，齿条（41）和两个手爪齿轮（42）均啮合，手爪齿轮（42）转动的设置在安装板（10）上，手爪齿轮（42）转动的中心点为E点，手爪齿轮（42）上固定有A驱动杆（45）的一端，A驱动杆（45）的另一端铰接有A半爪（43），该铰接点为F，A半爪（43）上铰接有A从动杆（44）的一端，该铰接点为G，A从动杆（44）的另一端铰接在安装板（10）上，该铰接点为H，EFGH四点围成一个平行四边形；

B手爪（50）包括杠杆（51）、B主动块（52）、B从动块（53）、B主动半爪（54）和B从动半爪（55），所述杠杆（51）转动的设置在安装板（10）上，所述B主动块（52）滑动的设置在杠杆（51）的一端，所述B从动块（53）滑动的设置在杠杆（51）的另一端，B主动块（52）铰接在B主动半爪（54）上，B主动半爪（54）滑动的设置在安装板（10）上，B主动半爪（54）和另外一个从动滑块（33）固定连接，B从动块（53）铰接在B从动半爪（55）上，B从动半爪（55）滑动的设置在安装板（10）上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高承载机械手爪，其特征在于：平行四边形机构（20）包括主动连接杆（21）、从动连接杆（22）、传动杆（23）、铁滑块（24）和电磁铁（25），所述主动连接杆（21）的一端铰接在大臂（2）上，该铰接点为A点，主动连接杆（21）另一端铰接在小臂（3）上，该铰接点为B点，所述从动连接杆（22）的一端铰接在大臂（2）上，该铰接点为C点，从动连接杆（22）的另一端铰接在小臂（3）上，该铰接点为D点，ABDC围成一平行四边形，主动连接杆（21）上铰接有所述传动杆（23）的一端，传动杆（23）的另一端铰接在所述铁滑块（24）上，铁滑块（24）滑动的设置在所述电磁铁（25）上，电磁铁（25）固定在大臂（2）上，电磁铁（25）电性连接到上位机。

3.根据权利要求1所述的一种多功能高承载机械手爪，其特征在于：小臂（3）上固定有驱动电机（4），驱动电机（4）的输出轴固定有驱动齿轮（5），驱动齿轮（5）和内齿圈（9）啮合，小臂（3）端面上转动的设置有多个支撑齿轮（13），支撑齿轮（13）和内齿圈（9）啮合，支撑齿轮（13）和驱动齿轮（5）齿数相等，驱动电机（4）电性连接到上位机。

4.根据权利要求2所述的一种多功能高承载机械手爪，其特征在于：小臂（3）内固定有加速度传感器，加速度传感器与上位机电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能高承载机械手爪，其特征在于：固定座（1）上固定有抱闸制动器（14），抱闸制动器（14）能够制动大臂（2），小臂（3）上固定有一个射频识别阅读器（15），射频识别标签固定在目的地，射频识别阅读器（15）与上位机电性连接，抱闸制动器（14）与上位机电性连接。