多功能小動物抓持器研制

多功能小動物抓持器研制

動物飼養、檢疫、醫學實驗及農貿交易中的工作人員經常和動物打交道，特別是危害人體的動物，如醫學實驗中的工作人員經常被大白鼠、小白鼠、豚鼠等咬傷和抓傷，這給他們的工作帶來很大的不便。一些小動物（如鼠類）的尾部相對較大，足夠支撐整個動物的體重，且敏感性低，便于準確懸尾抓持，也可懸頭頸部外皮進行準確抓持；本發明亦可用于貓、兔等一些相對較大動物的尾部、耳、頭皮、四肢等部位的抓持；亦可用于蛙類等小動物抓持。很多時候在需要對被抓持的動物進行計數，也需要對抓持動物體重進行粗略區分，因此需要一種帶計數和稱重功能的抓持器，如用于動物交易、分類等方面工作。目前，國內關于動物抓持方面的專有工具種類較少，特別是帶計數和稱重功能的懸尾懸皮的專用工具更為鮮見。

結構設計

該多功能小動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包括可滑動可旋轉的限位在管桿組件內的軸承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、設置在銜接件上的復位彈簧15以及鉸接在T形銜接件上的一對夾爪11，滑塊20貼合在管桿組件2的內壁上，滑塊與管桿組件內壁之間設有壓力傳感器24，管桿組件與夾爪之間設有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包括同軸設置的管桿I，見標注5（記為I5）和管桿II，見標注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6和緊箍7、設置在管桿II前端的軸承罩9。為保證壓力傳感器24始終與管桿組件內壁貼合，所述軸承罩22上設有豁口19，復位彈簧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以及設置在把手上的旋線輪17。

稱重與計數

稱重

如圖4、圖7所示，假設支點距離壓力傳感器24的距離為a1，支點距離夾爪11重心的距離為a2，夾爪組件1一側的重量為m1，壓力傳感器24所受到的壓力為F1，則在未抓取小動物（質量為m2）時，存在下列關系：F1·a1=m1·g·a2。在抓取小動物后，壓力傳感器增加所受到的壓力為F2，則存在下列關系：（F1+F2）·a1=（m1+m2）·g·a2，則可得到m2的數值。利用杠桿原理，將壓力傳感器24的電信號轉化為重力數值，杠桿21的支點設置在軸承罩9內的可自由旋轉的軸承22上。在杠桿21的其中一端鉸接與管桿組件內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相對應，保證了夾爪組件1始終位于平面以下，將設有壓力傳感器24的滑塊20始終與管桿組件2的內壁貼合，避免了矯正誤差。

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

計數

如圖2、圖3和圖6所示，抓持小動物時，用手握持管桿I 5末端的手柄和把手16，對準動物的尾部或頸部等皮毛（如大、小白鼠等）捏緊把手16進行抓持。由于鉗口12受到夾持物作用被壓縮，此時，固定在下銅板27上的若干銅銷25與上銅板30接觸，向計數器29輸出計數開關量信號，即在計數器29上增加1單位數量，計數器累計計數。通過調節定位銷14，使鉗口12在把手16捏緊至極限值時，定位銷14與墊砧13接觸，鉗口之間仍留有微小空隙（1～3mm），傳感器復位彈簧28（與上銅板和下銅板絕緣）在沒有夾持動物時避免金屬銅銷25（多個）與上銅板30接觸，從而有效避免了在未夾持動物時產生錯誤計數。

圖1 為本發明的等軸側視結構

圖2 為本發明的主視結構

圖3 為本發明的側視結構

圖4 為本發明的工作原理

實施方式

組件連接與控制

以下結合圖1～圖6，通過具體實施例詳細說明本發明的內容。該多功能小動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以及設置在把手上的旋線輪17。其中，夾爪組件包括可滑動可旋轉的限位在管桿組件內的軸承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（標注見圖4和圖5圓圈部分）、設置在銜接件上的復位彈簧15以及鉸接在T形銜接件上的一對條形或弧形的夾爪11，滑塊20貼合在管桿組件的內壁上，滑塊與管桿組件內壁之間設有壓力傳感器24，壓力傳感器與數據處理模塊（圖中未示出）電性連接，數據處理模塊與顯示屏電性連接，管桿組件與夾爪之間設有A形彈簧10。夾爪的端部設有鉗口12，鉗口包括彈性外鞘26、限位在彈性外鞘內的下銅板27、設置在下銅板上的若干銅銷25以及通過若干傳感器彈簧28間隔開的上銅板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數器29的計數輸入端連接，計數器與顯示屏電性連接。夾爪內側分別設有墊砧13以及高度可調節的定位銷14。管桿組件包括同軸設置的管桿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6和緊箍7、設置在管桿II前端的軸承罩9。管桿I 5上設有顯示屏4，軸承罩上設有豁口19，復位彈簧限位在軸承罩外部。旋線輪的鋼絲18由管桿I底部的小孔進入管桿I內部，并與夾爪組件末端相連，優選將鋼絲與軸承相連。旋線輪17可用于調節鋼絲5長度使把手適合，同時結合復位彈簧15可調整夾爪的開合度極限值，旋到適合位置后鎖定旋線輪17。

圖5　為圖4的俯視結構

圖6 為夾爪端部的剖視結構

圖7　為稱重測量原理

使用方法

（1）初始化

通過緊箍7、鎖緊環6以及旋線輪17調節管桿組件的整體長度，旋轉鎖緊環10鎖定管桿組件的整體長度。調節定位銷14，使鉗口12在閉合極限值時，仍留有微小空隙（1～3mm）；將計數器29清零，捏住把手16，夾爪在自身重力作用下壓支點，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，待讀數穩定后，按下復位按鈕，此時的讀數為0.00g。

（2）抓取小動物

將夾爪11對準小動物的尾部或頸后部，捏住把手16，銜接件23帶動夾爪向軸承罩9方向收縮，夾爪在A形彈簧的作用下向內側閉合，夾住小動物，鉗口12向計數器29輸出開關量信號，計數器累計數量；將管桿組件放平，通過壓力傳感器電信號轉化為重力數值，待讀數穩定后記錄下重量數值。

（3）放置小動物

將夾爪對準待放置位置，松開把手，在復位彈簧的作用下，銜接件帶動夾爪向軸承罩反方向伸出，直至復位彈簧彈力完全釋放，夾爪張開至極限位置，將小動物放置相應位置上。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.007