单自由度线性移载硬币抓取执行机构

这套抓取执行机构的核心应用场景，面向桌面级小型物料分拣、零散硬质圆片类工件的定点移载作业，尤其适配硬币、小型金属圆垫片、纽扣电池这类薄型硬质圆形工件的短距离转运需求，可集成到桌面分拣实训台、小型物料分类装置、自助设备内部的零散币类整理单元中，替代人工完成重复的拾取-移位-放料动作。整套机构的运动逻辑被简化为单方向线性往复，没有多轴联动的复杂轨迹规划需求，执行端的动作完全围绕“从取料位收集工件、沿直线导轨移动到放料位、释放工件后复位”的循环设计，大幅降低了控制逻辑的复杂度，也减少了多关节结构带来的累计装配误差。

从结构设计逻辑来看，执行端的铲斗参考了传统蒸汽铲的铲斗构型，铲斗边缘做了薄化倒角处理，拾取工件时可以顺利插入工件与承载平面的缝隙中，不需要额外的抬升机构就能将薄型圆片工件铲入斗内，斗体两侧设置有限位挡边，避免线性移动过程中工件从侧边滑落。整个支撑框架采用1010系列工业铝型材搭建，型材的标准槽口可以直接适配市面通用的T型螺栓、滑块螺母，不需要额外定制连接支架，后期调整导轨安装位置、增减传感器安装位时，只需要松开螺栓就能重新调整固定位置，框架的拼接精度依靠铝型材端面的直角连接件保证，组装后整体框架的平面度可以控制在0.2mm每米范围内，足够满足桌面级小型机构的运行精度要求。

驱动部分选用MG90S型号的微型伺服作为铲斗翻转的动力源，负责铲斗拾取工件后的抬升、放料时的翻转动作，伺服的输出角度设置为180度，刚好覆盖铲斗从水平铲取到倾斜放料的动作行程，不需要额外设置限位开关做硬限位，依靠伺服的角度限位就能避免动作超程。线性移动方向的传动采用模数0.5的360度控制齿轮配合齿条实现，齿轮安装在移动滑台的底部，齿条沿铝型材框架的长度方向平行固定，齿轮齿条的啮合间隙控制在0.1mm左右，既不会因为间隙过大出现移动卡顿，也不会因为啮合过紧增大运行阻力，移动行程可以根据实际安装场景调整齿条长度来适配，常规配置下的有效移载行程为200mm，足够覆盖桌面级分拣场景的取放料位间距需求。

安装边界方面，整套机构的整体外轮廓尺寸控制在长260mm、宽85mm、高110mm范围内，底部框架预留了4个M4的安装孔位，孔位间距为220mm*60mm，可以直接固定在铝型材工作台面、亚克力实训台板或者设备内部的安装支架上，不需要额外设计转接板。机构的运行负载经过校核，单趟最多可以承载15枚一元硬币的重量，移动速度最高可以达到100mm/s，铲斗翻转动作的完成时间控制在0.3s以内，连续运行1000次循环后的重复定位误差不超过0.5mm，完全可以满足小型零散工件的移载精度要求。控制层面预留了标准的舵机接口和步进电机驱动接口，可以直接对接arduino开源控制板，只需要编写简单的往复运动逻辑就能实现自动运行，也可以外接光电传感器，在取料位检测到工件后再触发抓取动作，避免空行程运行。

在细节设计上，铲斗与伺服输出轴的连接采用D型轴配合紧定螺钉固定，不需要额外设计联轴器，装配时只需要将铲斗的连接孔对准伺服的D型输出轴，拧紧侧面的M3紧定螺钉就能完成固定，后期更换不同尺寸的铲斗时，只需要松开紧定螺钉就能快速拆换。线性移动的导向部分采用微型直线导轨，导轨固定在铝型材框架的上表面，滑台与导轨的滑块通过螺栓直接连接，导轨的预紧力调整到适中档位，既保证移动过程无晃动，也不会因为预紧力过大导致驱动负载升高。所有走线都沿铝型材的槽口布置，通过线槽盖板固定，避免移动过程中线缆与运动部件发生剐蹭，整套机构的所有零部件都可以通过标准件渠道采购，不需要开模定制非标零件，组装难度低，适合实训教学、小型自动化项目快速搭建验证使用。