一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手

1.本发明涉及机械手，特别涉及一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手。


背景技术：

2.随着自动化技术的进步，机器人化技术装备的发展，物体在复杂环境下的柔性捆扎运输需要无人化。因此，研制一种适用性强，可以广泛应用的一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手具有很大的必要性。传统的人工使用绑带对物体进行捆扎紧固，工作人员很难保证下手的轻重缓急，在紧固的时候会压坏运输物体、划伤物体表面。若紧固不当，很容易使物体在运输过程中脱落。同时为使操作工人在重体力劳动下的身体生理安全得到保障，是我们需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手，以解决传统的人力捆扎不仅费时耗力，并且使用简单的人力进行捆绑时很难保证下手的轻重缓急，对于重量大的物体，又极易对操作工人的安全带来隐患的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供的一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手，包括运输托架及设置于运输托架上的机械操作手及多组紧固装置，其中多组紧固装置沿运输托架的长度方向依次间隔设置，紧固装置用于对物体进行捆扎；机械操作手用于实现紧固装置的锁紧及解锁。
5.所述紧固装置包括绑带旋紧装置、双向锁紧装置及锁钩，其中双向锁紧装置沿所述运输托架的宽度方向设置于所述运输托架上，绑带旋紧装置和锁钩分别设置于双向锁紧装置的两端，且通过双向锁紧装置的驱动相向或反向运动，通过绑带旋紧装置与锁钩的连接，实现对物体的捆扎。
6.所述绑带旋紧装置包括外壳、外六角旋转输入轴、绑带、绑带卡扣、齿轮传动机构、棘轮机构及绑带缠绕轴，其中外六角旋转输入轴和绑带缠绕轴垂直设置于外壳内，且外六角旋转输入轴通过齿轮传动机构与绑带缠绕轴传动连接；绑带的一端缠绕在绑带缠绕轴上，另一端由外壳上的导出口引出，绑带的另一端端部与绑带卡扣连接，绑带卡扣上设有用于与所述锁钩连接的通孔；棘轮机构设置于外壳和绑带缠绕轴上，用于控制绑带缠绕轴单向旋转。
7.所述棘轮机构包括棘轮、棘轮爪、轴、顶紧组件及按钮组件，其中棘轮固设于所述绑带缠绕轴上；棘轮爪为弯折结构，且两端分别为咬合端和按压端，棘轮爪的弯折部通过轴转动安装在所述外壳上；顶紧组件和按钮组件均安装在所述外壳上，顶紧组件与棘轮爪的咬合端抵接，使棘轮爪的咬合端与棘轮咬合，使所述绑带缠绕轴只能单向旋转；按钮组件与棘轮爪的按压端相对应，通过按钮组件驱动棘轮爪绕轴转动，使棘轮爪的咬合端脱离棘轮。
8.所述顶紧组件包括导向销和压簧ⅰ，其中导向销设置于所述外壳的顶部，压簧ⅰ套
设于导向销上，且两端分别与所述外壳和所述棘轮爪的咬合端抵接。
9.所述按钮组件包括按钮轴、压簧ⅱ及手动按钮，其中按钮轴与所述外壳滑动连接，按钮轴的内侧端设有与所述棘轮爪的按动端相对应的按压块，按钮轴的外侧端设有手动按钮，压簧ⅱ套设于按钮轴上，且两端分别与所述外壳和手动按钮抵接。
10.所述导出口设置于所述外壳的顶部，且所述导出口处设有导向轮；所述外壳的顶部还设有用于与所述绑带卡扣插接的绑带卡扣插槽。
11.所述双向锁紧装置包括安装架、电机、皮带传动组件、右滑块、右旋丝母、双向旋丝杆、锁钩安装板、导轨、绑带旋紧装置安装板、左旋丝母及左滑块，其中安装架与所述运输托架连接，双向旋丝杆和导轨平行设置于安装架上，且双向旋丝杆可转动；右旋丝母和左旋丝母与双向旋丝杆螺纹连接，电机设置于安装架上，且输出端通过皮带传动组件与双向旋丝杆连接；右滑块和左滑块与导轨滑动连接，锁钩安装板与右滑块和右旋丝母连接，绑带旋紧装置安装板与左滑块和左旋丝母连接。
12.所述锁钩包括固定钩、活动锁鼻、扭簧及锁钩轴，其中固定钩与所述锁钩安装板连接，锁钩轴安装在固定钩上，活动锁鼻的一端转动安装在锁钩轴上，活动锁鼻的另一端与固定钩的末端相对应；扭簧套设于锁钩轴上，且两端分别与活动锁鼻和固定钩抵接，扭簧使活动锁鼻与固定钩形成封闭环。
13.所述机械操作手包括七自由度机械臂、夹爪和内六角旋转装置，其中七自由度机械臂安装在所述运输托架的中间位置，七自由度机械臂的执行末端与夹爪和内六角旋转装置连接。
14.本发明的优点及有益效果是：1.本发明能实现在柔性捆扎运输的同时，始终对物体保持有效紧固，避免在运送过程中压坏、划伤物体表面。
15.2.本发明同时使用双向锁紧装置与绑带旋紧装置，提供了无人化紧固的双保险。
16.3.本发明使用双向锁紧装置，可带动绑带在物体的左右对称方向同时调整松紧，可避免因仅使用本发明的绑带旋紧装置时，在绑带单向收紧力的作用下，对物体表面产生刮蹭，对外表面有可能带来划伤。对于散装棒状料，也可避免因左右受力不对称而带来的棒状料脱落。
17.4.本发明双向锁紧装置使用电机驱动，操作方便，避免工作人员下手轻重因人而异。
附图说明
18.图1为本发明一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手的轴测图；图2为本发明中紧固装置的结构示意图；图3为本发明中绑带旋紧装置的轴测图；图4为本发明中绑带旋紧装置的内部结构轴测图；图5为本发明中绑带旋紧装置的内部结构侧视图；图6为本发明中绑带旋紧装置的工作原理示意图；图7为本发明中绑带卡扣的结构示意图；图8为本发明中双向锁紧装置的结构示意图；
图9为本发明中锁钩的结构示意图；图10为本发明中机械手的结构示意图；图中：1为运输托架，2为机械操作手，3为紧固装置，4为绑带旋紧装置，5为双向锁紧装置，6为锁钩，7为外壳，8为外六角旋转输入轴，9为绑带，10为绑带卡扣，11为绑带卡扣插槽，12为手动按钮，13为棘轮，14为棘轮爪，15为绑带缠绕轴，16为小伞齿轮，17为大伞齿轮，18为压簧ⅰ，19为轴，20为按钮轴，21为压簧ⅱ，22为安装架，23为电机，24为皮带传动组件，25为右滑块，26为右旋丝母，27为锁钩安装板，28为右旋丝杆，29为导轨，30为联轴器，31为限位块，32为左旋丝杆，33为绑带旋紧装置安装板，34为左旋丝母，35为左滑块，36为固定钩，37为活动锁鼻，38为扭簧，39为锁钩轴，40为夹爪，41为内六角旋转装置。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
20.如图1所示，本发明提供的一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手，包括运输托架1及设置于运输托架1上的机械操作手2及多组紧固装置3，其中多组紧固装置3沿运输托架1的长度方向依次间隔设置，紧固装置3用于对物体进行捆扎；机械操作手2用于实现紧固装置3的锁紧及解锁。
21.本发明的实施例中，运输托架1包括平行设置的上平台和下平台，上平台和下平台之间通过多个连接板连接。紧固装置3可根据运输物体的长度设置多个，多个紧固装置3每间隔一段距离分别安装于运输托架1的上平台下部。机械操作手2置于运输托架1的任一侧。
22.如图2所示，本发明的实施例中，紧固装置3包括绑带旋紧装置4、双向锁紧装置5及锁钩6，其中双向锁紧装置5沿运输托架1的宽度方向设置于运输托架1上，绑带旋紧装置4和锁钩6分别设置于双向锁紧装置5的两端，绑带旋紧装置4和锁钩6通过双向锁紧装置5的驱动相向或反向平动。使用时，绑带旋紧装置4与锁钩5分置于运输托架1两侧。通过绑带旋紧装置4与锁钩6的连接，实现对物体的捆扎。
23.如图3-5所示，本发明的实施例中，绑带旋紧装置4包括外壳7、外六角旋转输入轴8、绑带9、绑带卡扣10、齿轮传动机构、棘轮机构及绑带缠绕轴15，其中外六角旋转输入轴8和绑带缠绕轴15垂直设置于外壳7内，且外六角旋转输入轴8通过齿轮传动机构与绑带缠绕轴15传动连接；绑带9的一端固定在绑带缠绕轴15上，且缠绕于绑带缠绕轴15上，另一端由外壳7上的导出口引出，绑带9的另一端端部与绑带卡扣10连接，绑带卡扣10上设有用于与锁钩6连接的通孔，如图7所示；棘轮机构设置于外壳7和绑带缠绕轴15上，用于控制绑带缠绕轴15进行单向旋转。
24.具体地，齿轮传动机构包括小伞齿轮16和大伞齿轮17，其中小伞齿轮16键连接在外六角旋转输入轴8上，大伞齿轮17键连接在绑带缠绕轴15上，大伞齿轮17和小伞齿轮16啮合。外六角旋转输入轴8由机械操作手2操作旋转，通过小伞齿轮16和大伞齿轮17的啮合，以实现绑带缠绕轴15的旋转。
25.如图6所示，本发明的实施例中，棘轮机构包括棘轮13、棘轮爪14、轴19、顶紧组件及按钮组件，其中棘轮13键连接在绑带缠绕轴15上；棘轮爪14为弯折结构，且两端分别为咬合端和按压端，棘轮爪14的弯折部通过轴19转动安装在外壳7上；顶紧组件和按钮组件均安
装在外壳7上，顶紧组件与棘轮爪14的咬合端抵接，使棘轮爪14的咬合端与棘轮13咬合，以实现绑带缠绕轴15的单向旋转，旋转方向如图6所示的箭头方向。按钮组件与棘轮爪14的按压端相对应，通过按钮组件驱动棘轮爪14绕轴19转动，使棘轮爪14的咬合端脱离棘轮13。
26.本发明的实施例中，顶紧组件包括导向销和压簧ⅰ18，其中导向销设置于外壳7的顶部，压簧ⅰ18套设于导向销上，且两端分别与外壳7和棘轮爪14的咬合端抵接，棘轮爪14的咬合端通过压簧ⅰ18的弹力作用下与棘轮13咬合，从而控制绑带缠绕轴15只能单向旋转，进而绑带9绕轴旋紧。
27.本发明的实施例中，按钮组件包括按钮轴20、压簧ⅱ21及手动按钮12，其中按钮轴20与外壳7滑动连接，按钮轴20的内侧端设有与棘轮爪14的按动端相对应的按压块，按钮轴20的外侧端设有手动按钮12，压簧ⅱ21套设于按钮轴20上，且两端分别与外壳7和手动按钮12抵接。按动手动按钮12，使按钮轴20相对外壳7移动，通过内侧端的按压块推动棘轮爪14绕轴19转动，从而使棘轮爪14的咬合端脱离棘轮13，实现解锁。
28.进一步地，导出口设置于外壳7的顶部，且导出口处设有导向轮，绑带9通过导向轮进行导向；外壳7的顶部还设有用于与绑带卡扣10插接的绑带卡扣插槽11，非工作状态时，绑带9收纳于外壳7内的绑带缠绕轴15上，绑带卡扣10插接在绑带卡扣插槽11内，实现绑带卡扣10的收纳。
29.具体地，使用前，预先使绑带9在绑带旋紧装置4中处于松弛状态，以便当机械操作手2将绑带卡扣10夹持起来，跨过物体上方时，绑带9能保持足够的长度，如图5所示。
30.本实施例中，将棘轮爪14制成“l”型，绕轴19自由旋转，棘轮爪14的咬合端上部设置压簧ⅰ18，以保证棘轮爪14始终能保持与棘轮13的咬合。棘轮爪14的“l”型另一端的按压处，设置按钮轴20，手动按钮12与按钮轴20固联，通过压簧ⅱ21保证在手动按钮12不受外力的前提下，按钮轴20无法与棘轮爪14的按压端接触。手动按钮12用于任务结束后，工作人员手动按压手动按钮12，使按钮轴20推动棘轮爪14的按压端，棘轮爪14绕轴19顺时针旋转，棘轮爪14与棘轮13脱离，绑带缠绕轴15放松绑带9。
31.如图8所示，本发明的实施例中，双向锁紧装置5包括安装架22、电机23、皮带传动组件24、右滑块25、右旋丝母26、双向旋丝杆、锁钩安装板27、导轨29、绑带旋紧装置安装板33、左旋丝母34及左滑块35，其中安装架22与运输托架1连接，双向旋丝杆和导轨29平行设置于安装架22上，且双向旋丝杆可转动；右旋丝母26和左旋丝母34与双向旋丝杆螺纹连接，电机23设置于安装架22上，且输出端通过皮带传动组件24与双向旋丝杆连接；右滑块25和左滑块35与导轨29滑动连接，锁钩安装板27与右滑块25和右旋丝母26连接，绑带旋紧装置安装板33与左滑块35和左旋丝母34连接，锁钩安装板27和绑带旋紧装置安装板33分别用于安装锁钩6和绑带旋紧装置4。
32.具体地，双向旋丝杆包括依次连接的右旋丝杆28、联轴器30及左旋丝杆32，右旋丝杆28和左旋丝杆32的两端通过轴承座支撑。进一步地，导轨29的上设有位于左滑块35两侧的两个限位块31，两个限位块31用于限制左滑块35滑出导轨29。由于右滑块25与左滑块35在导轨29上同步反向滑动，导轨29旁安装的两个限位块31，用来防止左滑块35滑出导轨29，亦可防止右滑块25滑出导轨29。工作时，电机23驱动右旋丝杆28和左旋丝杆32同步转动，右旋丝母26和左旋丝母34分别带动锁钩安装板27和绑带旋紧装置安装板33沿导轨29相对或反向运动。
33.如图9所示，本发明的实施例中，锁钩6包括固定钩36、活动锁鼻37、扭簧38及锁钩轴39，其中固定钩36与安装座制成一体结构，固定钩36通过安装座与锁钩安装板27连接，锁钩轴39安装在固定钩36的安装座上，活动锁鼻37的一端转动安装在锁钩轴39上，活动锁鼻37的另一端与固定钩36的末端相对应；扭簧38套设于锁钩轴39上，且两端分别与活动锁鼻37和固定钩36抵接，扭簧38使活动锁鼻37与固定钩36形成封闭环。
34.具体地，扭簧38通过扭力保证活动锁鼻37与固定钩36贴合。使用时，机械操作手2夹持连接着绑带9的绑带卡扣10接触活动锁鼻37，并下压，活动锁鼻37绕锁钩轴39向下旋转，且与固定钩36分开；绑带卡扣10继续下压的过程中，活动锁鼻37进入绑带卡扣10的中心方孔中，并在扭簧38的扭力作用下自动弹起，并与固定钩36贴合，完成落锁动作。
35.如图10所示，本发明的实施例中，机械操作手2包括七自由度机械臂、夹爪40和内六角旋转装置41，其中七自由度机械臂安装在运输托架1的中间位置，七自由度机械臂的执行末端与夹爪40和内六角旋转装置41连接。机械操作手2通过夹爪40夹持绑带卡扣10，通过内六角旋转装置41驱动绑带旋紧装置4上外露的外六角旋转输入轴8旋转。
36.本发明提供的一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手进行捆扎的方法，包括以下步骤：s1、机械操作手2夹取绑带旋紧装置4上的绑带卡扣10，将绑带9拉过运输物体的上方，再将绑带卡扣10插入锁钩6内；s2、机械操作手2通过绑带旋紧装置4上外露的外六角旋转输入轴8，将绑带9旋紧，旋紧至绑带9即将与物体相贴合的状态后，停止旋紧；s3、双向锁紧装置5上的电机23运行，绑带旋紧装置4与锁钩6在担架下方同步相向移动，将绑带9张紧，使物体紧固于担架之上；s4、重复s1-s3，完成物体多个位置的紧固；s5、运输结束后，工作人员手动按压绑带旋紧装置4上外露的手动按钮12，将绑带9放松，再将绑带卡扣10从锁钩6中拿出，实现多个位置的松绑后，等待工作人员进一步搬运。
37.本发明的实施例中，使用双向锁紧装置5，可带动绑带9在物体的左右对称方向同时调整松紧，这样可避免因仅使用绑带旋紧装置4时，在绑带9单向收紧力的作用下对物体表面产生刮蹭，对外表面有可能带来划伤的问题。对于散装棒状料，也可避免因左右受力不对称而带来的棒状料脱落的现象。双向锁紧装置5使用电机驱动，操作方便，避免工作人员下手轻重因人而异。同时使用双向锁紧装置5与绑带旋紧装置4，提供了无人化紧固的双保险。
38.本发明提供的一种适用于柔性捆扎运输的紧固机械手，通常用于如散装的棒状料、散装的软性物体、纸箱等软包装货物等在运输过程中均需有效的紧固，能实现在柔性捆扎运输的同时，始终对物体保持有效紧固，避免在运送过程中压坏、划伤物体表面。
39.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。