一种杆件夹持器的制作方法

本发明涉及机器人末端夹持固定领域，更具体地，涉及一种杆件夹持器。

背景技术：

在建筑施工、电力维修等领域，存在大量强度高、难度大、危险系数高的操作，例如线缆架设、桁架拆装、线路检修，电力维修等，繁重的高空作业对人力要求较高，费时费力，效率较低，且很容易发生作业事故，造成人员伤亡，同时这些领域的杆系框架结构居多。

近些年，为了提高工作效率，保证人身安全，较多的高危工作均逐步引入机器人作业，如采用攀爬机器人代替人力攀爬。攀爬机器人即利用夹持器与杆件相固定，并在控制系统的控制下完成攀爬作业。但就现有技术而言，市面上的夹持器存在设计不足，夹持力度有限，实际使用时容易使夹持器与杆件之间出现滑动，并导致机器人的滑移，影响攀爬工作的顺利进行。

中国专利cn201610131712.6公开了一种用于铁塔自动检修攀爬机器人机械手装置，包括两副相对设置结构相同的手爪张合机构和驱使两副手爪张合机构抱持夹紧塔架构件结构相同的两副抱持夹紧机构，两副手爪张合机构分别通过联接板固定在两副手爪抱持夹紧机构的螺母滑块上，通过分别控制手爪张合机构和抱持夹紧机构的驱动电机旋转方向和速度，使手爪张合机构的指爪抱持夹紧塔架角钢。然而此方案中机械手夹持力度不足，容易使夹持器与杆件之间出现滑动。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种杆件夹持器，增大夹持器的夹持力度，提高夹持器与杆件之间的稳固性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种杆件夹持器，包括用于夹持杆件的夹持爪、电机及推动夹持爪闭合和拉动夹持爪张开的传动组件，所述传动组件一端与电机输出端连接，还包括连杆组件和外壳，所述夹持爪一端与连杆组件一端连接，所述连杆组件另一端与传动组件铰接，所述连杆组件与外壳铰接。

本发明的一种杆件夹持器，传动组件一端与电机输出端连接，利用电机驱动传动组件，连杆组件一端与传动组件铰接，传动组件将运动传递给连杆组件，夹持爪一端与连杆组件一端连接，连杆组件另一端与外壳铰接，使夹持爪能在一定方位内转动，即带动夹持爪张合，当电机停止工作时，夹持爪的张合角度锁定，保证夹持器对于杆件的可靠抓夹。

进一步地，所述外壳包括外壳主体、外壳盖板和圆柱状外壳底座，所述外壳主体与外壳盖板连接，外壳底座设置在外壳主体下端，所述电机固定于外壳底座下端内部，外壳底座圆周面设有与机器人连接的通孔，传动组件位于外壳主体与外壳盖板之间的空腔内。

进一步地，还包括谐波减速器，所述谐波减速器固定于外壳主体和外壳底座之间，所述谐波减速器与电机输出轴连接，谐波减速器与传动组件通过键连接。

进一步地，连杆组件包括输出杆、第一连杆和第二连杆，所述输出杆一端与外壳铰接，输出杆一端还与夹持爪一端连接，所述第一连杆一端与第二连杆一端铰接，第一连杆另一端与输出杆连接，第二连杆另一端与传动组件连接。

进一步地，连杆组件还包括第三连杆，所述第一连杆一端与第三连杆一端铰接，第三连杆另一端与外壳铰接，第三连杆起了限定连杆组件运动范围的作用。

进一步地，所述传动组件包括螺母、丝杆和轴承，所述丝杆与螺母通过螺纹配合连接，所述丝杆两端通过轴承与外壳配合固定，所述丝杆一端与电机输出端连接，所述第二连杆另一端与螺母铰接，轴承用于支撑丝杆旋转，降低丝杆转动过程中与外壳的摩擦系数。

进一步地，输出杆与外壳铰接处、第一连杆与第二连杆铰接处、第一连杆与第三连杆铰接处、第一连杆与输出杆铰接处、第三连杆与外壳铰接处及第二连杆与螺母铰接处均通过销轴与卡环固定，需要说明的是，其他能达到本发明效果的连接件及其组件均适用于本发明。

进一步地，所述连杆组件有多组，所述夹持爪设置有多个，每个夹持爪分别与一组连杆组件连接，且多个夹持爪分两列排列，夹持爪为半圆环状分层结构，夹持爪外圈为刚性的支架，内圈为橡胶，支架与橡胶固定连接，夹持爪为半圆环状结构，易于与杆件表面全贴合，通过刚性支架将夹持力传递到橡胶，能增大夹持爪与杆件之间的摩擦力。

进一步地，所述连杆组件有对称分布的两组，所述夹持爪有对称分布的两个，两个夹持爪分别与两组连杆组件连接，每组连杆组件带动与其连接的夹持爪张开或闭合。

进一步地，所述支架与橡胶通过紧固件固定连接，所述紧固件为销钉，需要说明的是，铆钉、螺栓及其组件均适用于本发明。

本发明的一种杆件夹持器与现有技术相比，产生的有益效果为：

电机驱动传动组件，通过连杆组件将夹持力增大，利用连杆组件带动夹持爪的张合，电机停止工作时，夹持爪锁定，保证了夹持器对于杆件的可靠抓夹。

附图说明

附图1为本发明实施例中一种杆件夹持器的爆炸示意图；

附图2为本发明实施例中夹持爪的立体图；

附图3为本发明实施例中一种杆件夹持器的结构示意图；

附图4为本发明实施例中一种杆件夹持器夹持杆件的结构示意图；

附图中：1-外壳；11-外壳主体；12-外壳盖板；13-外壳底座；2-夹持爪；21-支架；22-橡胶；3-连杆组件；31-输出杆；32-第一连杆；33-第二连杆；34-第三连杆；35-销轴；36-卡环；4-传动组件；41-丝杆；42-螺母；43-轴承；5-谐波减速器；6-电机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明的一种杆件夹持器，包括用于夹持杆件的夹持爪2、电机6及推动夹持爪2闭合和拉动夹持爪2张开的传动组件4，所述传动组件4一端与电机6输出端连接，还包括连杆组件3和外壳1，所述夹持爪2一端与连杆组件3一端连接，所述连杆组件3另一端与传动组件4铰接，所述连杆组件3另一端与外壳1铰接。

上述的一种杆件夹持器，如图1、图4所示，传动组件4一端与电机6输出端连接，利用电机6驱动传动组件4，连杆组件3一端与传动组件4铰接，将运动传递给连杆组件3，夹持爪2一端与连杆组件3一端连接，连杆组件3另一端端与外壳1铰接，使夹持爪2能在一定方位内转动，即带动夹持爪2张合，当电机6停止工作时，夹持爪2的张合角度锁定，保证夹持器对于杆件的可靠抓夹。

在其中一个实施例中，外壳1包括外壳主体11、外壳盖板12和圆柱状外壳底座13，所述外壳主体11与外壳盖板12连接，外壳底座13设置在外壳主体11下端，所述电机6固定于外壳底座13下端内部，外壳底座13圆周面设有与机器人连接的通孔，传动组件4位于外壳主体11与外壳盖板12之间的空腔内，防止传动组件4的运动受到干扰。

在其中一个实施例中，还包括谐波减速器5，谐波减速器5固定于外壳主体11和外壳底座13之间，谐波减速器5与电机6输出轴连接，谐波减速器5与传动组件4通过键连接，实施时，电机6通过谐波减速器5减速驱动传动组件4。

在其中一个实施例中，连杆组件3包括输出杆31、第一连杆32和第二连杆33，输出杆31一端与外壳1交接，输出杆31一端还与夹持爪2一端连接，第一连杆32一端与第二连杆33一端铰接，第一连杆32另一端与输出杆31连接，第二连杆33另一端与传动组件4连接，实施时，传动组件4带动第二连杆33上下移动，第一连杆32一端与第二连杆33一端铰接，使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点旋转，实现夹持爪2的张合。

在其中一个实施例中，连杆组件3还包括第三连杆34，第一连杆32一端与第三连杆34一端铰接，第三连杆34另一端与外壳1铰接，实施时，第二连杆33上下移动，推动第三连杆34围绕其与外壳1的铰接点旋转，从而使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点旋转，进而使夹持爪2张合，第三连杆34起了限定连杆组件3运动范围的作用。

在其中一个实施例中，传动组件4包括螺母42、丝杆41和轴承43，丝杆41与螺母42通过螺纹配合连接，丝杆41设置在外壳主体11与外壳底座13之间的空腔内，防止丝杆41的运动受到干扰，丝杆41两端通过轴承43与外壳1配合固定，丝杆41一端与电机6输出端连接，第二连杆33另一端与螺母42铰接，实施时，电机6通过谐波减速器5驱动丝杆41转动，与丝杆41螺纹连接的螺母42上下移动，第二连杆33随着螺母42上下移动，推动第三连杆34围绕其与外壳1的铰接点旋转，从而使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点旋转，进而使夹持爪2张合，如图3所示，当螺母42向下移动时，夹持爪2张开，当螺母42向上移动时，夹持爪2闭合，丝杆41与螺母42螺纹传动的自锁特性，使螺母42在停止运动时能够将两个夹持爪2的张合角度锁定，保证夹持器对于杆件的可靠抓夹。

在其中一个实施例中，传动组件4包括曲柄连杆机构，曲轴旋转带动连杆上下运动，第二连杆33随着连杆上下运动，推动第三连杆34围绕其与外壳1的铰接点旋转，从而使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点旋转，进而使夹持爪2张合，当电机6停止工作时，夹持爪2保持张合角度，需要说明的是，其他能够将电机6输出的旋转运动转化为连杆机构3与传动机构4铰接的一端做直线运动的结构均适用于本发明。

在其中一个实施例中，输出杆31与外壳1铰接处、第一连杆32与第二连杆33铰接处、第一连杆32与第三连杆34铰接处、第一连杆32与输出杆31铰接处、第三连杆34与外壳1铰接处及第二连杆33与螺母42铰接处均通过销轴35与卡环36固定，需要说明的是，其他能达到本发明效果的连接件及其组件均适用于本发明。

在其中一个实施例中，连杆组件3有多组，夹持爪2设置有多个，每个夹持爪2分别与一组连杆组件3连接，且多个夹持爪2分两列排列，夹持爪2为半圆环状分层结构，夹持爪2外圈为刚性的支架21，内圈为橡胶22，支架21与橡胶22固定连接，夹持爪2为半圆环状结构，易于与杆件表面全贴合，通过刚性支架21将夹持力传递到橡胶22，能增大夹持爪2与杆件之间的摩擦力。

在其中一个实施例中，如图1、图3所示，连杆组件3有对称分布的两组，夹持爪2有对称分布的两个，两个夹持爪2分别与两组连杆组件3连接，实施时，每组连杆组件3带动与其连接的夹持爪2张开或闭合。

在其中一个实施例中，所述支架21与橡胶22通过紧固件固定连接，所述紧固件为销钉，需要说明的是，铆钉、螺栓及其组件均适用于本发明。

在其中一个实施例中，支架21与橡胶22胶接，工艺简便，不需要复杂的工艺设备。

在其中一个实施例中，如图3、图4所示，电机6为盘式电机，盘式电机通过谐波减速器5减速驱动丝杆41，使丝杆41旋转，与丝杆41螺纹连接的螺母42向上运动，对于左边的连杆组件3，推动第三连杆34围绕其与外壳1的铰接点逆时针转动，从而使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点顺时针旋转，对于右边的连杆组件3，推动第三连杆34围绕其与外壳1的铰接的顺时针转动，从而使第一连杆32推动输出杆31围绕其与外壳1的铰接点逆时针转动，进而使两夹持爪2抓持杆件并闭合，夹持爪2刚性支架21对橡胶22产生压力，使橡胶22压紧杆件，增大了夹持爪2与杆件之间的摩擦力，防止在夹持杆件后杆件绕其轴线旋转，当电机6停止工作，丝杆41停止转动，与丝杆41螺纹连接的螺母42停止运动时，丝杆41与螺母42螺纹传动的自锁特性，使夹持爪2保持夹紧状态，保证夹持器对杆件的可靠抓夹。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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