CN211729217U - 一种单电机控制可张合机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单电机控制可张合机械手，包括电机、固定套筒、牵引机构、钢丝绳和机械手爪。电机安装于固定套筒上方；固定套筒为内镂空的矩形长筒，其内装有由电机控制的牵引机构；钢丝绳连接于牵连机构与机械手爪上；四个机械手爪分别安装于固定套筒的四个侧面上。工作时电机转动带动固定套筒内的牵引机构运动，牵引机构通过钢丝绳连接带动机械手爪收缩与张开，机械手爪上安装有辅助机械手爪张开并保持张开状态的拉簧。本装置通过单电机驱动，实现了和人手一样的抓取与松开动作，可安装于各种机械设备上，如各种机械手臂、无人机等，用途广泛，特别是对于一些人力不易达到或者危险的位置，本实用新型的单电机控制可张合机械手更具有推广和实用价值。

Description

一种单电机控制可张合机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，具体而言，涉及一种由单个步进电机控制的四爪机械手。

背景技术

现有技术中的大部分机械手设计复杂，需要多个电机控制或者需要配合专业机械臂使用，使用要求多，如需要大功率输入，需要特定条件等，在很多条件简陋且只要求实现简单抓取任务的场合不适用。本单电机控制可张合机械手采用单一步进电机驱动，通过钢丝绳带动机械手爪的张合来完成简单的抓取动作，使用条件简单，完成过程简单，适合于普遍的简单抓取任务。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种只需要单个电机控制就可以完成抓取和张开动作的机械手，使用简单，用途广泛。

本实用新型提供了一种单电机控制可张合机械手，包括电机、固定套筒、牵引机构、钢丝绳和机械手爪。电机与固定套筒内的牵引机构连接，牵引机构与机械手爪通过钢丝绳连接，机械手爪分别安装在固定套筒的四个侧面上，工作时电机带动牵引机构运动，牵引机构通过钢丝绳带动机械手爪完成收缩抓取和舒张放开的动作。

进一步地，牵引机构包括螺旋导杆与螺旋套件，螺旋导杆安装于电机上，跟随电机转动同轴转动，螺旋套件外套在螺旋导杆上，通过螺纹连接在螺旋导杆上上下运动，电机转动时带动螺旋导杆转动，螺旋套件由于固定套筒内的卡板限制了其转动，因此在螺旋导杆转动时螺旋套件随螺纹旋动在螺旋导杆上上下移动。

进一步地，机械手爪包括连接杆一、连接杆二、抓板和弹簧。连接杆一的上端与固定在固定套筒上的支座连接，可绕支座轴旋转，连接杆一的下端与连接杆二的上端连接，可绕连接轴旋转；连接杆二的上端与连接杆一的下端连接，可绕连接轴旋转，连接杆二的下端与固定在抓板上的支座连接，可绕支座轴旋转；弹簧上端与连接杆二的尾部连接，弹簧下端与抓板连接。

进一步地，牵引机构通过钢丝绳与机械手爪连接。钢丝绳包括钢丝绳一与钢丝绳二。钢丝绳一的上端固定于螺旋套件外壁，由螺旋套件外壁开始穿过固定套筒外壁上端的钢丝绳孔以及固定在固定套筒外壁上的定滑轮，其下端固定于机械手爪连接杆一与连接杆二连接处的转动轴上。钢丝绳二的上端固定于螺旋套件外壁的底端，由螺旋套件外壁底端开始穿过固定套筒外壁底部的钢丝绳孔并绕过连接杆一与连接杆二的连接轴，最终固定于机械手爪抓板的下端。

进一步地，螺旋套件在上下运动时，钢丝绳一的上端固定点的位置始终低于固定套筒外壁上端的钢丝绳孔。

进一步地，电机转动驱动螺旋套件下降时钢丝绳一被拉伸，钢丝绳二放松，机械手爪连接杆件一张开，机械手手爪在拉簧作用下保持张开状态，弹簧保持原长，此时机械手张开，在螺旋套件下降到最下端时机械手达到最大张开状态，即电机转动驱动螺旋套件下降时可通过钢丝绳带动机械手爪张开即实现松开动作。

进一步地，电机转动驱动螺旋套件上升时钢丝绳一放松，钢丝绳二被拉伸，机械手手爪连接杆件一在重力作用以及钢丝绳一所给约束力作用下闭合，同时钢丝绳二拉动机械手抓板闭合，在螺旋套件上升到最上端时候机械手达到最大闭合状态，即电机转动驱动螺旋套件上升时可通过钢丝绳带动机械手爪收缩即实现抓取动作。

应用本实用新型的技术方案，通过安装在固定套筒上方的电机驱动牵引机构内的螺旋导杆同轴转动，带动牵引机构内的螺旋套件沿螺旋导杆上下运动，带动连接于螺旋套件上的两段钢丝绳拉伸与放松，在螺旋套件上升时钢丝绳一放松钢丝绳二拉伸，此时机械手爪连接杆一在重力以及钢丝绳二的约束力作用闭合，机械手爪连接杆二在钢丝绳二的拉力下收缩，即带动四爪机械手闭合；在螺旋套件下降时钢丝绳一拉伸钢丝绳二放松，此时机械手爪连接杆一在钢丝绳一的拉力下张开，机械手爪连接杆二在弹簧作用下张开，即带动四爪机械手张开，实现了和人手一样的抓取与松开动作。本实用新型的技术方案增加了取物的便利性和自主性，满足了在多种条件简陋时人手无法够及以及抓取较为危险的情况下，完成简单抓取任务的需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一种单电机控制可张合机械手的结构示意图；

图2示出了固定套筒内部挡板的结构示意图；

图3示出了本实用新型的一种单电机控制可张合机械手的正视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电机；20、牵连机构；21、螺旋导杆；22、螺旋套件挡环；23、螺旋套件螺母；24螺旋套件外壁；25螺旋套件；30固定套筒；31、固定套筒卡板；32、固定套筒外壁；40、钢丝绳；41、钢丝绳一；42、钢丝绳二；50、机械手爪；51、连接杆一；52、连接杆二；53、抓板；54、弹簧；60、旋转轴；61、旋转轴一；62、旋转轴二；63、旋转轴三；64、旋转轴四。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为解决现有技术中的大多数机械手需要多个电机控制或者需要配合专业机械臂使用等使用条件要求高，操作复杂的问题，本实用新型提供了一种单电机控制可张合机械手。

如图1所示，一种单电机控制可张合机械手包括步进电机10、牵引机构20、固定套筒30、钢丝绳40和机械手爪50。电机10竖直安装在固定套筒30的上方；固定套筒30为内镂空的矩形体，其内竖直安装有牵引机构20；电机10与牵引机构20同轴驱动连接；钢丝绳40连接于牵引机构 20和机械手爪50之间。工作时，电机10转动带动牵引机构20竖直方向运动，牵引机构20通过拉伸与放松钢丝绳40带动机械手爪50完成张合动作。

具体地，如图1所示，牵引机构20包括螺旋导杆21和螺旋套件25，螺旋套件25由螺旋套件挡环22、螺旋套件螺母23和螺旋套件外壁24固连组成。螺旋导杆21与电机转动轴固连并跟随电机10同轴转动，螺旋套件25外套于螺旋导杆上，通过其上固连的螺旋套件螺母23与螺旋导杆21 螺纹配合连接。螺旋导杆21转动时螺旋套件25在螺旋导杆21上上下运动。

具体地，如图2所示，由于螺旋套件25上螺旋套件挡环22被固定套筒卡板31约束限制其转动，所以螺旋套件25无法在螺旋导杆21上跟随螺纹旋转，在螺旋导杆21旋转时，螺旋套件25在螺旋导杆21上上下运动。

具体地，如图3所示，固定套筒外壁32四个侧面上部与底部均开有钢丝绳孔；在固定套筒外壁32上部钢丝绳孔的下端均固定安装有定滑轮；在固定套筒外壁32下部的钢丝绳孔上端均安装有固定支座。

具体地，如图3所示，机械手爪50包括连接杆一51、连接杆二52、抓板53和弹簧54。连接杆一51的上端与固定套筒外壁32上的支座连接，可绕支座轴61旋转，连接杆一51的下端与连接杆二52的上端连接，可绕连接轴62旋转；连接杆二52的上端与连接杆一51的下端连接，可绕连接轴62旋转，连接杆二的下端与固定在抓板53上的支座连接，可绕支座轴63旋转；弹簧54上端与连接杆二52的尾部旋转轴64连接，弹簧54 下端与抓板53连接。

具体地，如图1以及图3所示，牵引机构20通过钢丝绳40与机械手爪50连接。钢丝绳40包括钢丝绳一41与钢丝绳二42。钢丝绳一41的上端固定于螺旋套件外壁24上，穿过固定套筒外壁32上端的钢丝绳孔以及固定在固定套筒外壁32上的定滑轮，其下端连接于机械手爪连接杆一51 与连接杆二52连接处的转动轴62上。钢丝绳二42的上端固定于螺旋套件外壁24的底部，穿过固定套筒外壁32底部的钢丝绳孔并绕过连接杆一 51与连接杆二52的连接轴62，最终固定于抓板53的下端。

具体地，如图1所示，螺旋套件25在上下运动时，钢丝绳一41的上端固定点的位置始终低于固定套筒外壁32上端的钢丝绳孔。

具体地，如图1所示，电机10启动带动螺旋导杆21转动带动螺旋套件25下降时钢丝绳一41被拉伸，钢丝绳二42放松，机械手爪连接杆一 51在钢丝绳一41的拉力作用下绕固定在外套筒上的支座的旋转轴61向上转动张开，机械手抓板53在弹簧54以及重力作用下保持张开状态，此时机械手张开，在螺旋套件25下降到最下端时机械手达到最大张开状态，即电机10转动驱动螺旋套件25下降时可通过钢丝绳40带动机械手爪50 张开即实现松开动作。

具体地，如图1所示，电机10启动带动螺旋导杆21转动带动螺旋套件25上升时钢丝绳一41被放松，钢丝绳二42被拉伸，机械手爪50的连接杆一51在重力作用以及钢丝绳一41所给约束力作用下闭合，同时钢丝绳二42拉动机械手抓板53闭合，在螺旋套件25上升到最上端时机械手达到最大闭合状态，即电机10转动驱动螺旋套件25上升时可通过钢丝绳 40带动机械手爪50收缩即实现抓取动作。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，包括：

电机(10)；

固定套筒(30)，所述固定套筒(30)竖直安装在所述电机(10)的下方；

牵引机构(20)，所述牵引机构(20)安装在所述固定套筒(30)内并通过所述电机(10)同轴驱动转动；

机械手爪(50)，所述机械手爪(50)安装在所述固定套筒(30)的四个侧面，并可以张开和闭合；

钢丝绳(40)，所述钢丝绳(40)安装于所述牵引机构(20)和所述机械手爪(50)之间，所述牵引机构(20)通过所述钢丝绳(40)控制所述机械手爪(50)的张开与闭合运动；

所述牵引机构(20)包括螺旋导杆(21)和螺旋套件(25)，所述螺旋套件(25)由螺旋套件挡环(22)、螺旋套件螺母(23)和螺旋套件外壁(24)固连组合而成，所述螺旋导杆(21)安装于所述电机(10)的转动轴上，与所述电机(10)同轴转动，所述螺旋套件(25)与所述螺旋导杆(21)通过螺纹连接，所述螺旋套件(25)可沿所述螺旋导杆(21)上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述固定套筒(30)包括固定套筒卡板(31)和固定套筒外壁(32)，所述固定套筒外壁(32)的四个侧面上端与下端均开有钢丝绳孔，所述固定套筒外壁(32)的四个侧面上均安装有定滑轮。

3.根据权利要求2所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述机械手爪(50)包括连接杆一(51)、连接杆二(52)、抓板(53)和弹簧(54)，所述连接杆一(51)与连接杆二(52)、连接杆二(52)与抓板(53)均通过旋转轴铰接，均可绕铰接轴旋转。

4.根据权利要求3所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述钢丝绳(40)包括钢丝绳一(41)与钢丝绳二(42)。

5.根据权利要求4所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述钢丝绳一(41)上端固定于所述螺旋套件外壁(24)的下端，穿过所述固定套筒外壁(32)上端的钢丝绳孔，下端固定于所述连接杆一(51)与连接杆二(52)的连接轴上；所述钢丝绳二(42)上端固定于所述螺旋套件外壁(24)的底端，穿过所述固定套筒外壁(32)下端的钢丝绳孔，绕过所述连接杆一(51)与连接杆二(52)的连接轴，下端固定于所述抓板(53)上。

6.根据权利要求5所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述钢丝绳一(41)的上端固定点的位置在所述螺旋套件(25)上下运动过程中始终低于所述固定套筒外壁(32)上端的钢丝绳孔的位置。

7.根据权利要求6所述的一种单电机控制可张合机械手，其特征在于，所述电机(10)转动驱动螺旋套件(25)上升时可通过所述钢丝绳(40)带动所述机械手爪(50)收缩即实现抓取动作；所述电机(10)转动驱动螺旋套件(25)下降时可通过所述钢丝绳(40)带动所述机械手爪(50)张开即实现松开动作。

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