施工机械手的制作方法

本实用新型属于机械手领域，具体涉及一种施工机械手。

背景技术：

随着我国工业水平的进步，自动化机器在我国工业领域中应用的越来越广泛。自动化机器教育和科普一直是个热点领域，目的是帮助高校中机械类学生提高他们的设计和创造能力，将机器人理论与实验设计相结合，并且对幼儿和初等教育的小、初、高中生进行专业类的科普。

目前，现有的施工设备都需要使用液压系统，但由于液压系统在使用不当情况下极易污染环境，而且小型液压缸和液压泵的制作成本高，导致模型厂商根本不生产液压系统所需的零部件，尤其是成本高的小型液压缸和液压泵，这导致人们难以在实验室里以低成本方式制造施工机械手。

技术实现要素：

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型目的在于提供一种施工设备模型，其解决了人们难以在实验室内以低成本方式制造施工设备模型的问题，有利于推进自动化机器知识在教育中的普及。

本实用新型提供了一种施工机械手，其包括：底座；支架，设在所述底座上；第一斜臂，其顶端铰接在所述支架的顶端上；第二斜臂，其底端与所述第一斜臂的底端相铰接；施工工具，设在所述第二斜臂的顶端；第一转动源，设在所述底座上；第二转动源，也设在所述底座上；第一连杆机构，其用于连接第一转动源和第一斜臂，并能在所述第一转动源的作用下带动所述第一斜臂相对于所述支架转动，以抬高或下放所述第二斜臂和施工工具；第二连杆机构，其用于连接第二转动源和第二斜臂，并能在所述第二转动源的作用下带动所述第二斜臂相对于所述第一斜臂转动，以调整所述施工工具的仰角和/或俯角。

进一步地，所述第一连杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的一端与所述第一转动源固定连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第三连杆的一端相铰接，所述第三连杆的另一端固定在所述第一斜臂上。

进一步地，所述第二连杆机构包括第四连杆、第五连杆、换向弯杆和第六连杆，其中所述换向弯杆的中间部铰接在所述支架的顶端上，所述第四连杆的一端与所述第二转动源固定连接，所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端相连，所述第五连杆的另一端与所述换向弯杆的一端铰接，所述换向弯杆的另一端与所述第六连杆的一端相铰接，所述第六连杆的另一端固定在所述第二斜臂上。

进一步地，所述第一转动源和第二转动源皆包括舵机，所述第一转动源的舵机的输出轴垂直固定在所述第一连杆的端部上，所述第二转动源的舵机的输出轴也垂直固定在所述第四连杆的端部上。

进一步地，所述施工工具包括：工具基架；通过第一枢轴共同铰接设在所述工具基架上的第一抓爪和第一齿轮，所述第一齿轮与第二抓爪固定连接；通过第二枢轴铰接设在所述工具基架上的第二抓爪和第二齿轮，所述第二齿轮与第二抓爪固定连接；设在工具基架上的第三转动源；第一摆动杆，其一端与所述第三转动源的输出轴固定连接；第二摆动杆，其一端与所述第一摆动杆的另一端铰接，而另一端与第一抓爪铰接；其中，所述第三转动源能够通过所述第一摆动杆和第二摆动杆驱动所述第一抓爪和第一齿轮相对所述工具基架运动，并使所述第一齿轮通过第二齿轮来驱动所述第二抓爪相对于所述工具基架运动，以迫使所述第一抓爪和第二抓爪实施抓取动作或释放动作。

进一步地，所述底座包括用于安装所述支架的第一平台及设在所述第一平台的下方的第二平台，以及与所述第一平台和第二平台相连的且用于驱动所述第一平台相对第二平台旋转的转动机构。

进一步地，所述转动机构包括固定在所述第一平台上且通过自身输出轴连接的舵机。

进一步地，还包括设在所述第二平台的下方的第三平台，以及设在所述第二平台和第三平台之间的且用于驱动所述第二平台相对于所述第三平台平移的平移机构。

进一步地，所述平移机构包括设在所述第三平台上的电机、可转地设在所述第三平台上且由所述电机驱动的丝杠，以及设在所述丝杠上且能带动所述第二平台进行线性运动的螺母。

进一步地，在所述第一平台上设于能够落在所述第二平台上的第一脚轮，在所述第二平台上设于能够落在所述第三平台上的第二脚轮。

进一步地，所述支架的底端铰接在所述底座上，所述施工设备模型还包括摇臂及设在所述底座上的第四转动源，其中，所述摇臂的一端与所述第四转动源相连，而其另一端与所述支架铰接，使得所述第四转动源能通过所述摇臂驱动所述支架相对于所述底座转动，进而抬高或下放所述第一斜臂、第二斜臂和施工工具。

本实用新型的施工机械手通过转动源和连杆机构的组合代替现有液压系统来完成其所要实现的功能，例如施工工具的抬起、下放、仰动作和俯动作，保证了人们可以在实验室内以低成本方式制造出施工机械手，有利于推进机器自动化。本实用新型的施工机械手的结构简单、装配容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例的施工机械手的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的施工机械手的主视图；

图3为本实用新型实施例的施工机械手的后视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

图1为本实用新型实施例的施工机械手的立体结构示意图，图2为本实用新型实施例的施工机械手的主视图；图3为本实用新型实施例的施工机械手的后视图。如图1到图3所示，该施工机械手100包括底座1、支架2、第一斜臂3、第二斜臂4、施工工具5、第一转动源6、第二转动源7、第一连杆机构8和第二连杆机构9。支架2设在底座1上。第一斜臂3的顶端铰接在支架2的顶端上，而其底端与第二斜臂4的底端铰接。第二斜臂4的顶端用于安装施工工具5，即施工工具5设在第二斜臂4的顶端上。第一转动源6设在底座1上，第一连杆机构8用于连接第一转动源6和第一斜臂3，并能在第一转动源6的作用下带动第一斜臂3相对于支架2转动，以抬高或下放第二斜臂4和施工工具5。第二转动源7也设在底座1上，第二连杆机构9用于连接第二转动源7和第二斜臂4，并能在第二转动源7的作用下带动第二斜臂4相对于第一斜臂3转动，以调整施工工具5的仰角和/或俯角。

由上述可知，本实用新型的施工机械手100通过转动源和连杆机构的组合代替现有液压系统来完成其所要实现的功能，例如施工工具5的抬起、下放、仰动作和俯动作，保证了人们可以在实验室内以低成本方式制造出施工机械手100，有利于推进自动化机器知识在教育中的普及。

在本实施例中，如图2所示，第一连杆机构8包括第一连杆81、第二连杆82和第三连杆83。第一连杆81的一端与第一转动源6固定连接，第一连杆81的另一端与第二连杆82的一端铰接，第二连杆82的另一端与第三连杆83的一端相铰接，第三连杆83的另一端固定在第一斜臂3上。第一转动源6能够带动与其固定连接的第一连杆81，第一连杆81将动力传递给第二连杆82，再由第二连杆82将动力传给第三连杆83，第一转动源6的动力最终由第三连杆83传递给第一斜臂3以到达抬高或放下第二斜臂4和施工工具5的目的，用以调整施工工具5的高度。

在本实施例中，第二连杆机构9包括第四连杆91、第五连杆92、换向弯杆93和第六连杆94，其中换向弯杆93的中间部铰接在支架2的顶端上，第四连杆91的一端与第二转动源7固定连接，第四连杆91的另一端与第五连杆92的一端相连，第五连杆92的另一端与换向弯杆93的一端铰接，换向弯杆93的另一端与第六连杆94的一端相铰接，第六连杆94的另一端固定在第二斜臂4上。当第二转动源7带动第四连杆91时，第四连杆91将动力传递给与其相连的第五连杆92，第五连杆92将动力传递给换向弯杆93，换向弯杆93将动力转递给第六连杆94，第二转动源7的动力最终由第六连杆94传递给第二斜臂4以调整施工工具5的仰角和/或俯角，以实现施工工具5的抓取或挖掘作业等。优选地，第一转动源6和第二转动源7皆包括舵机，第一转动源6的舵机的输出轴垂直固定在第一连杆81的端部上，第二转动源7的舵机的输出轴也垂直固定在第四连杆91的端部上。采用舵机和连杆的组合方式代替了现有液压系统来完成其所要实现的功能，既能以较低的成本制造出施工工具5，又不会破坏或改变其施工工具5本身的工作原理和运行过程。

在本实施例中，支架2的底端铰接在底座1上，施工机械手100还包括摇臂22及设在底座1上的第四转动源23，详见图1和图3。其中，摇臂22的一端与第四转动源23相连，而其另一端与支架2铰接，使得第四转动源23能通过摇臂22驱动支架2相对于底座1转动，进而抬高或下放第一斜臂3、第二斜臂4和施工工具5。通过这种方式，可以有效增加施工工具5的运动范围。其中，第四转动源23优选为舵机，该舵机的输出轴垂直固定在摇臂22上。

施工工具5可选为挖掘机用的铲子模型或抓取机的抓爪模型。在本实施例中，施工工具5为抓爪模型，并包括工具基架51、第一抓爪52、第一齿轮53、第二抓爪54、第二齿轮55、第三转动源56、第一摆动杆57和第二摆动杆58。第一抓爪52和第一齿轮53通过第一枢轴共同铰接设在工具基架51上，且第一齿轮53与第一抓爪52固定连接。第二抓爪54和第二齿轮55通过第二枢轴铰接设在工具基架51上，且第二齿轮55与第二抓爪54固定连接。第三转动源56设在工具基架51上，第三转动源56的输出轴与第一摆动杆57的一端固定连接。第二摆动杆58的一端与第一摆动杆57的另一端铰接，而另一端与第一抓爪52铰接。其中，第三转动源56能够通过第一摆动杆57和第二摆动杆58驱动第一抓爪52和第一齿轮53相对工具基架51运动，并使第一齿轮53通过第二齿轮55来驱动第二抓爪54相对于工具基架51运动，以迫使第一抓爪52和第二抓爪54实施抓取动作或释放动作。

在本实施例中，底座1包括用于安装支架2的第一平台12及设在第一平台12的下方的第二平台13，以及与第一平台12和第二平台13相连的且用于驱动第一平台12相对第二平台13旋转的转动机构11。在第一平台12上设于能够落在第二平台13上的第一脚轮16。转动机构11包括固定在第一平台12上且通过自身输出轴连接的舵机。转动机构11能驱动第一平台12相对于第二平台13旋转，并通过第一脚轮16的辅助使得设置在第一平台12上方的支架2以及与支架2相连接的第一斜臂3、第二斜臂4和施工工具5一起转动，已达到调整施工工具5施工位置的目的，使施工位置达到最佳。

在本实施例中，施工机械手100还包括设在第二平台13的下方的第三平台14，以及设在第二平台13和第三平台14之间的且用于驱动第二平台13相对于第三平台14平移的平移机构15。平移机构15包括设在第三平台14上的电机、可转地设在第三平台14上且由电机驱动的丝杠，以及设在丝杠上且能带动第二平台13进行线性运动的螺母。在第二平台13上优选地设有能够落在第三平台14上的第二脚轮17，其能够在第二平台13与第三平台14之间进行支撑。平移机构15能够带动第二平台13、第一平台12，以及设在第一平台12上的支架2、第一斜臂3、第二斜臂4和施工工具5进行移动。其中，可通过轴承座来承载丝杠，以实现四个在第三平台14上的可转动安装。

综上所述，该施工机械手100通过转动源和连杆机构的组合代替现有液压系统来完成其所要实现的功能，其解决了人们难以在实验室内以低成本方式制造施工设备模型的问题，有利于推进自动化机器知识在教育中的普及。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。