一種新型機(jī)器人撞擊夾持裝置

黃 睿（華北電力大學(xué)，北京　102206）

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一種新型機(jī)器人撞擊夾持裝置

黃 睿
（華北電力大學(xué)，北京102206）

摘要：在機(jī)器人發(fā)展的大背景下，各種機(jī)器人比賽層出不窮。針對(duì)機(jī)器人比賽中的對(duì)抗、搬運(yùn)問題和現(xiàn)實(shí)中存在的夾持搬運(yùn)問題，設(shè)計(jì)了一種機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)，運(yùn)用撞擊力驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂對(duì)物體進(jìn)行夾持，同時(shí)用彈簧存儲(chǔ)能量，再釋放彈簧使機(jī)械臂張開，松開被夾物體。本文簡(jiǎn)單的介紹了其原理、結(jié)構(gòu)和工作方式和環(huán)境。

關(guān)鍵詞：夾持裝置；撞擊驅(qū)動(dòng)；彈簧

一、引言

隨著機(jī)械化進(jìn)程的發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人關(guān)注迅速升溫，在一些機(jī)器人比賽中就要求機(jī)器人能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)夾持搬運(yùn)物體，也有些對(duì)抗比賽通過撞擊、掀翻、丟棄等方式獲勝。這都要求機(jī)器人能夠較為穩(wěn)定的夾緊對(duì)方物體。在其他行業(yè)中，加持搬運(yùn)也是很常見的工作。本文進(jìn)行了一種新型撞擊加持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，達(dá)到比賽和其他工作的需求。

二、基本結(jié)構(gòu)

從機(jī)器人撞擊夾持的背景出發(fā)確定出裝置的基本三維模型，經(jīng)結(jié)構(gòu)細(xì)化，設(shè)計(jì)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(jī)械結(jié)構(gòu)

圖2　剖面圖

三、工作過程

在機(jī)器人對(duì)抗比賽的準(zhǔn)備階段，裝置處于初始狀態(tài)，推壓桿位于裝置最前端，兩臂收縮于兩側(cè)，第二桿部在第三彈簧的彈性恢復(fù)力作用下，向上移動(dòng)出第一桿部使得止擋塊下移與止回件接觸，進(jìn)而阻止第一桿部沿推壓桿單元的縱向向前移動(dòng)。裝置初始狀態(tài)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(dòng)，使連接部帶動(dòng)兩個(gè)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(dòng)，但不可以向前移動(dòng)。裝置夾持工作狀態(tài)如圖4所示。

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

四、應(yīng)用推廣

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

圖3　裝置初始狀態(tài)

圖4　裝置抓取工作狀態(tài)

結(jié)語

通過對(duì)實(shí)際需求的認(rèn)真分析，結(jié)合對(duì)抗比賽和夾持搬運(yùn)的特點(diǎn)，總結(jié)出這類型裝置的工作方式，設(shè)計(jì)出該新型夾持裝置，為機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)際搬運(yùn)工作提供了參考和解決思路。

參考文獻(xiàn)

[1]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

中圖分類號(hào)：TP24

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A