李亚男，李东，王冲，芮鹏，陈磊

（北京强度环境研究所，北京 100076）

0 引言

自行车出行既环保又便捷，但自行车的乱停乱放也为城市交通带来极大不便，自行车库成为研究的热点[1]。其中，自动化立体自行车库可以实现存车时，人工把车放在车库入口，车库自动夹取自行车放到指定车位；取车时，车库自动将自行车从车位取出，放到车库入口，人工骑走。因此，自行车的自动存取，成为自动化车库的关键点。本文设计了轮胎夹持机械手爪，为自行车的自动存取提供了技术保障，是自动化立体车库的重要组成部分[2-3]。

1 机械手爪的整体设计

机械手爪的工作流程为：自行车放在车库入口，机械手爪监测到有轮胎后夹紧轮胎，再将轮胎提升一定高度，使自行车前轮离地，后轮着地，夹紧过程中可以监控轮胎的状态；将自行车放入车位后放下轮胎，再松开轮胎，自行车得到释放。

机械手爪需要完成不同直径、不同宽度轮胎的夹持工作。通过对市面上应用较多的自行车进行统计，确定本机械手爪夹持轮胎直径为558.8 mm（22 in）～711.2 mm（28 in），轮胎宽度为20～80 mm[4]。

基于以上分析，机械手爪主要是由对轮胎进行夹持的夹持机构、将轮胎提升的提升机构、输出夹紧提升力的驱动组件和监测轮胎状态的监测组件等组成。整体设计结构如图1所示。

图1 机械手爪

2 夹持机构的设计

夹持机构的作用是实现对轮胎的夹紧，主要结构如图2所示。

图2 夹持机构

2.1 设计原理

夹持机构的运动是通过四连杆机构实现的，其工作原理是将机械手臂作为四连杆机构中的曲柄，它直接与机械手指相连；……