一种摩擦辊式抓载装置的制作方法

本实用新型涉及运输/输送设备自动化/智能化技术领域，尤其涉及一种自动化/智能化抓载装置。

背景技术：

随着大数据、移动互联网、5g通信及人工智能技术的发展，人们的生活和生产越来越依赖自动化/智能化的机器设备，机器人更是受到亲睐。自动化/智能化机器设备离不开机械抓取装置等终端设备，尤其是采用无人机运送物件。不仅传统的运输/输送设备越来越需要自动化/智能化抓载装置，新型运输设备、输送设备、搬运机器人及无人机运输更离不开自动化/智能化抓载装置；离开了这种装置，自动化/智能化运输/输送就无从谈起。已有的运输无人机在执行任务时，往往只能单一地将货物从一地运输到另一地，期间无法进行额外的动作，在特定地点抓取或投放物品还必须有人干预，这就限制了运输效率的提升和自动化/智能化运输/输送技术的发展。

发明专利cn201710162687.2公开了一种无人机抓取装置，涉及无人机领域，并具体公开了驱动装置、机械手抓和固定架等的结构特征。该装置通过驱动装置中的驱动电机旋转带动纵向驱动杆的转动，使得横向驱动杆被向外推动，进而机械手抓的推动杆会进一步推动手抓臂向外运动，导致机械手抓张开，当驱动电机反向运动时，则会实现机械手抓再次闭合。该发明虽然能解决上述问题，但由于装置结构较为复杂，且抓取的物件容易脱落，难以轻量化、紧凑化并确保抓取物件的可靠性，因此并未解决抓取装置在无人机等重量体积受限场合的可靠应用问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种摩擦辊式抓载装置，结构简单、紧凑，安全可靠，成本低廉，有效解决了抓载装置的轻量化、紧凑化并确保抓取物件的可靠性问题。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

本实用新型提出了一种摩擦辊式抓载装置，包括夹臂、摩擦辊、驱动机、卷索轮、拉索、缓索器、导索轮、铰链架、夹臂铰链、传感器和纵向连接杆。所述夹臂在单侧成对设置，其上端通过夹臂铰链与铰链架连接，其下端部在一对夹臂之间设有所述摩擦辊，其下段在一对夹臂之间连接有纵向连接杆，以确保这对夹臂间距固定。所述摩擦辊呈圆柱形，其一端中心轴与驱动机输出轴连接，另一端同轴装有卷索轮，轴承位于夹臂下端部区域中心；所述摩擦辊和所述卷索轮随所述驱动机同步转动。所述驱动机的外壳固定在所述夹臂下端部的相应位置。所述卷索轮卷绕着拉索的一段，所述拉索卷绕段的端部固定在卷索轮上，另一端经过导索轮引导方向后接入缓索器内。所述纵向连接杆设有传感器，在被夹持物件碰触时发出信号。同侧的一对夹臂与所述摩擦辊、驱动机、卷索轮、纵向连接杆形成一套夹臂组件，左、右侧各设一套，左、右夹臂在中间位置相交叉，相向运动以夹持物件，并使得物件和夹臂组件的重力力矩产生向中间的夹紧力。所述缓索器是一种通过弹性元件储存一段拉索的器件，其外壳固定在所述铰链架外侧相应的位置上；当拉索松弛时收紧并储存拉索，当拉索张紧时释放储存的拉索。

作为可选，所述摩擦辊圆柱表面附有高摩擦系数层，这种高摩擦系数的表层可以是粗燥的外表面，也可以附着一层其它高摩擦系数材料。圆柱体内部有空腔，所述驱动机的输出段穿入摩擦辊的一端空腔内；在特别需要重量轻、结构紧凑的应用场景尤其要采用这种空心的结构型式。

作为可选，所述驱动机包括减速电机，或气动或液动机械；这是几种常用的驱动方式。

作为可选，所述拉索包括具有韧性或柔性的绳或线索或链条；比如尼龙绳、麻线、传动带、钢丝绳、金属或非金属链条等。

作为可选，所述缓索器包括具有自复位功能的可转卷绕轮或具有自复位功能的平移滑轮或链轮组；其弹性元件包括发条或扭力弹簧，或压缩或拉伸弹簧。作为可选，所述传感器包括机械式碰触开关或限位开关或感应开关。

作为可选，所述夹臂铰链包括轴型铰链，或具有铰链作用的柔性或弹性部件。

一种摩擦辊式抓载装置采用如下工作原理和方法：

1.所述卷索轮正确的卷绕拉索方向为：抓载、夹持物件时，所述卷索轮的旋转方向是使所述拉索松弛的方向；松开被夹持的物件时，所述卷索轮的旋转方向是使所述拉索张紧的方向。

2.所述摩擦辊借助重力力矩对物件产生向中间的夹紧力，再借助摩擦辊的转动对物件产生向上的提升力以及使摩擦辊(越过物件下边缘后)向中间位移，使物件自动被夹持；包括如下步骤：

(1)当需要抓载的目标物件出现在两个夹臂组件之间时，所述驱动机正向启动，左侧摩擦辊逆时针方向旋转，右侧摩擦辊顺时针方向旋转；

(2)所述卷索轮作相应同步旋转，使所述拉索松弛；

(3)所述摩擦辊在不受所述拉索牵阻的情况下受重力力矩作用向中间方向夹紧物件，转动的摩擦辊对物件产生向上的摩擦力，物件被提升，同时富余的松弛拉索被收进缓索器；

(4)当物件被提升至下边缘超出所述摩擦辊的上表面高度时，所述摩擦辊得以向中间位置移动，直至所述纵向连接杆夹紧物件为止，这时所述传感器被触动，所述驱动机停止转动。

3.借助所述摩擦辊反向转动产生向外侧的摩擦力来脱离物件，再借助所述卷索轮卷绕拉索产生拉紧力，使摩擦辊得到向外提升，从而自动松开被夹持的物件；包括如下步骤：

(1)当所处位置被确认，所述驱动机反向启动，左侧摩擦辊顺时针方向旋转，右侧摩擦辊逆时针方向旋转；

(2)所述摩擦辊在摩擦力的作用下向外侧移动，直至越过物件的下边缘，物件降落；

(3)所述摩擦辊和卷索轮继续转动，所述拉索被收紧，这时所述缓索器逐渐释放出储存的一段拉索；当所述缓索器释放完所储存的全部拉索时，所述拉索被进一步收紧，在拉索的作用力下，所述摩擦辊被向外提起直至设定的极限位置，所述驱动机停止转动，这时已完全松开被抓载的物件。

附图说明

图1为一种摩擦辊式抓载装置的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图中：1-夹臂，2-摩擦辊，3-驱动机，4-卷索轮，5-拉索，6-缓索器，7-导索轮，8-铰链架，9-夹臂铰链，10-传感器，11-纵向连接杆。

图1中的虚线矩形框表示被抓载的物件。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2，一种摩擦辊式抓载装置，包括夹臂1、摩擦辊2、驱动机3、卷索轮4、拉索5、缓索器6、导索轮7、铰链架8、夹臂铰链9、传感器10和纵向连接杆11。

所述夹臂1在单侧成对设置，其上端通过夹臂铰链9与铰链架8连接，其下端部在一对夹臂1之间设有所述摩擦辊2，其下段在一对夹臂1之间连接有纵向连接杆11，以确保这对夹臂1间距固定。所述摩擦辊2呈圆柱形，其一端中心轴与驱动机3输出轴连接，另一端同轴装有卷索轮4，轴承位于夹臂下端部区域中心；所述摩擦辊2和所述卷索轮4随所述驱动机3同步转动。所述驱动机3的外壳固定在所述夹臂1下端部的轴孔周围。所述卷索轮4卷绕着拉索5的一段，所述拉索5卷绕段的端部固定在卷索轮4上，另一端经过导索轮7引导方向后接入缓索器6内并卷绕在滑轮上。所述纵向连接杆11靠近中部位置设有传感器10，在被夹持物件碰触时发出信号。同侧的一对夹臂1与上述关联部件形成一套夹臂组件，左、右侧各设一套。左、右夹臂1在中间位置相交叉，相向运动(对称运动：摩擦辊一侧顺时针旋转，一侧逆时针旋转，左、右夹臂同时往中心或外侧运动)以夹持或放开物件，并使得物件和夹臂组件的自重力产生向中间的夹紧力。所述缓索器6是储存一段拉索5的器件，其外壳用螺丝固定在所述铰链架8外侧相应的位置上；当拉索5松弛时收紧并储存一段拉索5，当拉索5张紧时释放储存的一段拉索5。

作为优选，所述摩擦辊2圆柱表面附有硅胶层，形成高摩擦系数。圆柱体内部加工有空腔，所述驱动机3的输出段穿入摩擦辊2的一端空腔内；驱动机3的输出轴通过过渡件固定在摩擦辊2的一端轴心，卷索轮4固定在摩擦辊2另一端的中心轴上。

作为优选，所述驱动机3采用直流减速电机。

作为优选，所述拉索5采用强度较高的尼龙绳/线。

作为优选，所述缓索器6采用平移滑轮组，用压缩弹簧使平移滑轮组复位，所述拉索5的端头卷绕在一组滑轮上。

作为优选，所述传感器10采用机械式碰触/限位开关，固定在纵向连接杆11的中部位置。

作为优选，所述夹臂铰链9采用常规轴型铰链。

作为优选，所述铰链架8采用专门的铰链构件，也作为与运输机械连接的过渡件。

一种摩擦辊式抓载装置采用如下方法装配调试：

1.所述卷索轮4正确卷绕拉索5的方向为：抓载、夹持物件时，所述卷索轮4的旋转方向是使所述拉索5松弛的方向；松开被夹持的物件时，所述卷索轮4的旋转方向是使所述拉索5张紧的方向。

2.所述摩擦辊2借助重力力矩对物件产生向中间的夹紧力，再借助摩擦辊2的转动摩擦力对物件产生向上的提升力以及使摩擦辊2(越过物件下边缘后)向中间位移，使物件被自动夹持；包括如下步骤：

(1)当需要抓载的目标物件出现在两个夹臂组件之间时，所述驱动机3正向启动，左侧摩擦辊2逆时针方向旋转，右侧摩擦辊2顺时针方向旋转；

(2)所述卷索轮4作相应同步旋转，使所述拉索5松弛；

(3)所述摩擦辊2在不受所述拉索5牵阻的情况下受重力力矩作用向中间方向夹紧物件，转动的摩擦辊2对物件产生向上的摩擦力，物件被提升，同时富余的松弛拉索5被收进缓索器6；

(4)当物件被提升至下边缘超出所述摩擦辊2的上表面高度时，所述摩擦辊2得以向中间位置移动，直至所述纵向连接杆11夹紧物件为止，这时所述传感器10被触动，所述驱动机3停止转动。

3.借助所述摩擦辊2反向转动产生向外侧的摩擦力来脱离物件，再借助所述卷索轮4卷绕拉索5产生拉紧力，使摩擦辊2得到向外提升，从而自动松开被夹持的物件；包括如下步骤：

(1)当所处位置被确认，所述驱动机3反向启动，左侧摩擦辊2顺时针方向旋转，右侧摩擦辊2逆时针方向旋转；

(2)所述摩擦辊2在摩擦力的作用下向外侧移动，直至越过物件的下边缘，物件降落；

(3)所述摩擦辊2和卷索轮4继续转动，所述拉索5被收紧，这时所述缓索器6逐渐释放出储存的一段拉索5；当所述缓索器6释放完所储存的全部拉索5时，所述拉索5被进一步收紧，在拉索5的作用力下，所述摩擦辊2被向外提起直至设定的极限位置，所述驱动机3停止转动，这时已完全松开被抓载的物件。

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