一种排爆机械手的制作方法

本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种排爆机械手。

背景技术：

目前，废弃炮弹、危险易燃易爆物的拆除，通常通过排爆机械手进行。排爆机械手通常包括多个自由度，并且，排爆机械手的末端具有夹持机构。排爆工作人员通常通过操作遥控装置遥控排爆机械手，改变排爆机械手的自由度，并通过末端的夹持机构，去夹持这些废弃炮弹、危险易燃易爆物等。

但是，现有的排爆机械手，通常是电气执行的，如通过舵机驱动各关节及夹持机构，并且舵机的电源一直接通，从而保持各关节及夹持机构的稳定输出。但是，一旦舵机的电源突然断掉，由于舵机本身不具有制动器，因此，断电的排爆机械手的末端的夹持机构不再具有夹持力，此时，容易导致夹持机构上所夹持的物品如废弃炮弹、危险易燃易爆物等掉落，从而导致危险的局面。

因此，有必要对排爆机械手进行改进。

技术实现要素：

一种排爆机械手，包括：基部；若干关节部，所述若干关节部从所述基部开始，依次设置；夹持机构，所述夹持机构设置在所述若干关节部的末端，所述夹持机构包括，安装座，所述安装座上安装有：夹持动力部，夹持传动部，所述夹持传动部包括第一输入部、第一输出部、第一导向部，所述第一输入部与所述夹持动力部连接，所述第一导向部对所述第一输出部进行导向以使所述第一输出部在所述夹持动力部驱动所述第一输入部时可沿直线方向伸缩，所述第一输出部在所述夹持动力部停止驱动所述第一输入部时，保持自锁，至少一对夹爪，所述一对夹爪的一端分别与所述第一输出部连接，另一端位于所述第一输出部的伸缩方向的两侧，在所述第一输出部伸出时相互远离，在所述第一输出部缩回时相互靠近，或者，另一端在所述第一输出部伸出时相互靠近，在所述第一输出部缩回时相互远离。

优选地，所述夹持传动部包括可自锁的梯形丝杆传动机构，所述第一输入部包括梯形丝杆，所述第一输出部包括与梯形丝杆啮合的丝杆螺母。

优选地，所述第一输出部包括第一连接件，所述第一连接件抵接到所述第一导向部并与所述第一导向部滑动配合。

优选地，所述夹爪在其两端之间，设置有第一铰接部，所述夹爪通过所述第一铰接部安装到所述安装座，所述夹爪的与所述第一连接件连接的一端，设置有第二槽部，所述第一连接件嵌入所述第二槽部内并可自由滑动，所述第二槽部延伸的路径与所述第一连接件伸出的直线方向之间的角度大于0度，小于或等于90度，安装到所述安装座后，所述第一铰接部位于所述第一连接件的伸出的直线方向的侧方。

优选地，所述若干关节部包括固定在所述基部上的第一关节部，所述第一关节部包括第一动力部、第一臂部、第一传动部，所述第一动力部安装在所述基部上，所述第一臂部的前端与所述第一动力部通过所述第一传动部连接，并使所述第一臂部可上下地摆动。

进一步优选地，所述第一传动部水平方向设置，包括可自锁的梯形丝杆传动机构，所述第一传动部的梯形丝杆与所述第一动力部连接，所述第一传动部的丝杆螺母的两端设置有第二连接件，所述第一臂部的前端设置有第一槽部，所述第二连接件嵌入到所述第一槽部内。

优选地，所述若干关节部还包括设置在所述第一臂部的末端的第二关节部，所述第二关节部包括第二动力部、第二臂部、第二传动部，所述第二动力部安装在所述第二臂部的前端，所述第一臂部的末端固设有第一支撑轴，所述第二臂部的前端支撑在所述第一支撑轴上，并可绕所述第一支撑轴的轴心，平行于所述第一臂部地摆动。

优选地，所述第二传动部包括可自锁的涡轮蜗杆传动机构，所述第二传动部的蜗杆设置在所述第二臂部的前端，并与所述第二动力部连接，所述第二传动部的涡轮固定在所述第一支撑轴上。

优选地，所述若干关节部还包括设置在所述第二臂部的末端的第三关节部，所述第三关节部包括第三动力部及第三臂部，所述第三臂部设置在所述第二臂部的后端的端面上，并通过所述第三动力部的驱动，绕所述第三臂部的长度方向的轴向，相对于所述第三臂部扭转旋转。

优选地，所述若干关节部还包括设置在所述第三臂部的末端的第四关节部，所述第四关节部包括第四臂部，所述安装座设置在所述第四关节部上。

本发明的排爆机械手，由于其夹持机构在夹持动力部停止驱动时，仍然能保持自锁，因此，能够防止其所夹持的物品掉落，安全性高。

附图说明

图1是本发明的排爆机械手的侧视方向的立体图；

图2是图1的排爆机械手的俯视方向的立体图；

图3是图1的第三关节部、第四关节部及夹持机构的结构示意图；

图4是图2的夹持机构6(夹爪闭合状态)的简化结构示意图；

图5是图4的夹持机构6(夹爪张开状态)的简化结构示意图；

图6是将夹爪64与夹持传动部63共同显示的立体图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明作详细说明。需要指出的是，本发明可以以许多不同的方式实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例目的是为了使本领域的技术人员对本发明所公开的内容理解更加透彻全面。

另外，根据本发明的原理对说明性的实施例所进行的描述旨在要结合附图来进行阅读，其将被视作整个书面说明书的一部分。在公开的本发明的实施例的描述中，任何方向或方位的引用仅仅旨在便于说明，而并非旨在以任何方式限制本发明的范围。相关术语如“正面”、“背面”、“前端”、“末端”、“左侧”、“右侧”、“外侧”、“内侧”、“中部”、“内部”、“外部”、“下部的”、“上部的”、“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”)及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为下文所述的或在讨论中的附图所示的方位。这些相关术语仅为方便说明之用，而不能要求设备按照特定方位进行构造或操作,除非有明确说明。因此，本发明不应被确切地限制于对可单独存在或在其它特征组合中存在的特征的一些可能的非限制性组合进行说明的示例性实施例；本发明的保护范围由所附权利要求界定。

正如当前设想，本次公开描述了本发明的最优模式或实践模式。本发明并非旨在从限制层面上进行理解，而是通过结合附图提供仅供说明使用的发明示例，以告知本领域的普通技术人员本发明的优点和构造。在附图的各种视图中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。

参照图1、图2，图1是排爆机械手的侧视方向的立体图，图2是排爆机械手的俯视方向的立体图。排爆机械手，包括：基部1，在本实施例中，基部1作为排爆机械手的主支撑部，水平放置。基部1可以是中空的支撑架，排爆机械手的控制系统、电源等也可以安装在基部1的支撑架内。基部1可固定在行走机器人上。排爆机械手包括，从基部1开始依次设置的若干关节部。

以下对各关节部进行说明。若干关节部包括固定在基部1上的第一关节部2，第一关节部2为相对于基部1做上下摆动运动的关节部。第一关节部2包括第一动力部21、第一臂部22、第一传动部23，第一动力部21安装在基部1上，第一臂部22的前端22a与第一动力部21通过第一传动部23连接而联动，从而使第一臂部22可相对于基部1上下地摆动。

基部1的上端1a，设置有用于支撑第一关节部2的第一轴承座11，第一轴承座11支撑第一关节部2并使第一关节部2可在上下方向摆动。第一动力部21可是使用电机，为了使第一关节部2的结构更为紧凑，优选舵机，第一动力部21安装在基部1的上端1a上，第一传动部23水平方向设置，第一传动部23优选可以自锁的传动机构，如可自锁的梯形丝杆传动机构，螺杆传动机构，在这里，优选梯形丝杆传动机构。以防止在断电的情况下，第一臂部22从上方绕第一轴承座11的轴线而旋转地下掉。第一传动部23也安装在基部1上，具体地，梯形丝杆传动机构的梯形丝杆支撑在基部1的上端1a上。

第一传动部23的梯形丝杆传动机构的梯形丝杆与第一动力部21的舵机连接，舵机可以直接与梯形丝杆通过联轴器连接，也可以通过齿轮传动机构连接，或者同步带传动机构连接等。在有必要的情况下，还可以通过齿轮传动机构产生减速比，以提高舵机驱动梯形丝杆时的扭矩。第一传动部23的丝杆螺母23a与第一臂部22的前端22a连接。进一步地，为了使第一臂部22的结构进一步紧凑，第一传动部23的丝杆螺母23a的两端设置有第二连接件24，第一臂部22的前端设置有第一槽部25，第二连接件24嵌入到第一槽部25内。

具体地，第一臂部22包括第一左侧架22b和第一右侧架22c，第一左侧架22b和第一右侧架22c可以具有相同的形状，并且平行地设置，相互之间通过连接杆22d连接。为了减轻第一臂部22的重量，第一左侧架22b和第一右侧架22c尽可能地在其中部开设减重槽。第一槽部25设置在第一臂部22的前端，为长条状的槽，并同时在第一左侧架22b和第一右侧架22c上分别设置，可以设置为开口状，也可以设置为封闭的长条槽。第二连接件24嵌入到第一槽部25内。

第一槽部25起到对第一传动部23的丝杆螺母的导向的作用，在舵机驱动梯形丝杆旋转时，第二连接件24在第一槽部25内滑动，与此同时，第一臂部22绕第一轴承座11而相对于基部1的上端1a上下摆动。通过在第一臂部22的前端设置第一槽部25，并在第一传动部23的丝杆螺母23a的两端设置第二连接件24与第一槽部25直接滑动连接，其所需要的安装空间大大地降低。

关节部还包括设置在第一臂部22的末端22e的第二关节部3，第二关节部3为相对于第一关节部2做摆动运动的关节部。第二关节部3包括第二动力部31、第二臂部32、第二传动部33。

在一个实施例中，第二动力部31为舵机，以使第二关节部3的结构更加紧凑。并且，第二关节部3的第二臂部32的结构与第一关节部2的第一臂部22的结构类似。安装在第二臂部32的前端32a，进一步地，第二动力部31容置在第二臂部32内。第一臂部32的末端22e与第二动力部31通过第二传动部33联接，并使第二臂部32可以以第一臂部22的末端22e为中心，平行于第一臂部22地摆动。

第一臂部22的末端22e设置有第一支撑座221，第一支撑座221包括两个，分别安装在第一臂部22的第一左侧架22b和第一右侧架22c的末端，两个第一支撑座221分别固定地支撑着第一支撑轴26。第二传动部33为涡轮蜗杆传动机构，其中，涡轮33a嵌设在第一支撑轴26的中间，并且与第一支撑轴26固定。因此，在此实施例中，第二传动部33的涡轮33a相对于第一臂部22的末端22e固定。

第二动力部31的舵机与第二传动部33的蜗杆33b连接，并且，蜗杆33b安装在第二臂部32的前端32a，与涡轮33a啮合。第二臂部32包括第二左侧架321和第二右侧架322。第二臂部32的第二左侧架321和第二右侧架322，分别嵌设在第一支撑轴26上，并且可以以第一支撑轴26的轴心为旋转中心可摆动。

第二臂部32通过第二传动部33的涡轮蜗杆的啮合，保持相对于第一支撑轴26的固定，由此，第二关节部3保持相对于第一关节部2的相对固定。因此，能够保持很好的自锁性。当第二动力部31的舵机驱动时，第二传动部33的蜗杆33b相对于涡轮33a，而绕涡轮33a的轴心旋转，使得第二臂部32绕第一支撑轴26的轴心旋转。

当然，在别的实施例中，第二动力部31也可以安装在第一臂部22的末端22e上，第二传动部33的蜗杆33b也安装在第一臂部22的末端22e上，并且与第二动力部31的舵机连接，第二传动部33的涡轮33a安装在第二臂部32的前端32a上，并可自由转动。当第二动力部31的舵机驱动蜗杆33b旋转时，带动涡轮33a旋转，由此带动第二关节部3相对于第一关节部2而旋转。

图3是第三关节部4、第四关节部5及夹持机构6的结构示意图。参照图3，关节部还包括第三关节部4，第三关节部4与第二关节部3的第二臂部32的末端32b连接，为相对于第二关节部3做扭转旋转运动的关节部。第三关节部4包括第三动力部41、第三传动部43、第三臂部42，第三动力部41同样优选舵机，并且安装在第二臂部32的末端32b上，第三臂部42安装在第二臂部32的末端的端面32c上，第三臂部42可以与第三动力部43的舵机直接通过第三传动部43连接，此时，第三臂部42以第二臂部32的臂长方向的轴心为旋转轴心而做扭转旋转运动。第三传动部43可以是齿轮传动机构，并且可以设置输出减速比，以提高舵机的输出端的扭矩。第三传动部43还可以是联轴器。

关节部还包括第四关节部5，第四关节部5与第三关节部4的第三臂部42的末端连接，为相对于第三关节部4做与第三关节部4的第三臂部42平行的摆动运动。第四关节部5包括第四动力部51、第四臂部52。在一个实施例中，第四关节部5同样包括第四左侧架521和第四右侧架522，并且，第四关节部5的第四左侧架521和第四右侧架522分别位于第三臂部42的末端的两侧。第四动力部51同样优选舵机，进一步地优选输出轴设置在舵机的两侧的舵机。第四关节部5的第四左侧架521和第四右侧架522，分别与舵机的两侧同轴的输出轴连接。

在本实施例中，夹持机构6安装在第四关节部5的末端。当然，在别的实施例中，如果关节部包括五个，则夹持机构安装在第五关节的末端，总而言之，夹持机构安装在所有的关节部的最末端。

以下继续参照图2、图3，并参照图4、图5、图6对夹持机构6进行详细说明。其中，图4是图2的夹持机构6(夹爪闭合状态)的简化结构示意图；图5是图4的夹持机构6(夹爪张开状态)的简化结构示意图；图6是将夹爪64与夹持传动部63共同显示的立体图。

夹持机构6，包括，安装座61、夹持动力部62、夹持传动部63、夹爪64。夹持机构6的夹持动力部可以使用电机。为使夹持机构6的结构紧凑，并且提供大扭矩，夹持机构6的夹持动力部62优选360度旋转的舵机。

夹持传动部63包括第一输入部631、第一输出部632、第一导向部633，第一输入部631与夹持动力部62连接，即第一输入部631与舵机连接，具体地，第一输入部631与舵机通过联轴器(未图示)联接。第一导向部633对第一输出部632进行导向以使第一输出部632在夹持动力部62驱动第一输入部631时可沿直线方向伸缩，第一输出部632在夹持动力部62停止驱动第一输入部631时，保持自锁。

下面还会详细说明，在本实施例中，夹持机构6的自锁，即夹爪64的保持，主要是通过夹持传动部63的自锁进行。

夹持传动部63本身具有自锁机构，在第一种实施例中，夹持传动部63包括可自锁的梯形丝杆传动机构，第一输入部631包括梯形丝杆，第一输出部632包括与所述梯形丝杆啮合的丝杆螺母。在这种情况下，当丝杆螺母需要沿丝杆直线方向伸缩时，只能通过与梯形丝杆连接的舵机635驱动，才能实现丝杆螺母的直线方向伸缩，而在舵机635没有驱动的情况下，丝杆螺母在梯形丝杆上可以很好地保持静止。

在第二种实施例中，夹持传动部63包括螺杆传动机构，第一输入部631包括螺杆，第一输出部632包括与螺杆啮合的第一螺母。同样地，在螺杆传动机构中，同样地，当第一螺母沿螺杆直线方向伸缩时，只能通过与螺杆连接的舵机635驱动，才能实现第一螺母的直线方向伸缩，而在舵机635没有驱动的情况下，第一螺母在螺杆上可以很好地保持静止。

本实施例的夹持传动部63不需依赖夹持动力部62去完成夹持传动部63的自锁。从而进一步提高夹持机构6的自锁的可靠性。

另外，夹持传动部63还可以使用如涡轮蜗杆等本身可以实现自锁的传动机构。

在上面的夹持传动部63的第一输入部631及第一输出部632中，虽然以梯形丝杆或者螺杆作为第一输入部631、以丝杆螺母或者第一螺母作为第一输出部632进行说明。但是，并非限定如此。夹持传动部63的第一输入部631，梯形丝杆或者螺杆也可以同时作为第一输入部631及第一输出部632使用，在这种实施例中，当梯形丝杆或者螺杆作为第一输出部632而直线方向伸缩时，与梯形丝杆或者螺杆连接的电机也联动，一起直线方向伸缩。

作为梯形丝杆传动机构或者螺杆传动机构的辅助部件，实际上，夹持传动部63还包括支撑梯形丝杠传动机构或者螺杆传动机构的轴承座634。当梯形丝杆或者螺杆只作为第一输入部631时，其两端分别支撑有轴承座634，当梯形丝杆或者螺杆同时作为第一输入部631及第一输出部632使用时，只需在其第一输入部631设置轴承座634。具体地，轴承座634安装在安装座61上，梯形丝杆或者螺杆的一端或者两端嵌设入轴承座634的轴承内。

另外，夹持动力部62的舵机635与夹持传动部63的输入端，可以通过联轴器连接，也可以通过同步带传动机构连接，为了使夹持机构6空间更加紧凑，在上面的实施例中，舵机635的输出轴与夹持传动部63的第一输入部631通过联轴器联接。具体地，舵机635的输出轴与梯形丝杆或者螺杆的输入端通过联轴器连接。

夹持传动部63还包括第一导向部633以对第一输出部632进行导向。第一导向部633可以是线性导向轴与线性轴承的组合，也可以是线性滑轨，或者是别的本领域的技术人员公知的可以对梯形丝杆传动机构或者螺杆传动机构进行导向的导向结构。

参照图2，在本实施例中，第一输出部632包括第一连接件636，第一连接件636抵接到第一导向部633并与第一导向部633滑动配合。具体地，第四臂部52的末端可以作为安装座61而起作用，具体地，安装座61包括连接第四关节部5的第四臂部52的第四左侧架521、第四右侧架522和连接第四左侧架521及第四右侧架522的连接板523，第一导向部633直接设置在第四臂部52的第四左侧架522和第四右侧架523上。

为了使夹持机构6空间更加紧凑，第一导向部633包括分别贯通第四左侧架521和第四右侧架522的长槽633a，第一连接件636与丝杆螺母或者第一螺母一体成型，具体地，第一连接件636的中间设置有与梯形丝杆啮合的梯形螺母,或者设置有与螺杆啮合的螺纹的第一螺母。第一连接件636的两端与长槽633a滑动配合，也对夹持传动部63的第一输出部632进行导向。当然，为了降低第一连接件636与长槽633a之间的摩擦力，第一连接件636的两端也可以镶嵌有与长槽633a配合的滚轮，第一连接件636与长槽633a滚动配合。

参照图4、图5、图6，夹持机构6还包括至少一对夹爪64。该至少一对夹爪64的一端分别与第一输出部632连接；另一端位于第一输出部632的伸缩方向aa的两侧，在第一输出部632伸出时(即箭头aa1的方向)相互远离，在第一输出部632缩回时(即箭头aa2的方向)相互靠近，或者，另一端在第一输出部632伸出时相互靠近，在第一输出部632缩回时相互远离。

需要说明的是，下面虽然以一对夹爪64进行说明，但是，实际上，夹爪可以也可以包括以夹持传动部63的第一输出部632，如以梯形丝杆或者螺杆的轴心为中心，而周向分布的多个夹爪(未图示)。或者，夹爪64也可以包括两对(参照图2、图4)，两对夹爪64的一对位于第一连接件636的一端，两对夹爪64的另一对位于第一连接件636的另一端。这两对夹爪64联动，同时张开或者同时闭合。两对夹爪64可以对为单位，对称设置于夹持传动部63的第一连接件636的长度方向的两侧。

在本实施例中，夹持传动部63的第一输出部632的直线方向的伸缩动作，转化为夹爪64的相互远离或者相互靠近的动作。具体地，可以分为第一输出部632伸出时，夹爪64相互远离(参照图3)，第一输出部632缩回时，夹爪64相互靠近(参照图2)的第一种形式。和，输出部伸出时，夹爪相互靠近，输出部缩回时，夹爪相互远离的第二种形式(未图示)。

在第一种形式的一个实施例中，如上所述，夹爪64的一端分别与第一输出部632连接，另一端位于第一输出部632的伸缩方向的两侧。即：对于每一个夹爪64而言，该夹爪64的一端均与第一输出部632连接，一端为悬臂状态并位于第一输出部632的伸缩方向aa的一侧。

夹爪64在其一端和另一端之间，优选地在夹爪64的大致中间位置，设置有第一铰接部634a，夹爪64通过第一铰接部634a安装到安装座61。并且，夹爪64的与第一连接件636(即第一输出部632)连接的一端，设置有第二槽部634b，第一连接件636嵌入第二槽部634b内并可自由滑动。第二槽部634b延伸的路径bb1与第一连接件636伸出的直线方向aa1之间的角度rr大于0度，小于或等于90度。并且，安装到安装座61的第一铰接部634a位于第一连接件636的伸出的直线方向aa1的侧方。

在这种情况下，当第一连接件636在电机的作用下伸缩时，第一连接件636可在第二槽部634b内自由滑动，由于第一连接件636的伸缩方向aa与第二槽部634b的延伸方向bb1具有一定的角度(大于0度，小于或等于90度)。需要说明的是，这个一定的角度是一个相对角度，如在本实施例中，第一连接件636伸出时，夹爪64相互远离，第一连接件636的直线伸出的方向，与第二槽部634b的大致朝第一连接件636伸出的方向延伸的路径的角度为大于0度，小于或等于90度。

在该实施例中，当第一连接件636伸出或者缩回时，通过其在夹爪64的第二槽部634b内的滑动，驱动夹爪64以第一铰接部634a为轴心，绕第一铰接部634a旋转，从而实现夹爪64的另一端的张开或者闭合。该实施例，无需增加其他的零件，便可实现夹爪64的张开或者闭合，从结构上来说，大大地缩小了夹持机构6所需的安装空间，使得夹持机构6进一步紧凑化，减轻机构的重量。另外，也使得夹持机构6的装配难度大大降低。

另外，在第二种形式当中，也可以实现输出部(未图示)伸出时，夹爪相互靠近，输出部(未图示)缩回时，夹爪相互远离。

在该实施例中，夹爪安装在第二导向部(未图示)上，第二导向部的滑动方向与输出部(未图示)的伸缩方向垂直，并且第二导向部的滑动方向与输出部的伸缩方向相交。第二导向部包括分别位于输出部的伸缩方向的两侧的两根线性滑轨，夹爪分别安装在线性滑轨上。在该实施例中，输出部还包括数量与夹爪相同的第二连接件24，每个第二连接件24一端与第一连接件铰接，另一端与夹爪铰接。

在这个实施例中，第二连接件24与第一连接件的直线伸出的方向的角度大于或等于90度，小于180度。第二连接件24的与第一连接件铰接的一端，相比于当第一连接件伸出时，第二连接件24被第一连接件朝伸出的方向拉，与此同时，第二连接件24将夹爪朝第一连接件的伸出的方向的位置靠近，即：第一连接件伸出时，通过第二导向部导向的夹爪相互靠近了。同理，第一连接件缩回时，通过第二导向部导向的夹爪相互远离了。

另外，需要注意的是，作为该实施例的变形实施例，当第二连接件24与第一连接件的直线伸出的方向的角度大于0度小于或等于90度时，第一连接件伸出，通过第二导向部导向的夹爪会相互远离，第一连接件缩回时，通过第二导向部导向的夹爪会相互靠近。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体的技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何方式进行组合，为了不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不另行说明。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明范围的任何修改或者等同替换，均应当涵括在本发明的技术方案内。