一種新型機器人撞擊夾持裝置

黃 睿（華北電力大學，北京　102206）

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一種新型機器人撞擊夾持裝置

黃 睿
（華北電力大學，北京102206）

摘要：在機器人發展的大背景下，各種機器人比賽層出不窮。針對機器人比賽中的對抗、搬運問題和現實中存在的夾持搬運問題，設計了一種機械夾持機構，運用撞擊力驅動機械臂對物體進行夾持，同時用彈簧存儲能量，再釋放彈簧使機械臂張開，松開被夾物體。本文簡單的介紹了其原理、結構和工作方式和環境。

關鍵詞：夾持裝置；撞擊驅動；彈簧

一、引言

隨著機械化進程的發展，人們對工業機器人關注迅速升溫，在一些機器人比賽中就要求機器人能夠在規定時間內夾持搬運物體，也有些對抗比賽通過撞擊、掀翻、丟棄等方式獲勝。這都要求機器人能夠較為穩定的夾緊對方物體。在其他行業中，加持搬運也是很常見的工作。本文進行了一種新型撞擊加持機構的設計，達到比賽和其他工作的需求。

二、基本結構

從機器人撞擊夾持的背景出發確定出裝置的基本三維模型，經結構細化，設計出具體的零件布局和工作方式。該夾持裝置由推壓桿單元、手臂單元、底盤、鉸接銷、滑桿單元等部分組成，如圖1、圖2所示。

圖1　機械結構

圖2　剖面圖

三、工作過程

在機器人對抗比賽的準備階段，裝置處于初始狀態，推壓桿位于裝置最前端，兩臂收縮于兩側，第二桿部在第三彈簧的彈性恢復力作用下，向上移動出第一桿部使得止擋塊下移與止回件接觸，進而阻止第一桿部沿推壓桿單元的縱向向前移動。裝置初始狀態如圖3所示。

在推壓桿單元受到障礙物的撞擊之后，沿滑桿向后移動，使連接部帶動兩個手臂單元向前呈弧線聚攏，夾持前方障礙物。該過程中，止擋塊始終與止回件接觸，即推壓桿單元縱向可以向后移動，但不可以向前移動。裝置夾持工作狀態如圖4所示。

完成比賽后，需要釋放夾持物體時，由舵機提供外力向下按壓第二桿部，使其移動緊靠第一桿部，同時提起止擋塊，使裝置在彈簧作用下恢復到初始狀態，準備第二次的撞擊夾持。

四、應用推廣

可以看出，本裝置除可應用于機器人比賽，還可用于實際的夾持搬運工作中。由于本裝置夾持對夾持物有一定的撞擊，可能對其造成損傷，故應用于夾持一些堅硬、耐沖擊的物體，例如石塊、鋼管、圓木等。同時，由于本裝置對工作環境要求不高，可以應用在條件較差較艱苦，其他工具不易使用的環境中，例如救援現場、建筑工地等。

圖3　裝置初始狀態

圖4　裝置抓取工作狀態

結語

通過對實際需求的認真分析，結合對抗比賽和夾持搬運的特點，總結出這類型裝置的工作方式，設計出該新型夾持裝置，為機器人機構的設計和實際搬運工作提供了參考和解決思路。

參考文獻

[1]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

中圖分類號：TP24

文獻標識碼：A