地下管道导磁异形物清理机械手爪的制作方法

1.本发明涉及地下管道清理设备技术领域，具体地，涉及一种地下管道导磁异形物清理机械手爪。


背景技术：

2.目前，公知异形导磁体抓取时，常规操作为用钢缆将异形导磁体紧固，吊钩勾住钢缆进行起吊作业；或者采用大功率电磁铁将异形导磁体吸附后进行起吊作业。以上两种作业方式较为普遍，尤其是钢缆紧固起吊作业，虽然此种作业方式安全性非常高，但是捆绑过程相对来说比较耗费时间，尤其不适于管道内应用，而大功率电磁铁吸附作业方式，虽然效率非常高而且方便，但是电磁铁吸附作业存在吸附失效的风险，对产品和作业人员都有非常大的安全隐患，因此电磁吸附并不适用于清理异形和大重量的导磁体，在管道内使用效果很差。针对这种情况，本发明提出一种针对地下管道导磁固形物清理机械手爪。
3.现有公开号为cn113102405a的中国专利，其公开了一种管道清理机器人，包括：头部机械手、传动电机、尾部爬行机构、尾部清洁系统、头部照明系统和传动系统；其头部机械手进行障碍清除，负责将管道内的障碍物抓取并将其推出管道，头部的led起到照明作用，为机械手的工作提供便利，整个机械手的动力由气缸提供，尾部爬行机构由滑轮进行动作，弹簧滑轮提供弹力适应不同管道的直径，动力由中间电机带动丝杠转动来提供，尾部安装清洁系统，清洗头部机械手清除的障碍残留物，由尾部的海绵清洁布进行最后的清洁，双重保障，尾部海绵清洁布可以根据管道的不同直径进行更换不同直径的海绵清洁布，从而保证管道能够清洁干净。
4.发明人认为现有技术中缺乏针对地下管道内的导磁异形物清理的机械设备，现有的管道清理机器人不适用于清理异形和大重量的导磁体。因此，需要提供一种结构简单、操作方便且适用于各种体积的地下管道导磁异形物清理机械手爪。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种地下管道导磁异形物清理机械手爪。
6.根据本发明提供的一种地下管道导磁异形物清理机械手爪,包括机械手爪，所述械手爪包括：收缩架、电磁铁以及悬架；所述收缩架两端分别安装有第一卡爪和第二卡爪，所述第一卡爪与所述第二卡爪均能够绕所述收缩架的端部转动；所述悬架安装在所述收缩架中部，所述悬架能够向远离所述收缩架的方向移动；所述电磁铁安装在所述悬架上。
7.优选地，所述收缩架包括第一机架和第二机架，所述第一机架与所述第二机架相互靠近的一端插接配合，且二者之间连接有第三气缸。
8.优选地，两个所述第一卡爪对称设置在所述第一机架远离所述第二机架的端部，且两个所述第一卡爪之间连接有第一同步轴；两个所述第二卡爪对称设置在所述第二机架远离所述第一机架的端部，且两个所述第二卡爪之间连接有第二同步轴。
9.优选地，所述第一卡爪连接有第一气缸，所述第一气缸安装在所述第一机架上，所述第一卡爪通过所述第一气缸绕所述第一机架的端部转动，所述第二卡爪连接有第二气缸，所述第二气缸安装在所述第二机架上，所述第二卡爪通过所述第二气缸绕所述第二机架的端部转动。
10.优选地，所述第一气缸与所述第二气缸连接有同步控制装置。
11.优选地，两个所述悬架对称设置在所述第一机架的外侧，任一所述悬架上均设置有所述电磁铁。
12.优选地，任一所述悬架均通过四根连杆与所述第一机架连接。
13.优选地，所述机械手爪顶部紧固安装有翻转架，所述机械手爪通过所述翻转架安装在提升臂上。
14.优选地，所述翻转架顶部连接有翻转气缸，所述翻转气缸的缸体安装在所述提升臂上，所述翻转气缸的推杆与所述翻转架连接。
15.优选地，所述机械手爪与所述翻转架通过所述翻转气缸绕所述提升臂的底端旋转。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
17.1、本发明通过收缩架向内收缩夹抓导磁异形物，通过卡爪向内转动锁紧，能够抓取形状不规则、大小各异的导磁异形物，通过电磁铁吸附二次锁紧，有助于提升抓取的安全性和可靠性，有助于提高管道内固形物清理的高效性。
18.2、本发明通过机械手爪与提升臂转动连接，使得机械手爪能够翻转异形物，根据管道口大小需要调整异形导磁体出管道口角度，有助于提高管道内清理的高效性及安全性。
19.3、本发明通过收缩架两端设置四个卡爪，每个卡爪分别连接有气缸，保证各自相对独立的抓夹动作，有助于夹紧异形物的不规则边缘，从而有助于提高抓取效率。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本发明主要体现地下管道导磁异形物清理机械手爪的整体结构示意图；
22.图2为本发明主要体现机械手爪与提升臂的连接关系的结构示意图。
23.图中所示：
24.第一同步轴1
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第一卡爪2
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第一气缸3
25.第一机架4
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第一连杆5
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第二连杆6
26.电磁铁7
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悬架8
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第三连杆9
27.第四连杆10
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第二机架11
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第二卡爪12
28.第二气缸13
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第二同步轴14
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第三气缸15
29.机械手爪16
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翻转架17
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翻转气缸18
30.提升臂19
具体实施方式
31.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
32.如图1和2所示，根据本发明提供的一种地下管道导磁异形物清理机械手爪，包括机械手爪16，械手爪16包括：收缩架、电磁铁7以及悬架8；收缩架两端分别安装有第一卡爪2和第二卡爪12，第一卡爪2与第二卡爪12均能够绕收缩架的端部转动；悬架8安装在收缩架中部，悬架8能够向远离收缩架的方向移动；电磁铁7安装在悬架8上。
33.为了满足现有的异形导磁体清理时既安全又快捷的作业方式，本技术提供一种机械手爪16，机械手爪16的收缩架可适应不同宽度物体，通过第一卡爪2与第二卡爪12配合快速捕捉异形导磁体质心锁紧铁板，并通过电磁铁7配合实现二次装夹锁紧，从而在不降低清理效率的基础上提高安全性能，为人机协作平台提供安全可靠的清理机构。
34.收缩架包括第一机架4和第二机架11，第一机架4与第二机架11相互靠近的一端插接配合，且二者之间连接有第三气缸15，第一机架4和第三气缸15的缸体连接，第二机架11和第三气缸15的推杆连接。相对于第一机架4来说，第二机架11较细，可以在第一机架4内做向内收缩运动，从而能够调节第一卡爪2和第二卡爪12之间的距离，来适应异形导磁体的大小。
35.两个第一卡爪2对称设置在第一机架4远离第二机架11的端部，且两个第一卡爪2之间连接有第一同步轴1；两个第二卡爪12对称设置在第二机架11远离第一机架4的端部，且两个第二卡爪12之间连接有第二同步轴14。一般的，四个卡爪在结构上均保持一致，且向内夹紧。特殊的，可根据实际使用情况，选择不同形状、不同弧度、不同大小的卡爪。
36.第一卡爪2连接有第一气缸3，第一气缸3安装在第一机架4上，第一卡爪2通过第一气缸3绕第一机架4的端部转动。第一卡爪2和第一气缸3的推杆连接，第一机架4和第一气缸3的缸体连接。第二卡爪12连接有第二气缸13，第二气缸13安装在第二机架11上，第二卡爪12通过第二气缸13绕第二机架11的端部转动。第二卡爪12和第二气缸13的推杆连接，第二机架11和第二气缸13的缸体连接。
37.第一气缸3与第二气缸13连接有同步控制装置，气缸的输出值都相同，保证所有卡爪的动作的同步性。四个卡爪分别连接有气缸，保证各自相对独立的抓夹动作，尤其是遇到不规则物体，能够完美抓夹物体边缘并进行卡紧动作。第一同步轴1和第二同步轴14用于连接同一端的卡爪，使得同一端的卡爪能够同步动作，从而提高卡爪同步性及冗余性。
38.两个悬架8对称设置在第一机架4的外侧，任一悬架8上均设置有电磁铁7。任一悬架8均通过四根连杆与第一机架4连接。四根连杆分别为第一连杆5、第二连杆6、第三连杆9以及第四连杆10，四根连杆可实现悬架8上下运动，从而能够更好的适应电磁铁7与异形物紧密贴合吸附。尤其是针对特殊的两边高中间低的磁性异形物，悬架8能够向靠近异形物的方向移动，使得电磁铁7贴合异形物，从而保证吸附锁紧。
39.机械手爪16顶部紧固安装有翻转架17，可以采用简单的三角结构。机械手爪16通过翻转架17安装在提升臂19上。翻转架17顶部连接有翻转气缸18，翻转气缸18的缸体安装在提升臂19上，翻转气缸18的推杆与翻转架17连接。机械手爪16与翻转架17通过翻转气缸
18绕提升臂19的底端旋转。
40.机械手爪16在抓取物体时，第一机架4和第二机架11在第三气缸15的作用下向内收缩，直至第一卡爪2和第二卡爪12分别触碰到异形物两侧边缘，电磁铁7在连杆和悬架8的作用下，与异形物紧密贴合吸附，提升臂19提升机械手爪16，第一卡爪2和第二卡爪12分别在第一气缸3和第二气缸13的作用下卡紧异形物，即可实现在抓取异形导磁体时捕捉质心、吸附及卡紧为一体式的锁紧动作，并且在翻转气缸18的作用下可自由翻转异形导磁体。
41.机械手爪16与翻转架17是刚性固定的，在翻转气缸18的驱动下，机械手爪16和翻转架17一起绕提升臂19的底端旋转，从而可实现多角度的翻转。夹抓时，机械手爪16一般是平放状态，抓取和翻转是分开的两个动作，抓取时只是抓取，抓取之后根据管道口大小需要调整异形导磁体出管道口角度的时候，就可以翻转，若异形导磁体明显小于管道直径，就无需翻转了。
42.本技术在抓取异形导磁体的时候，通过收缩架向内收缩，可以实现快速质心定位，吸附提升，能够有效提高抓取效率。因为是异形导磁体，形状不规则，大小各异，通过在提升过程中进行卡爪二次锁紧，大大提升了抓取的安全可靠性。进一步的，本技术还可自由翻转异形导磁体，极大的提高了管道内固形物清理的高效性及安全性。
43.工作原理
44.机械手爪16在抓取物体时，第一机架4和第二机架11在第三气缸15的作用下向内收缩，直至第一卡爪2和第二卡爪12分别触碰到异形物两侧边缘，电磁铁7在连杆和悬架8的作用下，与异形物紧密贴合吸附，提升臂19提升机械手爪16，第一卡爪2和第二卡爪12分别在第一气缸3和第二气缸13的作用下卡紧异形物，即可实现在抓取异形导磁体时捕捉质心、吸附及卡紧为一体式的锁紧动作，并且在翻转气缸18的作用下可自由翻转异形导磁体。
45.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
46.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。