CN209478169U - 一种手持机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种手持机械臂,属于日常生活和工作所需的辅助性工具,是一种能够延伸手部接触范围的机械装置;其主要包括握柄、活动柄、传动钢索、管状长臂、十字万向节、管状短臂、复位弹簧和机械爪;其中传动钢索一端连接活动柄,另一端依次穿过管状长臂、十字万向节、管状短臂、复位弹簧和机械爪连接;活动柄通过传动钢索能够控制机械爪的闭合;未使用时,复位弹簧使机械爪保持张开;十字万向节能调节管状长臂与机械爪的角度,并传递扭力;通过人手的握、扭、推、拉等动作,使机械臂同步实现对目标物的握、抓、扭、压、推、拉等动作;用于在手部不便接触的地方完成手部的简单动作,例如开关飘窗窗户和捡拾小块垃圾。
Description
技术领域
本实用新型属于日常生活所需的辅助性工具,具体地,本实用新型涉及一种手持机械臂,其能够延伸手部(例如手掌和手指)的接触范围,使得手臂可以延伸至正常情况下不易触及的范围。
背景技术
在日常生活和工作中,有许多需要通过手部接触来完成的简单动作,但是,时常会由于手臂够不到和不方便够到(例如太远而够不到,或者需要弯腰才能够到),而使这项简单动作变得麻烦和费力。
例如,对于飘窗台上的窗户,由于太远难以够到,每天开关窗户时需要反复上下飘窗台,这既是极其麻烦的又是非常危险的,尤其对于老年人更是如此。又如,对于过高的窗户的开关,需要站在板凳或者梯子上才能用手进行开关,也是既麻烦又危险。再如,在保洁工作中,或者在清洁维持工作中,保洁人员需要频繁弯腰捡拾小块垃圾,反复弯腰容易造成腰部肌肉劳损或者造成血压突然升高,带来严重的健康问题。
这些安全隐患和健康风险需要新的工具来解决,尤其是方便制造、方便使用、并且成本可控的工具。
实用新型内容
为了解决以上问题,本发明人通过研究和测试,从而发明了本实用新型。
具体地,本实用新型涉及一种手持机械臂,其可以简单地手动操作,并且通过人手的握、扭、推、拉等动作,使机械臂同步实现对目标物的握、抓、扭、压、推、拉等动作。
根据本实用新型的机械臂可以包括握柄(1)、活动柄(2)、管状长臂(3)、传动钢索(4)、复位弹簧(6)、导向滑块(9)和机械爪(10),握柄(1)和机械爪(10) 分别设置在管状长臂(3)的两端,且由管状长臂(3)刚性连接,活动柄(2)远离管状长臂(3)的一端铰接于握柄(1),另一端与传动钢索(4)连接;传动钢索(4)依次穿过管状长臂(3)和复位弹簧(6)与机械爪(10)内的导向滑块(9)连接;复位弹簧(6)一端固定于管状长臂(3)内,另一端紧靠导向滑块(9),由于穿过其中的传动钢索(4)施加在导向滑块(9)上的拉力而压迫复位弹簧(6)成半压缩状态,并向外推导向滑块(9),使机械爪(10)处于张开状态;当握紧活动柄(2)时,致使传动钢索(4)拉动导向滑块(9)压缩复位弹簧(6)向背离机械爪(10)的方向运动,使得机械爪(10)完成闭合动作;松开活动柄(2)时,在复位弹簧(6)推力作用下,导向滑块(9)向机械爪(10)方向运动,使机械爪(10)回到张开状态;同时导向滑块(9)拉动传动钢索(4),使活动柄(2)与握柄(1)之间形成活动间隙。
根据本实用新型的机械臂可以在管状长臂(3)上设置手柄(15),以便能够双手操作,并且管状长臂(3)可根据不同的使用要求配置长度。
根据本实用新型的机械臂还包括十字万向节(5)和管状短臂(7),其中十字万向节(5)为中空状,包括万向节叉(19)、十字轴(20)和弹簧(21);在管状长臂(3)靠近机械爪(10)的一端加装十字万向节(5),并通过管状短臂(7)与机械爪 (10)刚性连接;传动钢索(4)一端连接活动柄(2),另一端依次穿过管状长臂(3)、十字万向节(5)、管状短臂(7)、复位弹簧(6)与机械爪(10)内的导向滑块(9)连接;复位弹簧(6)一端固定于管状短臂(7)内,另一端紧靠导向滑块(9),十字万向节(5)外套弹簧(21),让管状长臂(3)和管状短臂(7)在工作中能通过十字万向节(5)在水平和垂直两个方向的偏转调整角度,又避免十字万向节(5)任意偏转导致机械爪(10)工作方向不确定。
根据本实用新型的机械臂所配置机械爪(10)的一种形式,其具体包括爪座(16)、锁紧螺栓(8)、一级连杆(11)、一节指(12)、二级连杆(13)和二节指(14);一级连杆(11)一端与导向滑块(9)铰接,一节指(12)分别与一级连杆(11)的另一端、二节指(14)和爪座(16)铰接,二级连杆(13) 分别与二节指(14)和爪座(16)铰接;通过一级连杆(11)和二级连杆(13)带动一节指(12)和二节指(14)完成闭合和张开动作;通过锁紧螺栓8可简单拆卸和组装,以适应不同的使用要求。
根据本实用新型的机械臂所配置机械爪(10)的另一种形式,其具体包括爪座(16)、锁紧螺栓(8)、连杆(17)和单节指(18);单节指(18)分别与连杆(17)的一端和爪座(16)铰接,连杆(17)的另一端和导向滑块(9)铰接;由连杆(17)的运动带动单节指(18)的闭合和张开;通过锁紧螺栓8可简单拆卸和组装,以适应不同的使用要求。
附图说明
图1:本实用新型的一个优选的手持机械臂的示意图,其具体包括握柄(1)、活动柄(2)、管状长臂(3)、传动钢索(4)、十字万向节(5)、复位弹簧(6)、管状短臂(7)、锁紧螺栓(8)、导向滑块(9)、机械爪(10)、一级连杆(11)、一节指(12)、二级连杆(13)和二节指(14)。
图2:本实用新型手持机械臂的另一个示意图,可任选配置合适长度管状长臂(3),可取消十字万向节(5)和管状短臂(7),并且任选在合适位置加装手柄 (15),以便于双手操作。
图3:本实用新型手持机械臂中任选使用的十字万向节(5)的示意图,其包括万向节叉(19)、十字轴(20)和弹簧(21)。
图4:本实用新型手持机械臂中机械爪(10)一种形式的示意图,其包括爪座 (16)、锁紧螺栓(8)、一级连杆(11)、一节指(12)、二级连杆(13)和二节指(14),爪座(16)套入管状短臂(7)的长度可通过锁紧螺栓(8)调节,以调节一节指(12) 和二节指(14)的张开宽度和抓握的力度。
图5:本实用新型手持机械臂中机械爪(10)另一种形式的示意图,其包括锁紧螺栓(8)、爪座(16)、连杆(17)和单节指(18)。
具体实施方式
在一个具体实施方式中,本实用新型的手持机械臂结构如图1所示;工作原理如下(参见图1):在未使用状态下,处于半压缩状态的复位弹簧(6)向背离握柄(1)的方向推导向滑块(9),连接在导向滑块(9)和活动柄(2)之间的传动钢索(4)对活动柄(2)施加拉力,使活动柄(2)与握柄(1)之间形成一定的活动行程;铰接在导向滑块(9)和一节指(12)之间的一级连杆(11)对一节指(12)施加背离握柄(1)方向的推力,使一节指(12)和二节指(14)始终处于张开状态,套装在十字万向节(5)外的弹簧(21)作用于十字万向节(5)两端的张力,使分别固定于十字万向节(5)两端的管状长臂(3)和管状短臂(7)始终保持在直线位置;使用时,握住活动柄(2)向靠近握柄(1)的方向运动,通过传动钢索(4)拉动导向滑块(9) 进一步压缩复位弹簧(6)也向同方向运动,通过一级连杆(11)拉动一节指(12)向内转动,同时一节指(12)的向内转动,使二节连杆(13)对二节指(14)产生向外的推力,在此推力作用下,二节指(14)也向内转动,两个一节指(12)和二节指(14)的向内运动,共同完成闭合动作,使机械爪(10)的开合幅度更大,抓握更牢固;使用中机械爪(10)的工作方向变化,由固定于管状长臂(3)和管状短臂 (7)之间的十字万向节(5)克服弹簧(21)的张力和传动钢索(4)的阻力,沿水平和垂直方向偏转来调节,使用完毕后,在复位弹簧(6)的推力作用下,机械爪(10) 回复到张开状态;在弹簧(21)的张力作用下,十字万向节(5)纠正偏转角度,使管状长臂(3)和管状短臂(7)回复到一条直线上。
十字万向节(5)的工作原理如下(参见图1和图3):弹簧(21)套在十字万向节(5)外,两端位置分别由固定在十字万向节(5)两端的管状长臂(3)和管状短臂 (7)固定,成半压缩状态;万向节叉(19)为管状,十字轴(20)沿传动钢索(4)方向有仅能穿过传动钢索(4)的小孔,当十字万向节(5)两端发生偏转时,不仅要克服弹簧(21)的张力,同时还要克服因十字轴的偏转,传动钢索(4)由直线变成曲线而产生的阻力,这就使传动钢索(4)在使用过程中能控制十字万向节(5)的偏转角度和偏转阻力。
在另一个具体实施方式中,本实用新型的手持机械臂如图2所示,管状长臂(3)可按使用要求进行长度配置;可在管状长臂(3)的适当位置加装手柄(15),使其可以双手操作以便更省力。
在另一个具体实施方式中,本实用新型的手持机械臂任选配置的机械爪(10) 的一种形式,如图4所示,一级连杆(11)带动一节指(12)、二级连杆(13) 和二节指(14)共同运动,完成张开或闭合动作,爪座(16)与管状短臂(7)的相对位置由锁紧螺栓(8)固定,通过调节爪座(16)套入管状短臂(7)的深度,来调节一节指(12)和二节指(14)的开启宽度和握紧力度;具体地,松开锁紧螺栓 (8),把爪座(16)向背离管状短臂(7)的方向调节,使深度缩短,使一节指(12) 和二节指(14)的张开宽度缩小至合适宽度,锁紧锁紧螺栓(8)即可,反之则相反。
在另一个具体实施方式中,本实用新型手持机械臂可任选配置的机械爪 (10)的另一种形式,如图5所示,通过连杆(17)带动单节指(18)运动,完成张开或闭合动作,这种形式结构简单,易于抓握较轻物体。
为了更清晰地理解本实用新型的构造及其功能,以图1的具体实施方式为例给出了以下使用实例:
1 飘窗窗户开关工作:使用者用手握住握柄(1),并将手指放在活动柄(2)的位置。将机械爪(10)卡在窗户手柄上,握住活动柄(2),通过传动钢索(4)拉动导向滑块(9)向后运动,使机械爪(10)握紧窗户手柄,并且十字万向节(5)自适应与窗户手柄的角度,通过扭转、紧握等动作完成旋转式或按钮式窗户锁的开或锁,通过推拉动作完成窗户的开启或关闭,在整个过程中,人体位置(管状长臂3)与窗户手柄(管状短臂7)之间的角度变化由十字万向节自适应连续调节。
②捡拾地面物体工作:管状长臂(3)可以以任意正常角度接近目标物,通过十字万向节(5)使机械爪(10)自适应与目标物所在平面的角度,通过握住活动柄(2)方便地完成抓取动作。
本实用新型的具体实施实例旨在说明本实用新型的构造和原理,并非在于限制本实用新型的范围。本领域技术人员可以在不违背本实用新型的发明构思的前提下,对其作出任意改进和修饰。
附图标记
1 | 握柄 | 12 | 一节指 |
2 | 活动柄 | 13 | 二级连杆 |
3 | 管状长臂 | 14 | 二节指 |
4 | 传动钢索 | 15 | 手柄 |
5 | 十字万向节 | 16 | 爪座 |
6 | 复位弹簧 | 17 | 连杆 |
7 | 管状短臂 | 18 | 单节指 |
8 | 锁紧螺栓 | 19 | 万向节叉 |
9 | 导向滑块 | 20 | 十字轴 |
10 | 机械爪 | 21 | 弹簧 |
11 | 一级连杆 |
Claims (5)
1.一种手持机械臂,其包括握柄(1)、活动柄(2)、管状长臂(3)、传动钢索(4)、复位弹簧(6)、导向滑块(9)和机械爪(10),其特征在于:握柄(1)和机械爪(10)分别设置在管状长臂(3)的两端,且由管状长臂(3)刚性连接,活动柄(2)远离管状长臂(3)的一端铰接于握柄(1),另一端与传动钢索(4)连接;传动钢索(4)依次穿过管状长臂(3)和复位弹簧(6)与机械爪(10)内的导向滑块(9)连接;复位弹簧(6)一端固定于管状长臂(3)内,另一端紧靠导向滑块(9),由于穿过其中的传动钢索(4)施加在导向滑块(9)上的拉力而压迫复位弹簧(6)成半压缩状态,并向外推导向滑块(9),使机械爪(10)处于张开状态;当握紧活动柄(2)时,致使传动钢索(4)拉动导向滑块(9)压缩复位弹簧(6)向背离机械爪(10)的方向运动,使得机械爪(10)完成闭合动作;松开活动柄(2)时,在复位弹簧(6)推力作用下,导向滑块(9)向机械爪(10)方向运动,使机械爪(10)回到张开状态,同时导向滑块(9)拉动传动钢索(4),使活动柄(2)与握柄(1)之间形成活动间隙。
2.根据权利要求1所述的手持机械臂,其特征在于:在管状长臂(3)上设置手柄(15),以便能够双手操作,并且管状长臂(3)根据不同的使用要求配置长度。
3.根据权利要求1所述的手持机械臂,其特征在于:所述手持机械臂还包括十字万向节(5)和管状短臂(7),其中十字万向节(5)为中空状,包括万向节叉(19)、十字轴(20)和弹簧(21);在管状长臂(3)靠近机械爪(10)的一端加装十字万向节(5),并通过管状短臂(7)与机械爪(10)刚性连接;传动钢索(4)一端连接活动柄(2),另一端依次穿过管状长臂(3)、十字万向节(5)、管状短臂(7)、复位弹簧(6)与机械爪(10)内的导向滑块(9)连接;复位弹簧(6)一端固定于管状短臂(7)内,另一端紧靠导向滑块(9);十字万向节(5)外套弹簧(21),让管状长臂(3)和管状短臂(7)在工作中能通过十字万向节(5)在水平和垂直两个方向的偏转调整角度,又避免十字万向节(5)任意偏转导致机械爪(10)工作方向不确定。
4.根据权利要求1所述的手持机械臂,其特征在于:所述手持机械臂的机械爪(10)的一种形式,其具体包括爪座(16)、锁紧螺栓(8)、一级连杆(11)、一节指(12)、二级连杆(13)和二节指(14);一级连杆(11)一端与导向滑块(9)铰接,一节指(12)分别与一级连杆(11)的另一端、二节指(14)和爪座(16)铰接,二级连杆(13)分别与二节指(14)和爪座(16)铰接;通过一级连杆(11)和二级连杆(13)带动一节指(12)和二节指(14)完成闭合和张开动作;通过锁紧螺栓8可简单拆卸和组装,以适应不同的使用要求。
5.根据权利要求1所述的手持机械臂,其特征在于:所述手持机械臂的机械爪(10)的另一种形式,其具体包括爪座(16)、锁紧螺栓(8)、连杆(17)和单节指(18);连杆(17)的一端和导向滑块(9)铰接,单节指(18)分别与连杆(17)的另一端和爪座(16)铰接;由连杆(17)的运动带动单节指(18)的闭合和张开;通过锁紧螺栓8可简单拆卸和组装,以适应不同的使用要求。
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