本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種機器人末端執(zhí)行器可重構(gòu)裝置。

背景技術(shù)：

由于零件種類和規(guī)格的不同，工業(yè)機器人在進行例如上下料、分揀等作業(yè)操作時，需要根據(jù)零件形狀和尺寸的不同，對機器人末端執(zhí)行器的夾持手爪和手指進行快速的、可重構(gòu)的替換。機器人可重構(gòu)末端執(zhí)行器是一套具有不同形狀和尺寸特征的機械模塊組成的，能以搭積木的方式通過機械模塊之間簡單、快速的組裝和拆卸來改變末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)，提高工業(yè)機器人作業(yè)的適應(yīng)性。

在目前研制的可替換末端執(zhí)行器，替換手爪的接口的結(jié)構(gòu)和尺寸不一致，降低了互換性；機械接口沒有定位設(shè)計，增加各接口間的連接調(diào)整時間；機械接口缺少自動鎖緊機構(gòu)，降低了接口間連接的可靠性。上述問題的存在，直接影響了可重構(gòu)末端執(zhí)行器的靈活性、可靠性和實用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種機器人末端執(zhí)行器可重構(gòu)裝置。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、末端執(zhí)行器可重構(gòu)且靈活可靠、適用范圍廣。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種機器人末端執(zhí)行器可重構(gòu)裝置，包括連接主盤、工具副盤、可換工具手爪、可換工具手指及工具副盤機架，其中工具副盤放置在工具副盤機架上，所述可換工具手爪與工具副盤可拆卸連接，所述可換工具手指與可換工具手爪可拆卸連接，所述連接主盤連接在機器人執(zhí)行末端、可與工具副盤連接，通過可換工具手爪和可換工具手指的重構(gòu)，實現(xiàn)不同規(guī)格及形狀的零件夾取。

所述連接主盤包括主盤體、定位銷、鎖緊鋼球、氣動連桿、鎖緊盤及連接盤，其中主盤體和連接盤均為中空結(jié)構(gòu)、且相互連接，所述連接盤的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個與外壁連通的球形槽，所述氣動連桿的一端與容置于主盤體腔體內(nèi)的活塞連接，另一端與容置于連接盤腔體內(nèi)的鎖緊盤連接，所述鎖緊鋼球為多個、分別容置于所述連接盤內(nèi)部的球形槽內(nèi)，所述鎖緊鋼球通過鎖緊盤的推動，可部分伸出連接盤的外側(cè)，所述定位銷設(shè)置于主盤體的下端面上、且至少為兩個。

所述主盤體上設(shè)有単相回路氣密通道，用于通氣推動所述活塞向下運動，從而推動鎖緊盤向下運動。

所述鎖緊盤的外圓周上沿周向設(shè)有多個V型槽，分別用于鎖緊多個鎖緊鋼球。

所述鎖緊盤上的V型槽為90度槽，所述鎖緊盤的端部具有錐度。

所述主盤體上設(shè)有氣動控制模塊，所述氣動控制模塊用于控制連接主盤和工具副盤的連接鎖緊及控制氣體流向、流量狀態(tài)，實現(xiàn)對工具手指的夾緊和松開控制。

所述工具副盤包括工具盤體、連接端及剛性密封圈，其中工具盤體的下端與連接端連接，所述連接端用于與所述可換工具手爪連接，所述工具盤體的上端設(shè)有圓形凹槽，所述圓形凹槽的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形槽，所述剛性密封圈容置于該環(huán)形槽內(nèi)，用于與連接主盤連接。

所述剛性密封圈上設(shè)有密封孔，用于將連接主盤和工具副盤內(nèi)的氣體通道連通。

所述工具副盤機架的上端設(shè)有多個用于放置工具副盤的工位，每個工位上設(shè)有用于固定工具副盤的一個或兩個旋轉(zhuǎn)氣缸，所述工具副盤機架的底部設(shè)有地腳螺栓。

所述可換工具手爪包括短軸類零件工具手爪、長軸類零件工具手爪、環(huán)形類零件工具手爪及非規(guī)則形狀類零件工具手爪。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：

1.本發(fā)明公開的一種機器人末端執(zhí)行器可重構(gòu)裝置，所有主要部件中軸線重合，外框尺寸采用與機器人第六關(guān)節(jié)相同的圓盤結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、慣量小。

2.本發(fā)明通過自動、快速替換工具副盤，可實現(xiàn)多種類型零件夾取替換。同時，通過氣體單向回路，氣動連桿和鋼球所在的90°V型槽實現(xiàn)自鎖功能，在氣動控制模塊失效、氣壓泄露不足時，保證連接主盤和工具副盤仍鎖緊連接，防止工具副盤和工具手爪在機器人工作過程中脫落；同時，鋼球運動機構(gòu)的無彈簧設(shè)計，又能實現(xiàn)連接主盤和工具副盤可靠脫離。

3.本發(fā)明中連接主盤和工具副盤連接，采用止口、定位銷的法蘭設(shè)計，使連接準確快速；可換工具手指與工具手爪通過凹槽三面定位、螺釘手動連接固定，實現(xiàn)四個種類、不同尺寸規(guī)格零件的快速夾取替換。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的連接主盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的連接主盤的剖視圖；

圖5為圖4中的A處放大圖；

圖6為本發(fā)明的工具副盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的工具副盤的軸測圖；

圖8為本發(fā)明的工具副盤機架的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1為連接主盤，2為工具副盤，3為可換工具手爪，4為可換工具手指，5為工具副盤機架，6為機器人第六關(guān)節(jié)腕口，7為連接法蘭I，8為連接法蘭II，9為旋轉(zhuǎn)氣缸，10為地腳螺栓，11為主盤體，12為定位銷，13為鎖緊鋼球，14為氣動控制模塊，15為氣動連桿，16為鎖緊盤，17為連接盤，21為工具盤體，22為連接端，23為剛性密封圈，31為短軸類零件工具手爪，32為長軸類零件工具手爪，33為環(huán)形類零件工具手爪，34為非規(guī)則形狀類零件工具手爪。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

如圖1所示，一種機器人末端執(zhí)行器可重構(gòu)裝置，包括連接主盤1、工具副盤2、可換工具手爪3、可換工具手指4及工具副盤機架5，其中工具副盤2放置在工具副盤機架5上，所述可換工具手爪3與工具副盤2可拆卸連接，所述可換工具手指4與可換工具手爪3可拆卸連接，所述連接主盤1的止口端通過連接法蘭I7連接在機器人第六關(guān)節(jié)腕口上，通過機器人的驅(qū)動使連接主盤1與工具副盤2連接，通過可換工具手爪3和可換工具手指4的重構(gòu)，實現(xiàn)不同規(guī)格及形狀的零件夾取。

所述可換工具手爪3包括短軸類零件工具手爪31、長軸類零件工具手爪32、環(huán)形類零件工具手爪33及非規(guī)則形狀類零件工具手爪34。

如圖2-4所示，所述連接主盤1包括主盤體11、定位銷12、鎖緊鋼球13、氣動連桿15、鎖緊盤16及連接盤17，其中主盤體11和連接盤17均為中空結(jié)構(gòu)、且相互連接，所述連接盤17的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個與外壁連通的球形槽，所述氣動連桿15的一端與容置于主盤體11腔體內(nèi)的活塞連接，另一端與容置于連接盤17腔體內(nèi)的鎖緊盤16連接，所述鎖緊鋼球13為多個、分別容置于所述連接盤17內(nèi)部的球形槽內(nèi)，所述鎖緊鋼球13通過鎖緊盤16的推動，可部分伸出連接盤17的外側(cè)。所述定位銷12設(shè)置于主盤體11的下端面上、且至少為兩個。

所述主盤體11上設(shè)有単相回路氣密通道，用于通氣推動所述活塞向下運動，從而推動鎖緊盤16向下運動。所述鎖緊盤16的外圓周上沿周向設(shè)有多個V型槽，分別用于鎖緊多個鎖緊鋼球13。

如圖5所示，所述鎖緊盤16上的V型槽的角度α為90度，所述鎖緊盤16的端部具有錐度。

所述主盤體11上設(shè)有氣動控制模塊14，所述氣動控制模塊14用于控制連接主盤1和工具副盤2的連接鎖緊及控制氣體流向、流量狀態(tài)，實現(xiàn)對工具手指的夾緊和松開控制。

如圖6-7所示，所述工具副盤2包括工具盤體21、連接端22及剛性密封圈23，其中工具盤體21的下端與連接端22連接，所述連接端22用于與所述可換工具手爪3連接，所述工具盤體21的上端設(shè)有圓形凹槽，所述圓形凹槽的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形槽，所述剛性密封圈23容置于該環(huán)形槽內(nèi)，用于與連接主盤1連接。通過主盤體止口和兩個定位銷實現(xiàn)與工具副盤2的定位、通過鎖緊鋼球13和氣動控制模塊4實現(xiàn)與工具副盤2的連接鎖緊與松開。

所述剛性密封圈23上設(shè)有密封孔，用于將連接主盤1和工具副盤2內(nèi)的氣體通道連通。

如圖8所示，所述工具副盤機架5的上端設(shè)有多個用于放置工具副盤2的工位，每個工位上設(shè)有用于固定工具副盤2的一個或兩個旋轉(zhuǎn)氣缸9，所述工具副盤機架5的底部設(shè)有地腳螺栓10。

本發(fā)明的一實施例中，所述工具副盤機架5上設(shè)有四個工具副盤2，每個工具副盤2通過對稱設(shè)置的兩個旋轉(zhuǎn)氣缸9固定。四個工具副盤2的下端分別通過四個連接法蘭8和螺栓安裝短軸類零件工具手爪31、長軸類零件工具手爪32、環(huán)形類零件工具手爪33、非規(guī)則形狀類零件工具手爪等4種類型工具手爪；最后根據(jù)當前作業(yè)需要，工具手指和工具手爪通過凹槽三面定位、螺釘手動連接固定，將不同尺寸規(guī)格的工具手指通過螺栓連接到可換工具手爪3上，同種零件不同尺寸規(guī)格的快速夾取替換。

所述工具副盤機架5主要由3根40X40X1000mm鋁型材1根40X80X1000鋁型材和多組旋轉(zhuǎn)壓緊氣缸、多套地腳螺栓組成。首先將機架通過膨脹螺栓固定在地面上，然后將工具副盤2固定在機架上。

以上部件安裝完成后，根據(jù)機器人夾取零件指令，如果夾取短軸類零件，首先機器人運動到工具副盤機架5的短軸類工具副盤正上方；然后機器人向下運動使主盤體11通過定位銷12插入工具副盤2；同時氣動控制模塊14的三位五通電磁閥工作，氣體通過單向流通通道，將鎖緊鋼球13壓入到V型環(huán)槽中，并且將剛性密封圈壓緊，觸發(fā)氣動連桿處的接近開關(guān)，確認連接主盤1和工具副盤2連接鎖緊；然后機器人向上運動，將短軸類工具副盤提出工具副盤機架5，同時工具副盤機架5的固定法蘭處的接近開關(guān)觸發(fā)，確認短軸類工具副盤脫離工具副盤機架5。

通過工具手爪和手指的可重構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)一臺機器人對四個種類、不同尺寸規(guī)格零件的快速夾取替換。所述工具副盤機架5實現(xiàn)工具副盤2的擺放與定位作用，并通過旋轉(zhuǎn)壓緊氣缸及接近開關(guān)，檢測確定工具副盤2已被機器人抓取與放下。

綜上所述，所述連接主盤1的定位銷12和鎖緊鋼球13，工具副盤的剛性密封圈及氣動控制模塊共同實現(xiàn)連接主盤1與工具副盤2快速地、自動地、可靠地連接與脫離，同時實現(xiàn)工具手指的夾緊和松開控制。所述連接主盤定位銷前端采用1∶20錐度，通過螺紋固定在主盤體上，主盤體固定2個錐銷，可實現(xiàn)雙錐面鎖緊，保證主盤和副盤間的快速定位；所述連接主盤和工具副盤上開有氣體單向流通的通道，所述氣動控制模塊帶有三位五通電磁閥使氣體通過單向流通通道，所述連接主盤的鎖緊鋼球通過氣動控制模塊將主盤和副盤連接鎖緊，并且鎖緊鋼球通過90°V型槽和盤體中間氣動連桿可實現(xiàn)自鎖功能，在氣動控制模塊失效、氣壓泄露不足時，保證主盤和副盤仍鎖緊連接，防止副盤和手爪在機器人工作過程中脫落，同時鋼球運動機構(gòu)的無彈簧設(shè)計，又能實現(xiàn)連接主盤和工具副盤可靠脫離，所述剛性密封圈是當連接主盤和工具副盤連接后，主盤體氣體通過密封圈的密封孔進入工具盤體，使氣體從主盤體進入工具盤中無泄露現(xiàn)象，以保證鋼球鎖緊的氣密性；所述氣動控制模塊控制氣體流向、流量狀態(tài)，實現(xiàn)對工具手指的夾緊和松開控制。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進、擴展等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。