一个具有两个自由度的铲式机械爪制造技术

本发明专利技术公开了一个具有两个自由度的铲式机械爪，包括底板，两个刀铲，所述底板的横向两侧对称开设有矩形方孔，所述底板纵向两侧分别固设有直线滑轨，所述两个直线滑轨对称平行设置，所述每个直线滑轨上分别设有两个可在直线滑轨上滑动的滑块，所述矩形方孔的上方分别设有旋转驱动模块，所述旋转驱动模块驱动刀铲旋转，所述底板的下端面设有直线驱动模块，该机械爪实现了分类抓取表层和深层土壤的问题，提高了工作效率，实现了样品的快速处理。

A shovel type claw with two degrees of freedom

【技术实现步骤摘要】
一个具有两个自由度的铲式机械爪
本专利技术属于土壤物料采集领域，具体涉及一种可旋转运动和直线运动的铲式机械爪。
技术介绍
对于土壤物料的采样收集，通常采用人工操作铲子将其挖取获得，该种方式工作效率低下，现多数使用铲式机械手进行抓取，现有的机械爪不够灵活，需要通过多个步骤进行抓取，抓取效率低下，其结构单一且执行部分只有一个自由度，抓取时很难区分表层土壤和深层土壤，造成了抓取后样品处理困难的问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种具有两个自由度的铲式机械爪，实现了分类抓取表层和深层土壤的问题，提高了工作效率，实现了样品的快速处理。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一个具有两个自由度的铲式机械爪，包括底板，两个刀铲，所述底板的横向两侧对称开设有矩形方孔，所述底板纵向两侧分别固设有直线滑轨，所述两个直线滑轨对称平行设置，所述每个直线滑轨上分别设有两个可在直线滑轨上滑动的滑块，所述矩形方孔的上方分别设有旋转驱动模块，所述旋转驱动模块驱动刀铲旋转，所述底板的下端面设有直线驱动模块。进一步的，所述旋转驱动模块包括旋转电机固定板、旋转电机，所述旋转电机固设于旋转电机固定板上，所述刀铲通过螺栓固定于旋转电机上，所述旋转电机固定板的两端分别通过螺栓固设于沿两侧直线滑轨滑动的滑块上。进一步的，所述直线驱动模块包括电机，主动齿轮，两个齿轮曲柄，两个摇杆，所述电机通过联轴器与主动齿轮连接，两个齿轮曲柄分别设于主动齿轮两侧且与主动齿轮啮合连接，所述两个齿轮曲柄的末端分别与摇杆活动连接，所述摇杆的末端穿过矩形方孔与旋转电机固定板底部中心固定连接。进一步的，所述底板的底部固定有电机固定架，所述电机通过螺栓固定于电机固定架上，所述联轴器设于底板底部中心，所述联轴器通过顶丝连接电机，所述主动齿轮通过螺栓固定于联轴器的法兰盘上，所述每个齿轮曲柄分别套设于一个曲柄固定轴上，所述曲柄固定轴固设于底板上。进一步的，所述直线滑轨为长方体状轨道且固设于底板上，所述直线滑轨的两端分别固定有限位块，所述滑块为下开口的“凹”字状滑块，所述滑块卡接于直线滑轨上并可沿直线滑轨滑动。限位块的设置可防止在直线滑轨上滑动的滑块移动时移出滑轨外。进一步的，所述两个刀铲为铲子状的爪子，且相互对称设置。进一步的，所述矩形方孔的表面积大于旋转电机固定板的表面积。进一步的，所述电机为伺服电机。本专利技术的有益效果：本专利技术通过直线驱动模块和旋转驱动模块结合即可实现了刀铲的旋转、移动或者旋转移动同时运行，进而解决了分类抓取表层和深层土壤的问题，提高了分类效率，刀铲直线运动时，主动齿轮驱动齿轮曲柄转动进而带动摇杆移动，摇杆与旋转电机固定板固接，进而带动旋转电机固定板移动，旋转电机固定板两侧与滑块固接，进而带动滑块沿直线滑轨移动，进而使得两个刀铲沿相向方向移动，一个旋转电机固定板两侧分别固定连接滑块，使得直线运动更加稳定，每个旋转电机上固定一个刀铲，使得旋转简单高效。本具有两个自由度的铲式机械爪，一个主动齿轮驱动两个从动曲柄齿轮，保证了两个刀铲运动的对称性，又大大减少了空间和能耗，其结构简单紧凑，轻松实现了物料抓取，可广泛推广应用于各个领域的。附图说明图1是本专利技术的主视图；图2是本专利技术的立体图；图3是本专利技术中直线驱动模块结构示意图；图4是本专利技术装配在机械臂上的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3所示：一个具有两个自由度的铲式机械爪，包括底板6，两个刀铲(1，9)，所述两个刀铲为铲子状的爪子，且相互对称设置，所述底板的横向两侧对称开设有矩形方孔19，所述底板纵向两侧分别固设有直线滑轨5，所述两个直线滑轨对称平行设置，所述每个直线滑轨上分别设有两个可在直线滑轨上滑动的滑块4，所述矩形方孔的上方分别设有旋转驱动模块，所述旋转驱动模块驱动刀铲旋转，所述旋转驱动模块包括旋转电机固定板3、旋转电机2，所述旋转电机2固设于旋转电机固定板3上，所述一个刀铲通过螺栓固定于一个旋转电机2上，所述旋转电机固定板3的两端分别通过螺栓固设于沿两侧直线滑轨5滑动的滑块4上，旋转电机的运行进而带动刀铲旋转。旋转电机固定板两端分别连接一个滑块，保证了直线运动的稳定性。所述底板的下端面设有直线驱动模块，所述直线驱动模块包括电机8，主动齿轮13，两个齿轮曲柄(11，15)，两个摇杆18，电机为伺服电机，所述电机8通过联轴器14与主动齿轮13连接，两个齿轮曲柄(11，15)分别设于主动齿轮13两侧且与主动齿轮13啮合连接，所述两个齿轮曲柄的末端分别与摇杆18活动连接，所述摇杆的末端穿过矩形方孔与旋转电机固定板3底部中心固定连接，所述矩形方孔的表面积大于旋转电机固定板的表面积。所述底板的底部固定有电机固定架12，所述电机8通过螺栓固定于电机固定架12上，所述联轴器14设于底板底部中心，所述联轴器14通过顶丝连接电机8，所述主动齿轮13通过螺栓固定于联轴器14的法兰盘上，所述每个齿轮曲柄分别套设于一个曲柄固定轴10上，所述曲柄固定轴固设于底板上，曲柄固定轴10上有轴肩，可以准确固定两曲柄的轴向位置，齿轮曲柄与曲柄固定轴之间设有轴承16，轴承压板17，轴承压板17通过螺栓连接固定轴承以此将整个曲柄固定稳固，同时保证了主动齿轮与齿轮曲柄的有效准确啮合。所述直线滑轨5为长方体状轨道且固设于底板6上，所述直线滑轨的两端分别固定有限位块7，所述限位块固定于底板上，所述滑块4为下开口的“凹”字状滑块，所述滑块4卡接于直线滑轨5上并可沿直线滑轨5滑动。限位块的设置可防止在直线滑轨上滑动的滑块移动时移出滑轨外。工作过程如下：当机械臂收到信号要抓取物料时，机械臂带动本具有两个自由度的铲式机械爪到相应位置，若接收到的信号为抓取表面物料，则在电机的驱动下带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动两个齿轮曲柄转动，进而带动摇杆移动，摇杆与旋转电机固定板固接，进而带动旋转电机固定板移动，旋转电机固定板两侧与滑块固接，进而带动滑块沿直线滑轨移动，进而使得两个刀铲沿相向方向移动，两个刀铲在直线驱动模块驱动下可以做对称的直线运动，可以抓取物料表面样品；若接收到的信号为抓取深层物料，则在上述过程的基础上旋转电机旋转，带动刀铲旋转，完成抓取动作，抓取到物料后，由机械臂带动刀铲到物料储放位置储存物料。本专利技术通过直线驱动模块和旋转驱动模块两个模块结合可以解决物料抓取时分类抓取表层和深层土壤的问题，可广泛用于物料抓取领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一个具有两个自由度的铲式机械爪，包括底板，两个刀铲，其特征在于，所述底板的横向两侧对称开设有矩形方孔，所述底板纵向两侧分别固设有直线滑轨，所述两个直线滑轨对称平行设置，所述每个直线滑轨上分别设有两个可在直线滑轨上滑动的滑块，所述矩形方孔的上方分别设有旋转驱动模块，所述旋转驱动模块驱动所述两个刀铲旋转，所述底板的下端面设有直线驱动模块。/n

【技术特征摘要】
1.一个具有两个自由度的铲式机械爪，包括底板，两个刀铲，其特征在于，所述底板的横向两侧对称开设有矩形方孔，所述底板纵向两侧分别固设有直线滑轨，所述两个直线滑轨对称平行设置，所述每个直线滑轨上分别设有两个可在直线滑轨上滑动的滑块，所述矩形方孔的上方分别设有旋转驱动模块，所述旋转驱动模块驱动所述两个刀铲旋转，所述底板的下端面设有直线驱动模块。


2.根据权利要求1所述的一个具有两个自由度的铲式机械爪，其特征在于，所述旋转驱动模块包括旋转电机固定板、旋转电机，所述旋转电机固设于旋转电机固定板上，所述刀铲通过螺栓固定于旋转电机上，所述旋转电机固定板的两端分别通过螺栓固设于沿两侧直线滑轨滑动的滑块上。


3.根据权利要求2所述的一个具有两个自由度的铲式机械爪，其特征在于，所述直线驱动模块包括电机，主动齿轮，两个齿轮曲柄，两个摇杆，所述电机通过联轴器与主动齿轮连接，两个齿轮曲柄分别设于主动齿轮两侧且与主动齿轮啮合连接，所述两个齿轮曲柄的末端分别与摇杆活动连接，所述摇杆的末端穿过矩形方孔与旋转电机固定板底部中心固定连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：白峭峰，成俊秀，段云锐，马红滨，陆霞飞，张德棒，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14