[发明专利]一种用于抓取扁平物体的机械手

说明书

一种用于抓取扁平物体的机械手属于机械设计中的机构设计领域。它包括平台、蜗轮蜗杆机构、电动机、直钩驱动机构和连杆机构。工作时电动机带动蜗轮蜗杆机构，进而带动直钩驱动机构，驱动直钩依次完成向上运动、水平运动和向下运动，最终将扁平物体固定在平台的正中间。其中，直钩驱动机构依靠螺母和丝杠之间的传动角实现螺母的转动和水平运动，自由度为2，在螺母和滑块卡死时水平运动，未卡死时则实现螺母的转动。该机构仅使用一个电动机即可实现直钩的上升、水平运动和下降，控制简单，响应速度快。

技术领域

本发明涉及一种用于抓取扁平物体的机械手，这类机械特别适用于抓取餐桌上散乱的餐盘，属于机械设计中的机构设计领域。

背景技术

现在的大型餐厅和食堂等公共餐饮设施都采用人工的方法收集和整理餐桌上的餐盘，人工的方式费时费力，而且工作十分劳累。目前已经出现了用于工厂食堂和学校食堂的全自动洗碗机，可以高效的将餐具清洗干净，但收集分拣和初步清理，倾倒剩饭剩菜的工作仍然由人工完成，这种工作费时费力，并且属于大量重复性工作，适合由机器完成。所以，设计一种能够初步收集和清理的机构来替代繁重的人工，可以大大提高回收餐具的速度，并且减少繁重的人工劳动。

发明内容

本发明的目的是固定餐桌上散乱的餐盘，从而实现收集分拣和初步清理。

该机械手的组成如下：

如图1所示，机械手由平台1、直钩驱动机构3和一组蜗轮蜗杆机构5组成，其中，蜗轮蜗杆机构5由电动机4驱动，6为直钩，平台1上有直钩槽2，直钩 6可以从直钩槽中伸出和移动。三组直钩驱动机构3在蜗轮蜗杆机构5的带动下同步运动，依次实现直钩6的上升、水平移动和下降，最后将盘子固定在平台1 的正中央。三个蜗轮和一个蜗杆中心对称排列，使三个蜗轮同步转动，分别带动三组直钩驱动机构3，并起到自锁功能。

直钩驱动机构如图2所示，由水平运动机构7、连杆机构8和一组锥齿轮9 组成，水平运动机构7带动连杆机构8整体水平移动，连杆机构8带动直钩竖直运动，水平运动机构7和连杆机构8之间通过一组锥齿轮9连接，传动比为1。

水平运动机构如图3所示，由丝杠10、滑轨11、螺母12和滑块13组成，滑块可以沿滑轨水平滑动。

水平运动机构的剖视图如图4所示，丝杠10和螺母12组成一螺旋副，螺母 12和滑块13之间由轴承14连接。螺母12边缘加工一约2mm的螺母凸台17，滑块13的孔内也安装一约2mm活动凸台16，该活动凸台16安装在弹簧15上。因此，水平运动机构的运动情况如下：

①滑块13受到横向约束力，且螺母凸台17和活动凸台16没有接触时，滑块13和螺母12在水平方向均不能运动，此时机构自由度为1，丝杠10的所有驱动力都用来驱动螺母12的转动；

②滑块13没有受到横向约束力，且螺母凸台17和活动凸台16接触并卡死时，滑块13与螺母12之间不能发生转动，此时机构自由度为1，丝杠10与螺母12之间形成螺旋副，丝杠10的所有驱动力都用来驱动螺母12和滑块13的水平运动；

③滑块13没有受到水平约束力，且螺母凸台17和活动凸台16没有接触，此时滑块13可以在水平方向运动，螺母12也可以转动，此时机构自由度为2，因为只有丝杠10一个原动件，所以不能确定机构如何运动，这时机构的运动情况与滑块13水平方向受到的摩擦力和螺母12转动受到的摩擦力以及丝杠10传动的摩擦角都有关。

连杆机构简图如图5所示，由直钩6和曲柄18组成，该机构自由度为1，曲柄18由锥齿轮带动，可以实现直钩6的上下往复运动。该装置中，由于只需要依次实现直钩6的向上运动、水平运动和向下运动，所以只需要曲柄18转动一周，使直钩6完成一次往复运动即可。