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大赛作品详情

作品名称:一种用于物体抓取的机械夹爪
学校名称:山东科技大学交通学院
参赛队伍:时代工匠队
参赛学生:刘昌祖 王超 林鑫  
指导老师:刘倩婧  

详细说明

随着现代工业的不断发展,生产过程中的机械化和自动化水平的提升是必然要求。机械大量应用于工业化生产可显著提高产品质量,减轻劳动强度,在高温、辐射等特殊的工作场合可完全代替人工作,保证人身安全。因而开发出一种简单可靠,能够夹取多种物体的机械夹爪是十分必要的。

现有的一些用于物体夹取的机构主要有电磁吸附、气动挤压和机械抓取三种方式。

电磁吸附机构需要一直通电保持磁盘吸附功能,当断电后,电磁吸盘失电,无法吸取物体。

气动挤压机构需要一直提供压缩空气维持挤压,当气源切断后,挤压不能持续,无法抓取物体。

由此可见,上述两种机构在使用中存在以下问题:

1.     均需提供持续不断的动力来源,否则无法持续搬运物体。

2.     在真正使用过程中,需要铺设较长的压缩空气管路或者电源线,增加了施工难度和施工成本。

3.     一旦发生电源或者气源切断的情况,物体抓取机构无法持续工作,降低工作效率。

    于是该产品应运而生。

    用于物体抓取的机械夹爪,包括驱动机构、传动机构、夹取机构和限位机构四部分组成。驱动机构由直流减速电机及其相连接的控制电路组成;传动机构由丝杠、推杆、平行四边形机构部分组成,电机带动丝杠旋转,将电机轴旋转运动转化为推杆的直线运动,推杆通过槽口带动平行四边形形变,实现机械夹爪的抓取工能;抓取机构由抓板及其相适配的夹板构成,可根据抓取物体的不同形状,选择不同的夹板;限位机构由限位开关、限位杆和限位开关座组成,用于控制抓取机构的张开的量程;为减整个装置的重量,大量的采用了碳纤维和亚克力板材料。

三、设计原理:

优选的,所述驱动机构由直流电机及其相适配的驱动电路构成。

所述传动机构的丝杠和驱动机构的电机轴之间通过联轴器连接。

所述驱动机构和夹取机构之间由传动机构连接。

所述传动机构的推杆和主支撑架之间有导杆和直线轴承相连接。

所述限位机构的限位开关座与主支撑架相连接,两个限位开关位于限位开关座的两端。

所述限位机构的限位杆与丝杠螺母固定在推杆角件上连接在丝杠上,随丝杠滑动。

所述夹取机构和传动机构之间通过销轴和轴套相连接。

所述夹取机构由抓板和相适配的夹板构成。

所述传动机构由丝杠和平行四边形结构构成,失电以后,可实现机械自锁,不失力。

这种结构用于物体抓取的机械手抓,结构简单,且更稳定可靠。

通过改变夹板的形状抓取多种形状的物体,机械夹爪大量采用了碳纤维和亚克力材料,既保证了装置的强度,又减轻了重量。控制电路简单,只需输出驱动机构的直流减速电机的正反转信号和和限位机构的继电器控制电路的高低电平。限位机构开关座两端各有一个限位开关,可根据抓取物体的最大外径,人工调整限位开关的位置来调节抓手张开的最大量程。丝杠的传动机构可实现机械自锁,电机失电后物体不会从抓手处脱落。

 


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