多功能包裝機械手的制作方法

本實用新型涉及商品載運及助力機械裝置技術，具體而言一種多功能包裝機械手。

背景技術：

機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機械人的研制和生產已成為高技術領域內，迅速發展起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。

但是上述所述的機械手適用于高技術領域，在某些方面難免會有一些制約。比如目前網絡購物非常火熱，“網店”“淘寶”這些熱詞不斷進入人們的視野中，而針對剛開始進行網絡創業或者其他創業人員等在創業初期存在的人手少、工作量大的問題，要使用上述機械手則存在經費不足，購買困難等缺陷。對此針對開設“網店”等創業人員在創業初期存在的人手少、工作量大的問題，設計可以抓取不同尺寸、形狀、材質商品的機械手，對提高工作效率變得尤為重要。在此背景下我們先到設計一種輕便小巧的純機械手完成抓取與放下商品的動作。現存機械手都是機電一體化通過電子計算機對機械手抓取與放下商品的動作實現控制，控制過程顯得繁瑣，并且需要耗費大量資源，因此機械手制造困 難價格高昂。我組設計制造的純機械手，通過對所學機構的組合與創新，使機械手的構造簡單，制造低廉，同時機械手在輸入動力時能準確完成手指合攏抓取商品；鎖死機構緊握商品；反轉輸入動力放下商品的一系列自動動作。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種多功能包裝機械手，以解決現有自動化抓取設備成本大、不易操作的問題。

本實用新型涉及一種多功能包裝機械手，其包括驅動手掌和一個以上的手指；所述驅動手掌包括：動力柄、傳動組件，所述動力柄的驅動軸與所述傳動組件的上部間隙配合，所述傳動組件下部與所述手指連接；

所述手指由一節以上的指節通過萬向節連接頭和萬向節連接塊配合連接，在相鄰兩個指節連接處還設置彎曲組件，所述彎曲組件隨所述傳動組件的轉動使手指彎曲或舒展；

當所有所述手指同時彎曲時，所述手指均向所述驅動手掌的中心軸聚攏。

在一些實施例中，優選為，所述傳動組件包括：第一曲柄、三角曲柄、第二曲柄；所述第一曲柄的一端與所述動力柄的驅動軸間隙配合，所述第一曲柄的另一端與三角曲柄的中心轉軸間隙配合；所述三角曲柄的三個角上的轉軸與所述第二曲柄的一端過渡配合，所述第二曲柄的另一端與所述萬向軸間隙配合。

在一些實施例中，優選為，所述驅動手掌還包括：支撐組件，所述支撐組件包括：手掌平臺、動力臺和多個支撐柱；其中，所述動力臺設置于手掌平臺上方，二者相互平行，且二者之間通過所述支撐柱相連接，所述傳動組件設置于二者之間；

所述驅動軸固定于所述動力臺的中心通孔，所述動力臺與所述第一曲柄膠合；所述手掌平臺在對應所述第二曲柄的位置設置萬向軸穿孔。

在一些實施例中，優選為，所述手掌平臺下方固定有支撐架。

在一些實施例中，優選為，所述指節包括:萬向軸、圓柱式手指外壁、軸承座、萬向節連接頭；其中，所述萬向軸處于所述圓柱式手指外壁的中心軸位置，并穿過軸承座，所述軸承座的側壁與圓柱式手指外壁的內壁固定連接；所述萬向軸的相鄰手指連接端固定有萬向節連接塊；相鄰手指的連接塊用過卡接方式連接。

在一些實施例中，優選為，所述彎曲組件包括：第一關節、第二關節、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一卡扣、第二卡扣、撥叉；其中，所述第一關節固定于一個手指的圓柱式手指外壁上，第二關節固定于相鄰手指的圓柱式手指外壁上，所述第一關節和所述第二關節的一端通過平面軸套接，另一端通過階梯軸套接，并圍成彎曲空間；所述第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一卡扣、第二卡扣、撥叉均處于彎曲空間內。

在一些實施例中，優選為，所述第一錐齒輪套在一個手指的萬向軸上，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪構成90度嚙合；所述第二錐齒輪的尾端固定套有第一卡扣；所述第一卡扣和所述第二卡扣牙嵌式連接；所述第二卡扣固定在撥叉的下端，所述撥叉的上端可滑動式安裝在所述平面軸上，所述撥叉的下端可滑動式安裝在所述階梯軸上。

在一些實施例中，優選為，平面軸上還固定安裝有第一鎖緊卡扣、第二鎖緊卡扣，所述第一鎖緊卡扣處于第二鎖緊卡扣的上方，二者之間存在間距，且二者均處于撥叉上部安裝端的下方；所述階梯軸上還固定安裝有復位彈簧，所述復位彈簧處于撥叉下部安裝端的下方。

在一些實施例中，優選為，所述平面軸的下端安裝有配合使用的棘爪和棘輪。

在一些實施例中，優選為，第一節手指的萬向軸與所述第二曲柄的下端膠合；第二錐齒輪與所述第一卡扣膠合；鎖緊卡扣與平面軸間隙配合；撥叉通過 花鍵與第二關節膠合；第二卡扣與撥叉的下端膠合；所述萬向軸與所述第一錐齒輪過渡配合；萬向軸和萬向節連接頭過渡配合。

本實用新型實施例提供的一種多功能包裝機械手，與現有技術相比，將結構簡化為驅動手掌和手指，驅動手掌借助曲柄之間的轉動帶動多個手指轉動，并借助彎曲組件實現手指的彎曲，當手指彎曲時，均向驅動手掌的中心軸聚攏，實現穩定的抓取、鎖緊、放下的動作。該結構是一種機械結構，充分替換了現有幾點控制多功能包裝機械手的功能，且結構簡單、易操作。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例中多功能包裝機械手的結構示意圖；

圖2為本實用新型圖1中一個手指的結構示意圖；

圖3為本實用新型圖2中A-A方向的剖面示意圖；

圖4為本實用新型圖2中B-B方向的剖面示意圖；

圖5為本實用新型第一曲柄的結構示意圖；

圖6為本實用新型第二曲柄的結構示意圖；

圖7為本實用新型第一關節主視圖；

圖8為圖7中A-A向視圖；

圖9為本實用新型撥叉剖面圖；

圖10為本實用新型撥叉俯視圖；

圖11為手指外壁的橫截面圖；

圖12為圖11中A-A向視圖。

注：1第一關節；2第二關節；3第三關節；4撥叉；5第一節手指外壁；6第二節手指外壁；7第三節手指外壁；8第一節手指的萬向節軸；9第二節手指的萬向節軸；10第三節手指的萬向節軸；11萬向節連接頭；12萬向節連接塊；13第一卡扣；14第二卡扣；15花鍵；16平面軸；17棘輪；18棘爪；19棘輪固 定圈；20第二錐齒輪；21第一錐齒輪；22第一軸承座；23第二軸承座；24后蓋；25階梯軸；26平面軸；27支座；28支座支撐軸；29手掌平臺；30三角曲柄；31動力臺；32套筒；33動力柄；34支撐柱；35第一曲柄；36第二曲柄；37手指。

具體實施方式

下面通過具體的實施例結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。

考慮到現有機電控制的機械手結構復雜、操作麻煩，且成本大的問題，本實用新型提供了一種多功能包裝機械手。

該多功能包裝機械手包括驅動手掌和一個以上的手指；驅動手掌包括：動力柄、傳動組件，動力柄的驅動軸與傳動組件的上部間隙配合，傳動組件下部與手指連接；

手指由一節以上的指節通過萬向節連接頭和萬向節連接塊配合連接，在相鄰兩個指節連接處還設置彎曲組件，彎曲組件隨傳動組件的轉動使手指彎曲或舒展；

當所有手指同時彎曲時，手指均向驅動手掌的中心軸聚攏。

將結構簡化為驅動手掌和手指，驅動手掌借助曲柄之間的轉動帶動多個手指轉動，并借助彎曲組件實現手指的彎曲，當手指彎曲時，均向驅動手掌的中心軸聚攏，實現穩定的抓取、鎖緊、放下的動作。該結構是一種機械結構，充分替換了現有幾點控制多功能包裝機械手的功能，且結構簡單、易操作。

接下來對該多功能包裝機械手進行詳細說明：

一種多功能包裝機械手，如圖1所示，主要由驅動手掌和一個以上的手指37組成，驅動手掌主要發出驅動力，手指37在驅動力的作用下進行物品抓握、放開。為了更方便的抓握，手指37由多節組成，一節以上的指節通過萬向節連接頭11和萬向節連接塊12配合連接，在相鄰兩個指節連接處還設置彎曲組件， 彎曲組件隨傳動組件的轉動使手指37彎曲或舒展；當所有手指37同時彎曲時，手指37均向驅動手掌的中心軸聚攏。由此實現抓握或放開。

驅動手掌主要以下幾個部件組成：動力柄33、傳動組件、支撐組件、支架組件；動力柄33發出轉動力，傳動組件將轉動力傳遞到手指37，帶動手指37運動；為了方便動力柄33、傳動組件穩定工作，支撐組件提供了穩定的架構。而支架組件主要用于在多功能包裝機械手非使用狀態的存儲。

動力柄33也包含了搖桿、傳動柄和驅動軸，搖桿和驅動軸分別處于傳動柄的兩端，且分列于傳動柄的兩側。

支撐組件包括：手掌平臺29、動力臺31和多個支撐柱34；動力臺31、手掌平臺29均為板狀結構，動力臺31設置于手掌平臺29上方，二者相互平行，且二者之間通過多個均勻布置的支撐柱34相連接，傳動組件設置于二者之間。在本實施例中動力臺31為圓形，手掌平臺29配合手指37的數目，為多邊形結構。其中，驅動軸固定于動力臺31的中心通孔，動力臺31與第一曲柄35膠合；手掌平臺29在對應第二曲柄36的位置設置萬向軸穿孔。動力臺31為動力柄33提供了穩定的安裝位置，在動力臺31和手掌平臺29之間設置支撐柱34，為傳動組件的安裝提供牢固的安裝空間。

傳動組件包括：第一曲柄35(如圖5所示)、三角曲柄30、第二曲柄36(如圖6所示)；第一曲柄35、第二曲柄36均為自行車曲柄，三角曲柄30為類三角形的圓盤，中心設置轉軸安裝孔。第一曲柄35的一端與動力柄33的驅動軸間隙配合，動力柄33的下端安裝驅動軸，該驅動軸通過間隙配合帶動第一曲柄35以驅動軸的圓心所在軸轉動。第一曲柄35的另一端與三角曲柄30的中心轉軸間隙配合，第一曲柄35帶動三角曲柄30轉動，同時將轉動力分配到三個方向的轉動。三角曲柄30的三個角上的轉軸與第二曲柄36的一端過渡配合，三角曲柄30帶動第二曲柄36轉動，并通過過渡配合實現轉動的控制，第二曲柄36的另一端與萬向軸間隙配合，由此，第二曲柄36帶動手指37的萬向軸轉動。

需要說明的是，與第二曲柄36直接連接的萬向軸，其大部分結構都包裹在套筒32里，以保護萬向軸受到磨損。在本實施例中設置三個手指結構，如果在其他實施例中設置更多的手指結構，那么三角曲柄中角的數目需要對應性增加。

當多功能包裝機械手不使用需要存放時，可以放置于支撐架上，手掌平臺29下方固定有支撐架，手掌平臺29直接與支撐架(包括支座27和支撐支座的支座支撐軸28)接觸。當需要使用多功能包裝機械手時，直接將多功能包裝機械手從支撐架上取下即可。

如圖3、4，指節包括:萬向軸(包括第一節手指的萬向節軸8、第二節手指的萬向節軸9、第三節手指的萬向節軸10，三者結構不同)、圓柱式手指外壁(包括第一節手指外壁5、第二節手指外壁6、第三節手指外壁7)、軸承座(包括第一軸承座22、第二軸承座23)、萬向節連接頭11；由于指節在手指上的位置不同，最上面的指節的萬向軸與第二曲柄連接，其他的萬向軸都與臨近的萬向軸連接。其中，萬向軸處于圓柱式手指外壁的中心軸位置，并穿過軸承座，軸承座的側壁與圓柱式手指外壁的內壁固定連接；萬向軸的相鄰手指連接端通過萬向節連接塊12、萬向節連接頭配合連接；相鄰手指的連接塊用過卡接方式連接。

在兩個指節之間設置彎曲組件，其包括：第一關節1(如圖7、8所示)、第二關節2、(其他指節上可能是第三關節3、第四關節等)、第一錐齒輪21、第二錐齒輪20、第一卡扣13、第二卡扣14、撥叉4(如圖9、10所示)；其中，第一關節1固定于一個手指的圓柱式手指外壁(如圖11、12所示)上，第二關節2固定于相鄰手指的圓柱式手指外壁上，第一關節1和第二第一關節1端通過平面軸26套接，另一端通過階梯軸25套接，并圍成彎曲空間；第一錐齒輪21、第二錐齒輪20、第一卡扣13、第二卡扣14、撥叉4均處于彎曲空間內。

第一錐齒輪21套在一個手指的萬向軸上，第二錐齒輪20與第一錐齒輪21構成90度嚙合；第二錐齒輪20的尾端固定套有第一卡扣13；第一卡扣13和第 二卡扣14牙嵌式連接；第二卡扣14固定在撥叉4的下端，撥叉4的上端可滑動式安裝在平面軸26上，撥叉4的下端可滑動式安裝在階梯軸25上。

為了限制撥叉4的下降高度，平面軸26上還固定安裝有第一鎖緊卡扣、第二鎖緊卡扣，第一鎖緊卡扣處于第二鎖緊卡扣的上方，二者之間存在間距，且二者均處于撥叉4上部安裝端的下方。同時，為了方便撥叉4復位，階梯軸25上還固定安裝有復位彈簧，復位彈簧處于撥叉4下部安裝端的下方。

平面軸26的下端安裝有配合使用的棘爪17和棘輪17，棘輪通過棘輪固定圈19固定在平面軸26上，能促使間歇性運動。

第一節手指的萬向軸與第二曲柄的下端膠合；第二錐齒輪20與第一卡扣13膠合；鎖緊卡扣與平面軸26間隙配合；撥叉4通過花鍵15與第二關節2膠合；第二卡扣14與撥叉4的下端膠合；萬向軸與第一錐齒輪21過渡配合；萬向軸和萬向節連接頭11過渡配合。

整個多功能包裝機械手的設計要點及工作原理為：

該多功能包裝機械手動力源來自動力柄，通過動力柄的轉動來帶動第一曲柄的轉動，第一曲柄的下端與三角曲柄間隙配合并做圓周運動，與此同時三角曲柄的三邊分別與第二曲柄鏈接，并帶動第二曲柄分別繞各自的圓心做同步圓周運動。本多功能包裝機械手的動力源來至動力柄的轉動，可以采用手搖，也可以連接到小型電機上。通過動力柄的轉動帶動第一曲柄的轉動如圖2所示手柄的底端固定在動力臺上，動力臺中心膠合著第一曲柄，隨著第一曲柄繞手柄中心的轉動從而帶動與第一曲柄配合的三角曲柄的轉動，三角曲柄上呈正三角形位置的點各有一個第二曲柄并隨著三角曲柄的轉動，做同步圓周運動。第二曲柄的下端嵌和在手掌的內壁中并可以轉動。

接下來，帶動手指運動的第二曲柄的下端與手指的主干萬向節軸(即萬向軸)前段間隙配合，萬向節軸前段大部分包裹在有軸承的套筒里，軸承安裝在軸承座里，其中軸承與萬向節為間隙配合，位于手指外殼(或稱手指外壁)內 的第一錐齒輪21與萬向節軸(即萬向軸)為過度配合，萬向節軸前段(即第一節指節的萬向節軸)再與萬向節連接頭11做過度配合，萬向節連接頭11通過萬向節連接塊12與萬向節中段(即第二節指節的萬向節軸，因為此例為三個指節，所以稱中段)的連接頭相配合。萬向節中段的連接頭與萬向節中段軸間隙配合，手指外殼通過第二節手指間隙配合，中間配有軸承并與第二節手指間隙配合，第二節指節的配合鏈接情況與第一節情況相同。在萬向節后段(即第三指節)與軸承間隙配合軸承端蓋與后軸承座過度配合，在手指末端套筒與后蓋24間隙配合。上述為單個手指上萬向節方向的零件配合情況。

如圖4所示，每根手指中有兩個內部結構相同的指節，指節中的結構如下：第一關節1的兩端，一端連接第二錐齒輪20和第一卡扣13，另一端則連接鎖緊卡扣。其中第二錐齒輪20和第一卡扣13連接并與階梯軸25間隙配合，鎖緊卡扣與二面軸16間隙配合。而第一卡扣13和第二卡扣14牙嵌式相配合，第一鎖緊卡扣和第二鎖緊卡扣相配合并通過彈簧與撥叉4膠合，而第二卡扣14也與撥叉4的另一端膠合，而且第二卡扣14的一端的撥叉4通過花鍵15與第二關節2膠合相連接。此為指節一的內部結構，指節二的內部結構與指節一的內部結構基本相同，在此就不再一一贅述.

萬向節前段軸(即第一指節的萬向軸)與第二曲柄的下端膠合，并隨著第二曲柄的轉動做圓周運動。隨著萬向節軸的轉動，一方面傳動通過萬向節連接塊12傳遞到下一段萬向節，另一方面萬向節前段上的第一錐齒輪21也隨之轉動并帶動彎曲組件中的第二錐齒輪20做軸心垂直于萬向節軸的圓周運動，二者呈直角嚙合。而隨著彎曲組件中第二錐齒輪20的轉動，與第二錐齒輪20膠合的第一卡扣13也隨之轉動，第一卡扣13和第二卡扣14組成的機構相當于一個牙嵌式離合器，即隨著第一卡扣13的轉動固定在撥叉4上的第二卡扣14會由于凸臺的相對位移產生距離，從而帶動撥叉4的下移。與此同時撥叉4也在轉動即相當于指節一的彎曲。撥叉4下移則導致撥叉4上端的第一鎖緊卡扣也向 下移動從而與第二鎖緊卡扣相互鎖緊。這樣就保證了指節不會一直的彎曲而是像人的指節一樣彎曲到一定角度就不再彎曲，此為指節一的轉動。另一方面隨著萬向節軸前段的轉動，隨之帶動了萬向節中段軸的轉動。而中段軸的工作原理與前段的工作原理相同，第一錐齒輪21也隨之轉動并帶動彎曲組件中的第二錐齒輪20做軸心垂直于萬向節軸的圓周運動。二者呈直角嚙合。而隨著指節中第二錐齒輪20的轉動，與第二錐齒輪20膠合的第一卡扣13也隨之轉動，第一卡扣13和第二卡扣14組成的機構相當于一個牙嵌式離合器，即隨著第一卡扣13的轉動固定在撥叉4上的第二卡扣14會由于凸臺的相對位移產生距離，從而帶動撥叉4的下移。與此同時撥叉4也在轉動即相當于指節二的彎曲。撥叉4下移則導致撥叉4上端的第一鎖緊卡扣也向下移動從而與第二鎖緊卡扣相互鎖緊。這樣就保證了指節不會一直的彎曲而是像人的指節一樣彎曲到一定角度就不再彎曲，此為指節二的轉動。至此單個手指的彎曲動作基本完成，同理另外兩根手指由于是做的同步圓周運動，即實現了同步彎曲的動作，也就是我們所說的抓取動作。而對于釋放動作的進行只需要將手柄反向轉動就可以實現多功能包裝機械手的松開動作了。

本設計的特點便是機構簡單，利用各機構在配合上下功夫，使得純多功能包裝機械手能完成一系列的抓取、鎖緊、放下的動作。如果純多功能包裝機械手在機構上簡單并且能夠完成機電控制多功能包裝機械手的功能，就代表這種多功能包裝機械手更有應用前景，因為這種多功能包裝機械手簡化了操作控制過程，再與感應器相聯系或者網絡控制也可以完成更多復雜的動作。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。