专利名称：清除测压管内异物仿生机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种清除测压管内异物仿生机械手。
背景技术：
河岸的测压管内常会沉积许多泥浆和石块等异物。异物直接影响测压管的测压精 度。由于测压管直径较小，工作人员无法下到测压管底部清除异物，且测压管通常较深，现 有的清理器械都无法触及到测压管底部堆积的固体异物，更无法对异物进行清理，因此，通 常工作人员多采用泵和管道配合清除测压管内的异物，但是，泵和管道只能清理泥浆等流 质的异物，无法清除管内的石块等固体异物，致使众多测压管实际上失去了测压的功能。目 前，河务工作者急需一种可以清除测压管深处固体异物的设备。
发明内容
本发明的目的，是提供了一种清除测压管内异物仿生机械手，它可解决现有技术 存在的问题，可快速准确地清除测压管深处的固体异物，确保测压管正常功能。本发明的目的是通过以下技术方案实现的清除测压管内异物仿生机械手，包括 安装座，安装座内开设通腔，通腔内安装弹簧座和弹簧，安装座的内壁上设置限位凸台，弹 簧位于弹簧座与限位凸台之间；安装座上安装至少两根仿生手指，所述仿生手指由指节固 定件、第一指节和第三指节连接构成，指节固定件的一端与安装座固定连接，指节固定件的 另一端与第一指节的一端铰接，第一指节的另一端与第三指节连接；弹簧座上安装至少两 根张开拉筋，张开拉筋的数量与所述仿生手指的数量相同，张开拉筋与所述仿手指一一对 应，张开拉筋的一端与弹簧座连接，张开拉筋的另一端与相对应的第三指节的连接，张开拉 筋位于第一指节和第三指节的外侧；通腔内安装握紧总拉筋，握紧总拉筋的一端与牵引动 力源连接，握紧总拉筋的另一端分别与至少两根手指握紧拉筋连接，手指握紧拉筋的数量 与仿生手指的数量相同，所述手指握紧拉筋分别与相应的第三指节连接。为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现所述手指握紧拉筋 由纵向拉筋和横向拉筋连接构成，纵向拉筋的一端与握紧总拉筋连接，纵向拉筋的另一端 与横向拉筋的中部连接，横向拉筋的两端分别与相邻的两根仿生手指的第三指节连接。安 装座上安装拉筋导杆，拉筋导杆的数量与仿生手指的数量相同，拉筋导杆的一端开设拉筋 导杆通孔，拉筋导杆的内壁上开设侧孔，侧孔与拉筋导杆通孔相通，所述手指握紧拉筋依次 侧孔和拉筋导杆通孔后与仿生手指的第三指节连接。指节固定件上开设导向孔，张开拉筋 穿过导向孔后位于第三指节的外侧。安装座上安装四根所述的仿生手指，四根仿生手指呈 圆形均勻分布，弹簧座上安装四根张开拉筋，四根张开拉筋分别与相应的第三指节的外侧 连接；握紧总拉筋的一端安装四根所述的手指握紧拉筋连接，手指握紧拉筋与第三指节连 接。第一指节的另一端通过第二指节与第三指节连接，即第一指节的另一端与第二指节的 一端铰接，第二指节的另一端与第三指节铰接。所述的牵引动力源由壳体、拉杆、固定手 柄、拨杆、第一棘齿、第一弹簧片、第二弹簧片、第二棘齿和第二轴连接构成，壳体的一端开设孔，壳体的底部开设透槽，壳体内安装拉杆，拉杆的一端伸出壳体外，拉杆的另一端与握 紧总拉筋连接；拉杆的一侧设有齿条，壳体内安装第二轴，第二轴上安装拨杆和第二棘齿， 拨杆经透槽伸出壳体外，第二棘齿与齿条配合，拨杆上安装第二弹簧片，第二弹簧片的一端 与拨杆连接，第二弹簧片的另一端与第二棘齿接触；拨杆的上端设置拨块，拨块与第二棘齿 接触，第二轴的外周安装扭簧，扭簧的一端与拨杆连接，扭簧的另一端与壳体连接；壳体内 安装第一棘齿，第一棘齿的第一轴与壳体连接，第一棘齿与齿条配合，壳体内安装第一弹簧 片，第一弹簧片的一端与壳体连接，第一弹簧片的另一端与第一棘齿接触。拉杆的一端安装 拉环，拉环位于壳体外。本发明的有益效果在于工作人员可将其插入各种深度的测压管内，快速高效地 抓取堆积在管内的石块等固体异物，解决测压管堵塞的问题，恢复测压管的正常功能。它的 结构设计巧妙合理，可模仿人手的动作抓取固体异物，远距离操控灵活方便，能准确地抓取 并抓牢固体异物，清除测压管的效率较高。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和携 带方便等优点。
图1是本发明的结构示意图；图2是沿图IA-A线的剖视放大结构示意图；图3是 牵引机构的结构示意图；图4是仿生机械手与牵引机构连接的结构示意图；图5是仿生手 指的四种弯曲状态图。附图标记1安装座2张开拉筋3第一指节4第二指节5第三指节6横向 拉筋7拉筋导杆通孔8拉筋导杆9握紧总拉筋10限位凸台11导向柱12弹簧座
13通腔14弹簧15指节固定件16导向孔17导向槽18侧孔19壳体20拉杆 21拉环22固定手柄23拨杆24第一棘齿25第一弹簧片26第二弹簧片27纵 向拉筋28第二棘齿29弹簧座通孔30扭簧31透槽32第二轴33第一轴34孔 35拨块36齿条。
具体实施例方式本发明所述的清除测压管内异物仿生机械手，包括安装座1，为了加工和使用方 便，如图2所示，安装座1可制成圆管形，圆管的前端设有安装盘，既可减小体积重量，又可 节省材料；安装座1内开设通腔13，通腔13内安装弹簧座12和弹簧14，安装座1的内壁上 设置限位凸台10，弹簧14位于弹簧座12与限位凸台10之间；安装座1上安装至少两根仿 生手指，所述仿生手指由指节固定件15、第一指节3和第三指节5连接构成，指节固定件15 的一端与安装座1固定连接，指节固定件15的另一端与第一指节3的一端铰接，第一指节 3的另一端与第三指节5连接；弹簧座12上安装至少两根张开拉筋2，张开拉筋2的数量与 所述仿生手指的数量相同，张开拉筋2与所述仿手指一一对应，张开拉筋2的一端与弹簧座 12连接，张开拉筋2的另一端与相对应的第三指节5的连接，张开拉筋2位于第一指节3和 第三指节5的外侧，确保张开拉筋2可拉动仿生手指向外张开；制造时，张开拉筋2最好与 第三指节5的外壁连接；通腔13内安装握紧总拉筋9，握紧总拉筋9的一端与牵引动力源 连接，握紧总拉筋9的另一端分别与至少两根手指握紧拉筋连接，手指握紧拉筋的数量与 仿生手指的数量相同，所述手指握紧拉筋分别与相应的第三指节5连接。
每根所述仿生手指都设有第一指节3和第三指节5两个活动指节，是为了使所述 仿生机械手不仅是能够夹住石块等物体，更能够如人手一样抓住石块，从而，能有效地将测 压管内的固体异物清除；若仅有第一指节3或第三指节5 —个活动指节，则只能是夹紧异 物，异物极易由仿生机械手内滑脱。为增强所述仿生机械手抓紧固体异物的能力，如图1和 图2所示，所述仿生手指上可安装三个活动指节，具体方案是第一指节3的另一端通过第 二指节4与第三指节5连接，即第一指节3的另一端与第二指节4的一端铰接，第二指节4 的另一端与第三指节5铰接。每根仿生机械手上还可设更多的指节，但会增加所述仿生机 械手的生产成本，更降低了仿生机械手的灵活性。张开拉筋2和所述的手指握紧拉筋均与第三指节5直接连接，可使第三指节5成 为主动指节，无论仿生机械手握紧或张开，都由第三指节5依次带动第二指节4和第一指节 3摆动来实现，从而，可使仿生机械生的动作更接近于人手的动作，以便于提高抓取物体的 成功率。并且，由于在正常抓取物体过程中，第三指节5位于被抓物体最下方，是最主要的 承力部件，因此，所述手指握紧拉筋可为第三指节5提供足够的拉力，使仿生机械手能牢固 抓住物体。为限定张开拉筋2的拉动方向，确保张开拉筋2对第三指节5的拉力不会产生 其他方向的分力，即确保拉力不被削弱，而完全作用于第三指节5上，同时也为了防止张开 拉筋2在无约束状况下相对指节固定件15摆动，因与指节固定件15发生磨擦而缩短使用 寿命，如图2所示，第一指节3和第二指节4的外壁上可各开设导向槽17，张开拉筋2部分 位于导向槽17内。加工制造时，指节固定件15可与安装座1制成一体。为方便握紧总拉筋9穿出安 装座1外与所述手指握紧拉筋连接，如图2所示，通腔13上可开设弹簧座通孔29，握紧总拉 筋9可位于弹簧座通孔29内。握紧总拉筋9位于弹簧座通孔29内，在工作过程中可确保 握紧总拉筋9与弹簧座12或张开拉筋2不会发生相对磨擦，从而可延长紧总拉筋9或张开 拉筋2的使用寿命。使用时，先将所述仿生机械手沿河岸上的测压管放下，直至与测压管内异物接触； 再启动所述的牵引动力源，牵引动力源通过握紧总拉筋9拉动所述手指握紧拉筋，手指握 紧拉筋带动仿生手指克服弹簧14的弹力弯曲抓取异物，抓牢后将所述仿生机械手取出，从 而清除测压管内的固体异物；待异物取出后，撤销牵引力，弹簧14伸展复位，通过弹簧座12 拉动张开拉筋2收缩复位，张开拉筋2拉动仿生手指张开，为下一次抓取异物作准备。为使所述仿生手指握紧时受力均勻，并确保所有仿生手指同步弯曲，以便准确牢 靠的抓取固体异物，如图1和图2所示，所述手指握紧拉筋可由纵向拉筋27和横向拉筋6 连接构成，纵向拉筋27的一端与握紧总拉筋9连接，纵向拉筋27的另一端与横向拉筋6的 中部连接，横向拉筋6的两端分别与相邻的两根仿生手指的第三指节5连接。仿生机械手 需握紧时，握紧总拉筋9通过纵向拉筋27传递拉力，纵向拉筋27通过横向拉筋6将力均勻 传递给仿生手指，使所有仿生手指同步弯曲，从而提高抓取效果。为便于将纵向拉筋27与 握紧总拉筋9连接，握紧总拉筋9上安装导向柱11，握紧总拉筋9通过导向柱11与数根纵 向拉筋27连接。为增大所述仿生机械手内盛放异物的空间，使所述仿生机械可抓取更大体积的固 全异物，如图1和图2所示，安装座1上安装拉筋导杆8，拉筋导杆8的数量与仿生手指的数 量相同，拉筋导杆8的一端开设拉筋导杆通孔7，拉筋导杆8的内壁上开设侧孔18，侧孔18与拉筋导杆通孔7相通，所述手指握紧拉筋依次经侧孔18和拉筋导杆通孔7后与仿生手指 的第三指节5连接；制造时，横向拉筋6应位于拉筋导杆8外，纵向拉筋27的部分位于拉筋 导杆通孔7内，可防止横向拉筋6被拉筋导杆8阻碍，对仿生手指的伸张造成阻力。为方便安装时，将张开拉筋2置于第一指节3和第三指节5的外侧，如图2所示， 指节固定件15上可开设导向孔16，张开拉筋2穿过导向孔16后位于直接位于第三指节5 的外侧。理论上，安装座1上可安装三根、四根、五根、六根或更多根仿生手指，但在长时间 大量试验中发现，安装座1上安装四根所述的仿生手指时，最经济实用，既可确保抓取的成 功率，又可将生产成本降到最低。为便于将抓牢物体，防止物滑出，所述的四根仿生手指如 图1所示，呈圆形均勻分布；为进一步提高仿生机械手的抓取性能，如图1和图2所示，可将 仿生手指两两相对，并使四根仿生手指弯曲后，其指尖所指方向可相交于一点；装有四根仿 生手指的仿生机械生，其弹簧座12上也相应的安装四根张开拉筋2，四根张开拉筋2分别与 相应的第三指节5连接；握紧总拉筋9的一端相应的安装四根所述手指握紧拉筋连接，手指 握紧拉筋与相应的第三指节5连接。所述的牵引动力源可以是现有的电磁铁或牵引机械机构，也可以是由工作人员徒 手拉动握紧总拉筋9，还可以是如图3所示牵引机构，所述牵引机构由壳体19、拉杆20、拨杆 23、第一棘齿24、第一弹簧片25、第二弹簧片26、第二棘齿28和第二轴32连接构成，壳体 19的一端开设孔34，壳体19的底部开设透槽31，壳体19内安装拉杆20，拉杆20的一端经 孔34伸出壳体19外，拉杆20的另一端与握紧总拉筋9连接；拉杆20的一侧设有齿条36， 壳体19内安装第二轴32，第二轴32上安装拨杆23和第二棘齿28，拨杆23和第二棘齿28 可相对第二轴32转动，拨杆23经透槽31伸出壳体19外，第二棘齿28与齿条36配合，拨 杆23上安装第二弹簧片26，第二弹簧片26的一端与拨杆23连接，第二弹簧片26的另一 端与第二棘齿28接触；拨杆23的上端设置拨块35，拨块35与第二棘齿28接触，第二轴32 的外周安装扭簧30，扭簧30的一端与拨杆23连接，扭簧30的另一端与壳体19连接；壳体 19内安装第一棘齿24，第一棘齿24的第一轴33与壳体19连接，第一棘齿24与齿条36配 合，壳体19内安装第一弹簧片25，第一弹簧片25的一端与壳体19连接，第一弹簧片25的 另一端与第一棘齿24接触。第二弹簧片26和第一弹簧片25的作用是，对第一棘齿24和 第二棘齿28提供预紧力，使第一棘齿24和第二棘齿28始终与齿条36紧密配合。使用时， 搬动拨杆23，拨杆23通过拨块35带动第二棘齿28摆动，第二棘齿28拨拉杆20向图3所 示的左侧移动，拉杆20拉动握紧总拉筋9，从而对仿生机械手提供抓住物体的拉力。当拉杆 20向左移动过程中，第一棘齿24无法对拉杆20起阻挡作用；当拉杆20有向图3所示右侧 移动的趋势时，第一棘齿24可对拉杆20起阻挡作用，防止拉杆20在握紧总拉筋9的拉力 下复位，即起到定位作用。当需拉杆20复位时，转动拉杆20，使齿条36与第一棘齿24和第 二棘齿28分离即可。制造时，所述的齿条36与拉杆20制为一体，例如，直接将拉杆20 — 侧制成齿条。如图5所示，利用上述的牵引机构的拉杆20拉动握紧总拉筋9，可使所述的仿 生手指在多个弯曲位置上定位，图5中a图是仿生手指完全张开状态的示意图，b图是仿生 手指中仅有第三指节5弯曲的示意图，c图是仿生手指中第三指节5和第二指节4弯曲的 示意图，d图是仿生手指的第三指节5、第二指节4和第一指节3均弯曲的示意图。仿生手 指可在多位置定位，可方便工作人员针对不同大小的固全异物进行抓取操作，抓取较大异物时，仿生手指可仅如图5中b图所示弯曲，抓取中等异物时，仿生手指可如图5中c图所 示弯曲，抓取较小异物时，仿生手指可如图5中d图所示弯曲。为方便单手操作，壳体19的底部可安装固定手柄22，使用时，可单手握住固定手 柄22，用拇指搬动拨杆23。为方便拉动或转动拉杆20，如图3所示，拉杆20的一端安装拉环21，拉环21位于 壳体19外。本发明专利所述的拉筋可以是拉绳，也可以是钢丝绳。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
权利要求
清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于包括安装座(1)，安装座(1)内开设通腔(13)，通腔(13)内安装弹簧座(12)和弹簧(14)，安装座(1)的内壁上设置限位凸台(10)，弹簧(14)位于弹簧座(12)与限位凸台(10)之间；安装座(1)上安装至少两根仿生手指，所述仿生手指由指节固定件(15)、第一指节(3)和第三指节(5)连接构成，指节固定件(15)的一端与安装座(1)固定连接，指节固定件(15)的另一端与第一指节(3)的一端铰接，第一指节(3)的另一端与第三指节(5)连接；弹簧座(12)上安装至少两根张开拉筋(2)，张开拉筋(2)的数量与所述仿生手指的数量相同，张开拉筋(2)与所述仿手指一一对应，张开拉筋(2)的一端与弹簧座(12)连接，张开拉筋(2)的另一端与相对应的第三指节(5)的连接，张开拉筋(2)位于第一指节(3)和第三指节(5)的外侧；通腔(13)内安装握紧总拉筋(9)，握紧总拉筋(9)的一端与牵引动力源连接，握紧总拉筋(9)的另一端分别与至少两根手指握紧拉筋连接，手指握紧拉筋的数量与仿生手指的数量相同，所述手指握紧拉筋分别与相应的第三指节(5)连接。
2.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于所述手指握紧 拉筋由纵向拉筋(27)和横向拉筋(6)连接构成，纵向拉筋(27)的一端与握紧总拉筋(9)连 接，纵向拉筋(27 )的另一端与横向拉筋(6 )的中部连接，横向拉筋(6 )的两端分别与相邻的 两根仿生手指的第三指节(5)连接。
3.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于安装座(1)上 安装拉筋导杆(8)，拉筋导杆(8)的数量与仿生手指的数量相同，拉筋导杆(8)的一端开设 拉筋导杆通孔(7)，拉筋导杆(8)的内壁上开设侧孔(18)，侧孔(18)与拉筋导杆通孔(7)相 通，所述手指握紧拉筋依次侧孔(18)和拉筋导杆通孔(7)后与仿生手指的第三指节(5)连 接。
4.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于指节固定件 (15)上开设导向孔(16)，张开拉筋(2)穿过导向孔(16)后位于第三指节(5)的外侧。
5.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于安装座(1)上 安装四根所述的仿生手指，四根仿生手指呈圆形均勻分布，弹簧座(12)上安装四根张开拉 筋(2)，四根张开拉筋(2)分别与相应的第三指节(5)的外侧连接；握紧总拉筋(9)的一端 安装四根所述的手指握紧拉筋连接，手指握紧拉筋与第三指节(5)连接。
6.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于第一指节(3)的 另一端通过第二指节(4)与第三指节(5)连接，即第一指节(3)的另一端与第二指节(4)的 一端铰接，第二指节(4)的另一端与第三指节(5)铰接。
7.根据权利要求1所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于所述的牵引动 力源由壳体(19)、拉杆(20)、固定手柄(22)、拨杆(23)、第一棘齿(24)、第一弹簧片(25)、 第二弹簧片(26)、第二棘齿(28)和第二轴(32)连接构成，壳体(19)的一端开设孔(34)，壳 体(19)的底部开设透槽(31)，壳体(19)内安装拉杆(20)，拉杆(20)的一端伸出壳体(19) 外，拉杆(20)的另一端与握紧总拉筋(9)连接；拉杆(20)的一侧设有齿条(36)，壳体(19) 内安装第二轴(32)，第二轴(32)上安装拨杆(23)和第二棘齿(28)，拨杆(23)经透槽(31) 伸出壳体(19)外，第二棘齿(28)与齿条(36)配合，拨杆(23)上安装第二弹簧片(26)，第二 弹簧片(26)的一端与拨杆(23)连接，第二弹簧片(26)的另一端与第二棘齿(28)接触；拨 杆(23)的上端设置拨块(35)，拨块(35)与第二棘齿(28)接触，第二轴(32)的外周安装扭簧(30)，扭簧(30)的一端与拨杆(23)连接，扭簧(30)的另一端与壳体(19)连接；壳体(19) 内安装第一棘齿(24)，第一棘齿(24)的第一轴(33)与壳体(19)连接，第一棘齿(24)与齿 条(36)配合，壳体(19)内安装第一弹簧片(25)，第一弹簧片(25)的一端与壳体(19)连接， 第一弹簧片(25)的另一端与第一棘齿(24)接触。
8.根据权利要求7所述的清除测压管内异物仿生机械手，其特征在于拉杆(20)的一 端安装拉环(21)，拉环(21)位于壳体(19 )外。
全文摘要
本发明公开了一种清除测压管内异物仿生机械手，包括安装座，安装座内开设通腔，通腔内安装弹簧座和弹簧，安装座的内壁上设置限位凸台；安装座上安装至少两根仿生手指，所述仿生手指由指节固定件、第一指节和第三指节连接构成，指节固定件的一端与安装座固定连接，指节固定件的另一端与第一指节的一端铰接，第一指节的另一端与第三指节连接；弹簧座上安装张开拉筋，张开拉筋的一端与弹簧座连接，张开拉筋的另一端与相对应的第三指节的连接，张开拉筋位于第一指节和第三指节的外侧；通腔内安装握紧总拉筋，握紧总拉筋的一端与牵引动力源连接，握紧总拉筋的另一端分别手指握紧拉筋连接，所述手指握紧拉筋分别与相应的第三指节连接。
文档编号B25J13/00GK101920254SQ20101025776
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者孙丽娟, 孙秀娟, 张彩凤, 徐广天, 曹磊, 朱殿华, 李广燕, 李广生, 杨桂芳, 赵化云, 郭向宁, 魏黎明 申请人:黄河水利委员会山东黄河河务局