CN106426287A - 一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置 - Google Patents

一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置 Download PDF

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刘志峰
王冰
张伯华
张涛
陶文秀
杨聪彬
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

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Abstract

一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置，该装置通过外部控制实现末端执行器的旋转与摆动方向有无柔性，并通过调节螺钉来调节柔性的大小。工业机器人与末端执行器通过柔性末端连接装置连接当通过外部气阀控制气动卡盘夹紧时，球形连杆末端被卡爪定心固定，此时末端执行器连接法兰为固定状态，与外壳之间不存在相对运动。末端执行器连接法兰实现绕定点的转动，在执行抓取、码垛以及塞钉放料等工作时，由于零件位置、料仓位置或孔心位置偏差，若采用刚性末端连接，强行工作会导致零部件损坏甚至发生危险，此时采用柔性末端连接，可避免问题的发生。当机器人手臂加减速运动或快速移动时，通过控制气阀来消除相对运动，使工作过程更加可靠。

Description

一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置
技术领域
该发明是一种应用于工业机器人与末端执行器连接用的装置，属于工业机器人技术领域。
背景技术
工业机器人通常需要与末端执行器配合来进行工作，通常的连接方式为刚性螺接，当执行抓取、码垛以及塞钉放料等工作时，需要关节具有一定的柔性来免位姿误差带来的问题。当机器人手臂加减速运动时又需要减小关节柔性以避免末端执行器在运动过程中产生过大的摇摆。
发明内容
该发明的目的是提供应用于工业机器人的末端连接装置，该装置可通过外部控制实现末端执行器的旋转与摆动方向有无柔性，并可通过调节螺钉来调节柔性的大小。
本发明采用的技术方案为一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置，工业机器人(1)与末端执行器(3)通过柔性末端连接装置(2)连接，柔性末端连接装置(2)包括末端执行器连接法兰(201)、球头连杆(202)、球形凸起圆盘(203)、凹球支座下部(204)、凹球支座上部(205)、气动卡盘(206)、球滚道支座(207)、钢球(208)、弹簧组件(209)、调节螺钉(210)、外壳(211)。
气动卡盘(206)固定在外壳(211)上，球形连杆(202)与末端执行器连接法兰(201)固定连接，球形凸起圆盘(203)固定在球头连杆(202)上，球头连杆(202)的球形部分安装在球槽支座下部(204)与球槽支座上部(205)所构成的空腔内，其伸出端插入在气动卡盘(206)的卡爪中心，球滚道支座(207)与外壳固定连接，钢球(208)及弹簧组件(209)放置在球滚道支座(207)的内腔中，调节螺钉(210)由球滚道支座(207)的外部螺纹孔旋入并顶紧弹簧组件(209)。该装置组合好后，外壳(211)上方与工业机器人手腕连接，末端执行器连接法兰(201)与末端执行器(3)连接即可。
与现有产品技术相比，本发明具有如下特点：
1.相比于现有产品主要利用弹簧悬挂法兰盘结构各向受力不均的缺点以及圆周方向布置弹簧只能实现单轴旋转的缺点，本发明利用弹簧、钢球、球形凸起之间的接触滚动来实现机构的各方向摆动运动，使挤压力更加平稳，各钢球与球形凸起之间都能保持接触状态。
2.相比于现有产品不能在工作状态下控制柔性与刚性状态切换的缺点，本发明利用气动卡盘可实现装置在工作过程中的柔性与刚性状态切换，且运动构件可以可靠地定心回正，使功能更加强大。
附图说明
图1：柔性末端连接装置的介绍。
图2：柔性末端连接装置的立体结构图。
图3：柔性末端连接装置的内部结构图。
图4：柔性末端连接装置的内部剖视图。
图中：1、工业机器人，2、柔性末端连接装置，3、末端执行器，201、末端执行器连接法兰，202、球头连杆，203、球形凸起圆盘，204、球槽支座下部，205、球槽支座上部，206、气动卡盘，207、球滚道支座，208、钢球，209、弹簧组件，210、调节螺钉，211、外壳
具体实施方式
当通过外部气阀控制气动卡盘(206)夹紧时，球形连杆末端被卡爪定心固定，此时末端执行器连接法兰(201)为固定状态，与外壳(211)之间不存在相对运动。当控制气动卡盘(206)的卡爪松开时，球头连杆(202)可绕球槽支座下部(204)与球槽支座上部(205)所构成的球形腔旋转，此时末端执行器连接法兰(201)可实现绕球头连杆(202)的球心做任意方向旋转。旋转时与球头连杆(202)固定连接的球形凸起圆盘(203)同步运动，会将钢球(208)压入球滚道支座(207)的滚道内，同时弹簧组件(209)被钢球(208)压缩，当外力消除后，弹簧组件(209)释放弹力，将球形凸起圆盘(203)弹回至初始状态，球形凸起圆盘(203)同时带动球头连杆(202)及末端执行器连接法兰(201)都恢复至初始状态。通过调节螺钉(210)旋入的深度，可调节弹簧组件(209)的弹力，控制该装置的柔性大小。
采用上述技术方案，可使末端执行器连接法兰实现绕定点的转动，在执行抓取、码垛以及塞钉放料等工作时，由于零件位置、料仓位置或孔心位置偏差，若采用刚性末端连接，强行工作会导致零部件损坏甚至发生危险，此时采用柔性末端连接，可避免问题的发生。当机器人手臂加减速运动或快速移动时，通过控制气阀来消除相对运动，使工作过程更加可靠。

Claims (2)

1.一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置，工业机器人(1)与末端执行器(3)通过柔性末端连接装置(2)连接，其特征在于：柔性末端连接装置(2)包括末端执行器连接法兰(201)、球头连杆(202)、球形凸起圆盘(203)、凹球支座下部(204)、凹球支座上部(205)、气动卡盘(206)、球滚道支座(207)、钢球(208)、弹簧组件(209)、调节螺钉(210)、外壳(211)；
气动卡盘(206)固定在外壳(211)上，球形连杆(202)与末端执行器连接法兰(201)固定连接，球形凸起圆盘(203)固定在球头连杆(202)上，球头连杆(202)的球形部分安装在球槽支座下部(204)与球槽支座上部(205)所构成的空腔内，其伸出端插入在气动卡盘(206)的卡爪中心，球滚道支座(207)与外壳固定连接，钢球(208)及弹簧组件(209)放置在球滚道支座(207)的内腔中，调节螺钉(210)由球滚道支座(207)的外部螺纹孔旋入并顶紧弹簧组件(209)；该装置组合好后，外壳(211)上方与工业机器人手腕连接，末端执行器连接法兰(201)与末端执行器(3)连接即可。
2.根据权利要求1所述的一种应用于工业机器人的柔性末端连接装置，其特征在于：当通过外部气阀控制气动卡盘(206)夹紧时，球形连杆末端被卡爪定心固定，此时末端执行器连接法兰(201)为固定状态，与外壳(211)之间不存在相对运动；当控制气动卡盘(206)的卡爪松开时，球头连杆(202)可绕球槽支座下部(204)与球槽支座上部(205)所构成的球形腔旋转，此时末端执行器连接法兰(201)可实现绕球头连杆(202)的球心做任意方向旋转；旋转时与球头连杆(202)固定连接的球形凸起圆盘(203)同步运动，会将钢球(208)压入球滚道支座(207)的滚道内，同时弹簧组件(209)被钢球(208)压缩，当外力消除后，弹簧组件(209)释放弹力，将球形凸起圆盘(203)弹回至初始状态，球形凸起圆盘(203)同时带动球头连杆(202)及末端执行器连接法兰(201)都恢复至初始状态；通过调节螺钉(210)旋入的深度，可调节弹簧组件(209)的弹力，控制该装置的柔性大小。
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