一种新型机器人撞击夹持装置

黄 睿（华北电力大学，北京　102206）



一种新型机器人撞击夹持装置

黄 睿
（华北电力大学，北京102206）

摘要：在机器人发展的大背景下，各种机器人比赛层出不穷。针对机器人比赛中的对抗、搬运问题和现实中存在的夹持搬运问题，设计了一种机械夹持机构，运用撞击力驱动机械臂对物体进行夹持，同时用弹簧存储能量，再释放弹簧使机械臂张开，松开被夹物体。本文简单的介绍了其原理、结构和工作方式和环境。

关键词：夹持装置；撞击驱动；弹簧

一、引言

随着机械化进程的发展，人们对工业机器人关注迅速升温，在一些机器人比赛中就要求机器人能够在规定时间内夹持搬运物体，也有些对抗比赛通过撞击、掀翻、丢弃等方式获胜。这都要求机器人能够较为稳定的夹紧对方物体。在其他行业中，加持搬运也是很常见的工作。本文进行了一种新型撞击加持机构的设计，达到比赛和其他工作的需求。

二、基本结构

从机器人撞击夹持的背景出发确定出装置的基本三维模型，经结构细化，设计出具体的零件布局和工作方式。该夹持装置由推压杆单元、手臂单元、底盘、铰接销、滑杆单元等部分组成，如图1、图2所示。

图1　机械结构

图2　剖面图

三、工作过程

在机器人对抗比赛的准备阶段，装置处于初始状态，推压杆位于装置最前端，两臂收缩于两侧，第二杆部在第三弹簧的弹性恢复力作用下，向上移动出第一杆部使得止挡块下移与止回件接触，进而阻止第一杆部沿推压杆单元的纵向向前移动。装置初始状态如图3所示。

在推压杆单元受到障碍物的撞击之后，沿滑杆向后移动，使连接部带动两个手臂单元向前呈弧线聚拢，夹持前方障碍物。该过程中，止挡块始终与止回件接触，即推压杆单元纵向可以向后移动，但不可以向前移动。装置夹持工作状态如图4所示。

完成比赛后，需要释放夹持物体时，由舵机提供外力向下按压第二杆部，使其移动紧靠第一杆部，同时提起止挡块，使装置在弹簧作用下恢复到初始状态，准备第二次的撞击夹持。

四、应用推广

可以看出，本装置除可应用于机器人比赛，还可用于实际的夹持搬运工作中。由于本装置夹持对夹持物有一定的撞击，可能对其造成损伤，故应用于夹持一些坚硬、耐冲击的物体，例如石块、钢管、圆木等。同时，由于本装置对工作环境要求不高，可以应用在条件较差较艰苦，其他工具不易使用的环境中，例如救援现场、建筑工地等。

图3　装置初始状态

图4　装置抓取工作状态

结语

通过对实际需求的认真分析，结合对抗比赛和夹持搬运的特点，总结出这类型装置的工作方式，设计出该新型夹持装置，为机器人机构的设计和实际搬运工作提供了参考和解决思路。

参考文献

[1]杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

中图分类号：TP24

文献标识码：A