多功能小動(dòng)物抓持器研制

動(dòng)物飼養(yǎng)、檢疫、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)及農(nóng)貿(mào)交易中的工作人員經(jīng)常和動(dòng)物打交道，特別是危害人體的動(dòng)物，如醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中的工作人員經(jīng)常被大白鼠、小白鼠、豚鼠等咬傷和抓傷，這給他們的工作帶來(lái)很大的不便。一些小動(dòng)物（如鼠類(lèi)）的尾部相對(duì)較大，足夠支撐整個(gè)動(dòng)物的體重，且敏感性低，便于準(zhǔn)確懸尾抓持，也可懸頭頸部外皮進(jìn)行準(zhǔn)確抓持；本發(fā)明亦可用于貓、兔等一些相對(duì)較大動(dòng)物的尾部、耳、頭皮、四肢等部位的抓持；亦可用于蛙類(lèi)等小動(dòng)物抓持。很多時(shí)候在需要對(duì)被抓持的動(dòng)物進(jìn)行計(jì)數(shù)，也需要對(duì)抓持動(dòng)物體重進(jìn)行粗略區(qū)分，因此需要一種帶計(jì)數(shù)和稱(chēng)重功能的抓持器，如用于動(dòng)物交易、分類(lèi)等方面工作。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于動(dòng)物抓持方面的專(zhuān)有工具種類(lèi)較少，特別是帶計(jì)數(shù)和稱(chēng)重功能的懸尾懸皮的專(zhuān)用工具更為鮮見(jiàn)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該多功能小動(dòng)物懸尾懸皮抓持器包括夾爪組件1、管桿組件2以及手柄組件3。如圖1～圖7所示。

夾爪組件

夾爪組件1包括可滑動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的限位在管桿組件內(nèi)的軸承22、中部鉸接在軸承上的杠桿21、鉸接在杠桿一端的滑塊20、固定在杠桿另一端的“T”形銜接件23、設(shè)置在銜接件上的復(fù)位彈簧15以及鉸接在T形銜接件上的一對(duì)夾爪11，滑塊20貼合在管桿組件2的內(nèi)壁上，滑塊與管桿組件內(nèi)壁之間設(shè)有壓力傳感器24，管桿組件與夾爪之間設(shè)有A形彈簧10。為方便制造與使用，所述夾爪11為條形或弧形。

管桿組件

管桿組件2包括同軸設(shè)置的管桿I，見(jiàn)標(biāo)注5（記為I5）和管桿II，見(jiàn)標(biāo)注8（記為II8）、相互配合的分別安裝在管桿I和管桿II末端的鎖緊環(huán)6和緊箍7、設(shè)置在管桿II前端的軸承罩9。為保證壓力傳感器24始終與管桿組件內(nèi)壁貼合，所述軸承罩22上設(shè)有豁口19，復(fù)位彈簧15限位在軸承罩9外部。

手柄組件

手柄組件3包括鉸接在管桿組件上的把手16以及設(shè)置在把手上的旋線(xiàn)輪17。

稱(chēng)重與計(jì)數(shù)

稱(chēng)重

如圖4、圖7所示，假設(shè)支點(diǎn)距離壓力傳感器24的距離為a1，支點(diǎn)距離夾爪11重心的距離為a2，夾爪組件1一側(cè)的重量為m1，壓力傳感器24所受到的壓力為F1，則在未抓取小動(dòng)物（質(zhì)量為m2）時(shí)，存在下列關(guān)系：F1·a1=m1·g·a2。在抓取小動(dòng)物后，壓力傳感器增加所受到的壓力為F2，則存在下列關(guān)系：（F1+F2）·a1=（m1+m2）·g·a2，則可得到m2的數(shù)值。利用杠桿原理，將壓力傳感器24的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為重力數(shù)值，杠桿21的支點(diǎn)設(shè)置在軸承罩9內(nèi)的可自由旋轉(zhuǎn)的軸承22上。在杠桿21的其中一端鉸接與管桿組件內(nèi)壁貼合的壓力傳感器24，保證了壓力傳感器24的受力方向始終為豎直向上。杠桿21另一端固定銜接件23及夾爪11，并且銜接件23小部分位于軸承罩9外且與豁口19相對(duì)應(yīng)，保證了夾爪組件1始終位于平面以下，將設(shè)有壓力傳感器24的滑塊20始終與管桿組件2的內(nèi)壁貼合，避免了矯正誤差。

由于軸承22可在軸承罩9內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，將杠桿21始終呈豎直狀態(tài)，從而避免了握持偏離導(dǎo)致的誤差。為提高測(cè)重精度，壓力傳感器24的上表面與管桿I5內(nèi)壁相匹配，下表面為平面結(jié)構(gòu)，從而避免受壓不均導(dǎo)致的誤差。而軸承22可在軸承罩9內(nèi)繞管桿組件2的中軸旋轉(zhuǎn)，可保證杠桿21始終處于豎直狀態(tài)。在抓持過(guò)程中，握持管桿I5時(shí)，軸承22可在軸承罩9內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，因此，在杠桿21前端受壓時(shí)（夾持小動(dòng)物時(shí)），軸承22在軸承罩9內(nèi)旋轉(zhuǎn)呈右圖狀態(tài)，使杠桿呈豎直狀態(tài)（沿Y向直立），從而保證了測(cè)量的精確度。

計(jì)數(shù)

如圖2、圖3和圖6所示，抓持小動(dòng)物時(shí)，用手握持管桿I 5末端的手柄和把手16，對(duì)準(zhǔn)動(dòng)物的尾部或頸部等皮毛（如大、小白鼠等）捏緊把手16進(jìn)行抓持。由于鉗口12受到夾持物作用被壓縮，此時(shí)，固定在下銅板27上的若干銅銷(xiāo)25與上銅板30接觸，向計(jì)數(shù)器29輸出計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，即在計(jì)數(shù)器29上增加1單位數(shù)量，計(jì)數(shù)器累計(jì)計(jì)數(shù)。通過(guò)調(diào)節(jié)定位銷(xiāo)14，使鉗口12在把手16捏緊至極限值時(shí)，定位銷(xiāo)14與墊砧13接觸，鉗口之間仍留有微小空隙（1～3mm），傳感器復(fù)位彈簧28（與上銅板和下銅板絕緣）在沒(méi)有夾持動(dòng)物時(shí)避免金屬銅銷(xiāo)25（多個(gè)）與上銅板30接觸，從而有效避免了在未夾持動(dòng)物時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。

圖1 為本發(fā)明的等軸側(cè)視結(jié)構(gòu)

圖2 為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)

圖3 為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)

圖4 為本發(fā)明的工作原理

實(shí)施方式

組件連接與控制

以下結(jié)合圖1～圖6，通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。該多功能小動(dòng)物懸尾懸皮抓持器包括夾爪組件1、管桿組件2以及手柄組件3，手柄組件包括鉸接在管桿組件上的把手16以及設(shè)置在把手上的旋線(xiàn)輪17。其中，夾爪組件包括可滑動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的限位在管桿組件內(nèi)的軸承22、中部鉸接在軸承上的杠桿21、鉸接在杠桿一端的滑塊、固定在杠桿另一端的T形銜接件23（標(biāo)注見(jiàn)圖4和圖5圓圈部分）、設(shè)置在銜接件上的復(fù)位彈簧15以及鉸接在T形銜接件上的一對(duì)條形或弧形的夾爪11，滑塊20貼合在管桿組件的內(nèi)壁上，滑塊與管桿組件內(nèi)壁之間設(shè)有壓力傳感器24，壓力傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊（圖中未示出）電性連接，數(shù)據(jù)處理模塊與顯示屏電性連接，管桿組件與夾爪之間設(shè)有A形彈簧10。夾爪的端部設(shè)有鉗口12，鉗口包括彈性外鞘26、限位在彈性外鞘內(nèi)的下銅板27、設(shè)置在下銅板上的若干銅銷(xiāo)25以及通過(guò)若干傳感器彈簧28間隔開(kāi)的上銅板30，且彈簧28與上銅板和下銅板做絕緣處理，上銅板和下銅板分別與計(jì)數(shù)器29的計(jì)數(shù)輸入端連接，計(jì)數(shù)器與顯示屏電性連接。夾爪內(nèi)側(cè)分別設(shè)有墊砧13以及高度可調(diào)節(jié)的定位銷(xiāo)14。管桿組件包括同軸設(shè)置的管桿I 5和管桿II 8、相互配合的分別安裝在管桿I 5和管桿II 8末端的鎖緊環(huán)6和緊箍7、設(shè)置在管桿II前端的軸承罩9。管桿I 5上設(shè)有顯示屏4，軸承罩上設(shè)有豁口19，復(fù)位彈簧限位在軸承罩外部。旋線(xiàn)輪的鋼絲18由管桿I底部的小孔進(jìn)入管桿I內(nèi)部，并與夾爪組件末端相連，優(yōu)選將鋼絲與軸承相連。旋線(xiàn)輪17可用于調(diào)節(jié)鋼絲5長(zhǎng)度使把手適合，同時(shí)結(jié)合復(fù)位彈簧15可調(diào)整夾爪的開(kāi)合度極限值，旋到適合位置后鎖定旋線(xiàn)輪17。

圖5　為圖4的俯視結(jié)構(gòu)

圖6 為夾爪端部的剖視結(jié)構(gòu)

圖7　為稱(chēng)重測(cè)量原理

使用方法

（1）初始化

通過(guò)緊箍7、鎖緊環(huán)6以及旋線(xiàn)輪17調(diào)節(jié)管桿組件的整體長(zhǎng)度，旋轉(zhuǎn)鎖緊環(huán)10鎖定管桿組件的整體長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)定位銷(xiāo)14，使鉗口12在閉合極限值時(shí)，仍留有微小空隙（1～3mm）；將計(jì)數(shù)器29清零，捏住把手16，夾爪在自身重力作用下壓支點(diǎn)，杠桿21另一端向上壓迫壓力傳感器，壓力傳感器輸出電流信號(hào)，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按下復(fù)位按鈕，此時(shí)的讀數(shù)為0.00g。

（2）抓取小動(dòng)物

將夾爪11對(duì)準(zhǔn)小動(dòng)物的尾部或頸后部，捏住把手16，銜接件23帶動(dòng)夾爪向軸承罩9方向收縮，夾爪在A形彈簧的作用下向內(nèi)側(cè)閉合，夾住小動(dòng)物，鉗口12向計(jì)數(shù)器29輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，計(jì)數(shù)器累計(jì)數(shù)量；將管桿組件放平，通過(guò)壓力傳感器電信號(hào)轉(zhuǎn)化為重力數(shù)值，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄下重量數(shù)值。

（3）放置小動(dòng)物

將夾爪對(duì)準(zhǔn)待放置位置，松開(kāi)把手，在復(fù)位彈簧的作用下，銜接件帶動(dòng)夾爪向軸承罩反方向伸出，直至復(fù)位彈簧彈力完全釋放，夾爪張開(kāi)至極限位置，將小動(dòng)物放置相應(yīng)位置上。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.007