CN209478169U - 一种手持机械臂 - Google Patents

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

一种手持机械臂

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。