CN107139206B - 一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器，具体涉及环保机械设备技术领域，由机架、连杆机构、夹持装置、限位装置、锁紧装置组成。连杆机构通过螺栓连接在机架上，夹持装置位于机架上部并通过螺栓连接在连杆机构上，限位装置位于机架的上部，两个夹持装置之间通过螺钉连接在机架上，锁紧装置通过螺栓连接在机架的尾部。本发明主要用于不同尺寸柱状物体的抓取，具有抓取精度高、抓取范围大的特点。

Description

一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器

技术领域

本发明属于环保机械设备技术领域，具体涉及一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人选择出门旅行或者去公园、景区游玩作为休闲的主要方式，随之而来的垃圾问题也越来越严重，现阶段景区中清理垃圾还是靠清理人员的人工捡拾，条件好的景区会给清理人员配备专用的捡拾工具，但是使用这种工具会影响捡拾垃圾的效率，不能很快的进行垃圾的捡拾，有时还会直接用手去捡拾垃圾，这对清理人员的身体造成了一定的伤害。

而景区所配的捡拾工具不能变换其工作姿态，只能使用单一的姿态，这不仅降低了垃圾的捡拾的效率，还会造成垃圾清理不彻底，一些高校和研究院所对这方面的研究不是太多，因此急需一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器去完成多种垃圾的捡拾。

发明内容

本发明提供了一种可实现不同直径垃圾捡拾的末端执行器，以解决现有捡拾末端执行器捡拾垃圾尺寸单一，捡拾率较低等一些现状。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器，其特征在于：包括机架、连杆机构、限位装置、夹持装置、锁紧装置，所述的机架包括安装板、矩形凸台，所述的矩形凸台安装在安装板上；所述的连杆机构安装在安装板上，将传动轴的旋转运动转换成滑块的直线运动；所述的限位装置位于连杆机构的上方，用于锁定齿轮一使其停止转动；所述的夹持装置为两个，分别通过螺栓连接在滑块上，用于夹持物体；所述的锁紧装置安装在安装板的尾部，用于机械手与末端执行器的连接；

所述的连杆机构包括传动轴、连杆、O型滑块、滑块，所述的传动轴安装在导向块中，用于传递动力；所述的O型滑块安装在传动轴上，并与传动轴形成螺旋副；所述的滑块为两个，对称分布在安装板上，均与矩形凸台形成移动副，用于安装夹持装置；所述的连杆为两个，对称分布在转动轴的两侧，其中一侧连杆的一端与滑块形成转动副，另一端与O型滑块形成转动副，另一侧连杆的一端与滑块形成转动副，另一端与O型滑块形成转动副。

所述的锁紧装置包括连接体、导向块、可调螺栓、止动柱、压缩弹簧，所述的连接体上开设有导向槽和台阶以及安装孔，其通过螺栓连接在安装板上；所述的导向块的一端,安装在连接体上，另一端通过螺栓连接在安装板上；所述的止动柱位于安装孔内部，与安装孔形成移动副；所述的可调螺栓安装在安装孔上，与安装孔形成螺旋副；所述的压缩弹簧位于安装孔中，其一端与可调螺栓连接，另一端与止动柱相连接。

所述的限位装置包括基座、伺服电机、H型架、齿条、U型架、压缩弹簧、限位块，所述的基座位于传动轴的上部，通过螺栓连接在安装板上；所述的伺服电机通过螺栓连接在基座上，用于提供动力；所述的H型架安装在伺服电机的转轴上，并与安装板形成移动副，用于安装齿条；所述的齿条为两个，分别通过螺钉连接在H型架的两侧；所述的压缩弹簧为四个，对称安装在U型架上；所述的限位块为两个，对称安装在U型架上，均与U型架形成移动副,用于使齿轮一停止转动。

所述的夹持装置包括夹持体一、连接螺杆、齿轮一、夹持体二，所述的齿轮一通过键连接在连接螺杆上；所述的夹持体一与夹持体二安装在连接螺杆的两端；所述的夹持体一与夹持体二的结构相同，通过螺栓连接在滑块上，其包括夹持体安装架、齿轮二、齿轮三、下夹持指、齿轮四、扭力弹簧、上夹持指，所述的齿轮二位于夹持体安装架的内部，通过键连接在连接螺杆上，所述的齿轮三通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的齿轮四为两个，分别与上夹持指和下夹持指固连在一起，所述的上夹持指通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的下夹持指通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的扭力弹簧的两端分别固连在上夹持指和下夹持指上，用于使上夹持指和下夹持指复位。

使用时，外部动力源使传动轴做顺时针转动，从而带动安装在传动轴上的O型滑块向下移动，安装在O型滑块两侧的连杆的夹角，随着O型滑块的移动两个连杆之间的夹角不断减小，使与连杆相连接的滑块向传动轴的轴线方向移动，从而带动安装在滑块上的夹持装置也随之移动。

当所要夹持的物体的直径较大时，只需O型滑块不断下移，使安装在滑块上的夹持装置朝传动轴的轴线方向移动，最终紧紧的夹持住物体。需要放开物体时只需使传动轴做逆时针转动，使两个夹持装置分开，所夹持的物体便会自动滑落；

当所要夹持的物体直径较小时，在O型滑块向下移动的同时，安装在基座上的伺服电机开始运转，使安装在伺服电机转轴上的H型架向上移动，从而带动安装在H型架两侧的齿条向上移动，随着O型滑块不断的向下移动，带动安装在滑块上的夹持装置移动，夹持装置上的齿轮一与齿条相啮合，带动连接螺杆转动，从而带动安装在连接螺杆上的齿轮二转动，使与齿轮二相啮合的齿轮三开始转动，继而带动与上夹持指固连的齿轮四和与下夹持指固连的齿轮四开始转动，从而使上夹持指与下夹持指之间的角度增大，随着加持装置的移动，当加持装置上的齿轮一与限位装置上的限位块相接触时，伺服电机转动使安装在H型架两侧的齿条向下移动，从而使齿轮一与齿条脱离，并不再啮合，这时上夹持指与下夹持指之间的角度达到最大，随着传动轴的转动，加持装置继续向转动轴的轴线方向移动，使加持装置两端的上夹持指夹持住物体，完成直径较小物体的夹持，当松开夹持装置所夹持的物体时，只需传动轴逆时针方向转动，两个加持装置之间的距离不断增大，使所夹持的物体自动下滑，随着两个加持装置之间的距离不断增大，当加持装置上的齿轮一与限位装置上的限位块脱离时，在扭力弹簧的作用下，上夹持指与下夹持指恢复到初始位置。

本发明的有益效果：本发明通过限位装置的作用，可以调整加持装置上的上夹持体与下夹持体之间的夹角，实现对不同直径大小物体的抓取，在一个末端执行器上实现了两种方式的抓取提高了效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的夹持装置结构示意图；

图3是本发明的锁紧装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器，其特征在于：包括机架1、连杆机构2、限位装置3、夹持装置4、锁紧装置5，所述的机架1包括安装板11、矩形凸台12，所述的矩形凸台12安装在安装板11上；所述的连杆机构2安装在安装板11上，将传动轴21的旋转运动转换成滑块24的直线运动；所述的限位装置3位于连杆机构2的上方，用于锁定齿轮一43使其停止转动；所述的夹持装置4为两个，分别通过螺栓连接在滑块24上，用于夹持物体；所述的锁紧装置5安装在安装板11的尾部，用于机械手与末端执行器的连接；

如图1所示，所述的连杆机构2包括传动轴21、连杆22、O型滑块23、滑块24，所述的传动轴21安装在导向块52中，用于传递动力；所述的O型滑块23安装在传动轴21上，并与传动轴21形成螺旋副；所述的滑块24为两个，对称分布在安装板11上，均与矩形凸台12形成移动副，用于安装夹持装置4；所述的连杆22为两个，对称分布在转动轴21的两侧，其中一侧连杆22的一端与滑块24形成转动副，另一端与O型滑块23形成转动副，另一侧连杆22的一端与滑块24形成转动副，另一端与O型滑块23形成转动副。

如图1、图3所示，所述的锁紧装置5包括连接体51、导向块52、可调螺栓53、止动柱54、压缩弹簧55，所述的连接体51上开设有导向槽511和台阶512以及安装孔513，其通过螺栓连接在安装板11上；所述的导向块52的一端安装在连接体51上，另一端通过螺栓连接在安装板11上；所述的止动柱54位于安装孔513内部，与安装孔513形成移动副；所述的可调螺栓53安装在安装孔513上，与安装孔513形成螺旋副；所述的压缩弹簧55位于安装孔513中，其一端与可调螺栓53连接，另一端与止动柱54相连接。

如图1所示，所述的限位装置3包括基座31、伺服电机32、H型架33、齿条34、U型架35、压缩弹簧36、限位块37，所述的基座31位于传动轴21的上部，通过螺栓连接在安装板11上；所述的伺服电机32通过螺栓连接在基座31上，用于提供动力；所述的H型架33安装在伺服电机32的转轴上，并与安装板11形成移动副，用于安装齿条34；所述的齿条34为两个，分别通过螺钉连接在H型架33的两侧；所述的压缩弹簧36为四个，对称安装在U型架35上；所述的限位块37为两个，对称安装在U型架35上，均与U型架35形成移动副,用于使齿轮一43停止转动。

如图1、图2所示，所述的夹持装置4包括夹持体一41、连接螺杆42、齿轮一43、夹持体二44，所述的齿轮一43通过键连接在连接螺杆42上；所述的夹持体一41与夹持体二44安装在连接螺杆42的两端；所述的夹持体一41与夹持体二44的结构相同，通过螺栓连接在滑块24上，其包括夹持体安装架411、齿轮二412、齿轮三413、下夹持指414、齿轮四415、扭力弹簧416、上夹持指417，所述的齿轮二412位于夹持体安装架411的内部，通过键连接在连接螺杆42上，所述的齿轮三413通过螺栓连接在夹持体安装架411上，所述的齿轮四415为两个，分别与上夹持指417和下夹持指414固连在一起，所述的上夹持指417通过螺栓连接在夹持体安装架411上，所述的下夹持指414通过螺栓连接在夹持体安装架411上，所述的扭力弹簧416的两端分别固连在上夹持指417和下夹持指414上，用于使上夹持指417和下夹持指414复位。

使用时，外部动力源使传动轴21做顺时针转动，从而带动安装在传动轴21上的O型滑块23向下移动，安装在O型滑块23两侧的连杆22的夹角，随着O型滑块23的移动两个连杆22之间的夹角不断减小，使与连杆22相连接的滑块24向传动轴21的轴线方向移动，从而带动安装在滑块24上的夹持装置4也随之移动。

当所要夹持的物体的直径较大时，只需O型滑块23不断下移，使安装在滑块24上的夹持装置4朝传动轴21的轴线方向移动，最终紧紧的夹持住物体。需要放开物体时只需使传动轴21做逆时针转动，使两个夹持装置4分开，所夹持的物体便会自动滑落；

当所要夹持的物体直径较小时，在O型滑块23向下移动的同时，安装在基座31上的伺服电机32开始运转，使安装在伺服电机32转轴上的H型架33向上移动，从而带动安装在H型架33两侧的齿条34向上移动，随着O型滑块23不断的向下移动，带动安装在滑块24上的夹持装置4移动，夹持装置4上的齿轮一43与齿条34相啮合，带动连接螺杆42转动，从而带动安装在连接螺杆42上的齿轮二412转动，使与齿轮二412相啮合的齿轮三413开始转动，继而带动与上夹持指417固连的齿轮四415和与下夹持指414固连的齿轮四415开始转动，从而使上夹持指417与下夹持指414之间的角度增大，随着加持装置4的移动，当加持装置4上的齿轮一43与限位装置3上的限位块37相接触时，伺服电机32转动使安装在H型架33两侧的齿条34向下移动，从而使齿轮一43与齿条34脱离，并不再啮合，这时上夹持指417与下夹持指414之间的角度达到最大，随着传动轴21的转动，加持装置4继续向转动轴21的轴线方向移动，使加持装置4两端的上夹持指417夹持住物体，完成直径较小物体的夹持，当相松开夹持装置4所夹持的物体时，只需传动轴21逆时针方向转动，两个加持装置4之间的距离不断增大，使所夹持的物体自动下滑，随着两个加持装置4之间的距离不断增大，当加持装置4上的齿轮一43与限位装置3中的限位块37脱离时，在扭力弹簧416的作用下，上夹持指417与下夹持指414恢复到初始位置。

Claims (1)

1.一种可变姿态垃圾捡拾末端执行器，其特征在于：包括机架、连杆机构、限位装置、夹持装置、锁紧装置，所述的机架包括安装板、矩形凸台，所述的矩形凸台安装在安装板上；所述的连杆机构安装在安装板上；所述的限位装置位于连杆机构的上方；所述的夹持装置为两个，分别通过螺栓连接在滑块上；所述的锁紧装置安装在安装板的尾部；

所述的连杆机构包括传动轴、连杆、O型滑块、滑块，所述的传动轴安装在导向块中；所述的O型滑块安装在传动轴上，并与传动轴形成螺旋副；所述的滑块为两个，对称分布在安装板上，均与矩形凸台形成移动副；所述的连杆为两个，对称分布在转动轴的两侧，其中一侧连杆的一端与滑块形成转动副，另一端与O型滑块形成转动副，另一侧连杆的一端与滑块形成转动副，另一端与O型滑块形成转动副；

所述的锁紧装置包括连接体、导向块、可调螺栓、止动柱、压缩弹簧，所述的连接体上开设有导向槽和台阶以及安装孔，其通过螺栓连接在安装板上；所述的导向块的一端安装在连接体上，另一端通过螺栓连接在安装板上；所述的止动柱位于安装孔内部，与安装孔形成移动副；所述的可调螺栓安装在安装孔上，与安装孔形成螺旋副；所述的压缩弹簧位于安装孔中，其一端与可调螺栓连接，另一端与止动柱相连接；

所述的限位装置包括基座、伺服电机、H型架、齿条、U型架、压缩弹簧、限位块，所述的基座位于传动轴的上部，通过螺栓连接在安装板上；所述的伺服电机通过螺栓连接在基座上；所述的H型架安装在伺服电机的转轴上，并与安装板形成移动副；所述的齿条为两个，分别通过螺钉连接在H型架的两侧；所述的压缩弹簧为四个，对称安装在U型架上；所述的限位块为两个，对称安装在U型架上，均与U型架形成移动副；用于使齿轮一停止转动；

所述的夹持装置包括夹持体一、连接螺杆、齿轮一、夹持体二，所述的齿轮一通过键连接在连接螺杆上；

所述的夹持体一与夹持体二安装在连接螺杆的两端；所述的夹持体一与夹持体二的结构相同，其包括夹持体安装架、齿轮二、齿轮三、下夹持指、齿轮四、扭力弹簧、上夹持指，所述的齿轮二位于夹持体安装架的内部，通过键连接在连接螺杆上，所述的齿轮三通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的齿轮四为两个，分别与上夹持指和下夹持指固连在一起，所述的上夹持指通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的下夹持指通过螺栓连接在夹持体安装架上，所述的扭力弹簧的两端分别固连在上夹持指和下夹持指上。

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