CN108453771A - 一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，并公开了一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，包括机架以及导轨组、滑块组、液压缸组、抓取组件、连接法兰、减速器、电机和姿态调整架，所述导轨组包括第一导轨、第二导轨和第三导轨，三者均水平设置，并且第一导轨与第三导轨平行，所述第二导轨垂直于所述第一导轨；所述滑块组包括第一滑块、第二滑块和第三滑块，所述第二滑块上固定安装连接法兰；所述液压缸组包括第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸；所述抓取组件并排设置有两组，每组所述抓取组件均包括两个抓取单元，每个所述抓取单元均包括抓取液压缸和手爪；所述姿态调整架上设置有多个销孔。本发明可实现对不同位姿、不同尺寸的被抓取对象的灵活可靠抓取。

Description

一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体地，涉及一种机器人末端执行机构。

背景技术

末端执行机构是机器人与对象直接接触并进行作业的装置，它对提高机器人的工作效率、扩大应用范围有着重要的作用。对机器人而言，面对不同位姿、不同尺寸的对象，如何提高末端执行机构对对象轮廓尺寸的适应性，改善抓取精度和夹持力，实现对对象的灵活抓取，是评价机器人末端执行机构工作能力的重要指标，也是机器人末端执行机构的设计难点。

一般而言，被抓取对象的位姿与尺寸各不相同，然而，传统的机器人末端执行机构不能灵活调节位姿与手爪位置，难以适应多样化的对象，导致现有机器人末端执行机构适用范围小，抓取精度低，工作效率低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可灵活调节位姿与手爪位置的机器人末端执行机构，实现对不同位姿、不同尺寸被抓取对象的灵活可靠抓取，抓取精度高。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，包括机架以及共同安装在所述机架上的导轨组、滑块组、液压缸组、抓取组件、连接法兰、减速器、电机和姿态调整架，其中，

所述导轨组包括第一导轨、第二导轨和第三导轨，三者均水平设置，并且所述第一导轨与第三导轨平行，所述第二导轨垂直于所述第一导轨；

所述滑块组包括第一滑块、第二滑块和第三滑块，并且所述第一滑块、第二滑块和第三滑块分别安装在所述第一导轨、第二导轨和第三导轨上，所述第二滑块上固定安装所述连接法兰；

所述减速器的输入轴与所述电机连接，所述减速器的输出轴与所述连接法兰连接，以用于驱动所述连接法兰转动；

所述电机和减速器均固定安装在安装座上；

所述姿态调整架安装在所述安装座上；

所述液压缸组包括第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸，所述第一液压缸的缸体、第二液压缸的缸体和第三液压缸的缸体均安装在所述机架上，所述第一液压缸的液压杆、第二液压缸的液压杆和第三液压缸的液压杆分别连接所述第一滑块、第二滑块和第三滑块，以分别带动所述第一滑块、第二滑块和第三滑块滑动；

所述抓取组件并排设置有两组，每组所述抓取组件均包括两个抓取单元，并且这两个抓取单元左右对称设置，以用于共同配合抓取对象，每个所述抓取单元均包括抓取液压缸和手爪，其中，所述抓取液压缸的缸体安装在所述机架上，所述抓取液压缸的液压杆通过第一铰轴铰接所述手爪的一端，所述手爪的另一端通过第二铰轴铰接在所述机架上，所述第一铰轴和第二铰轴平行；

所述姿态调整架上设置有多个相互平行的销孔，以用于与机器人末端连接，并且所述销孔的中心线与所述减速器的输出轴的中心线垂直。

优选地，所述抓取液压缸的液压杆与所述第二导轨平行。

优选地，每个所述手爪上均安装有力觉传感器。

优选地，所述机架上还安装有蜂鸣器和指示灯，当对象在各手爪的任一位置生产的作用力超过设定的安全阈值时，停止抓取任务，并通过指示灯与蜂鸣器报警。

优选地，所述销孔的中心线平行于所述第一导轨。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明通过各构件之间的配合，可以灵活调节手爪沿与导轨平行的平面移动，以及在与导轨平行的平面内旋转，还可以通过机器人的运动实现手爪绕销孔中心线的旋转，并可通过调节抓取液压缸的液压杆的伸出长度来调整手爪的位置，实现对不同位姿、不同尺寸的被抓取对象的灵活可靠抓取。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明的后视图；

图5～图7是本发明在不同视角下的三维结构示意图；

图8是本发明的分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图8，一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，包括机架7以及共同安装在所述机架7上的导轨组、滑块组、液压缸组、抓取组件、连接法兰24、减速器23、电机和姿态调整架22，其中，

所述导轨组包括第一导轨1、第二导轨2和第三导轨3，三者均水平设置，并且所述第一导轨1与第三导轨3平行，所述第二导轨2垂直于所述第一导轨1；

所述滑块组包括第一滑块4、第二滑块5和第三滑块6，并且所述第一滑块4、第二滑块5和第三滑块6分别安装在所述第一导轨1、第二导轨2和第三导轨3上，所述第二滑块5上固定安装所述连接法兰24；

所述减速器23的输入轴与所述电机连接，所述减速器23的输出轴与所述连接法兰24连接，以用于驱动所述连接法兰24转动；

所述电机和减速器23均固定安装在安装座上；

所述姿态调整架22安装在所述安装座上；

所述液压缸组包括第一液压缸16、第二液压缸17和第三液压缸18，所述第一液压缸16的缸体、第二液压缸17的缸体和第三液压缸18的缸体均安装在所述机架7上，所述第一液压缸16的液压杆、第二液压缸17的液压杆和第三液压缸18的液压杆分别连接所述第一滑块4、第二滑块5和第三滑块6，以分别带动所述第一滑块4、第二滑块5和第三滑块6滑动；

所述抓取组件并排设置有两组，每组所述抓取组件均包括两个抓取单元，并且这两个抓取单元左右对称设置，以用于共同配合抓取对象，每个所述抓取单元均包括抓取液压缸和手爪，其中，所述抓取液压缸的缸体安装在所述机架7上，所述抓取液压缸的液压杆通过第一铰轴铰接所述手爪的一端，所述手爪的另一端通过第二铰轴铰接在所述机架7上，所述第一铰轴和第二铰轴平行；

所述姿态调整架22上设置有多个相互平行的销孔，以用于与机器人末端连接，并且所述销孔的中心线与所述减速器23的输出轴的中心线垂直。

进一步，所述抓取液压缸的液压杆与所述第二导轨2平行。

进一步，每个所述手爪上均安装有力觉传感器。

进一步，所述机架7上还安装有蜂鸣器和指示灯，当对象体在各手爪的任一位置生产的作用力超过设定的安全阈值时，停止抓取任务，并通过指示灯与蜂鸣器报警。

进一步，所述销孔的中心线平行于所述第一导轨1。

进一步，还包括与所述第二液压缸并排设置的第四液压缸，所述第四液压缸缸体安装在所述机架7上，其液压杆连接所述第二滑块5，以用于与所述第二液压缸共同推动所述第二滑块5移动。

本发明的姿态调整架22与安装座的外壳通过螺栓连接，减速器23通过连接法兰24与第二滑块5连接，当电机驱动减速器23转动时，减速器23带动第二滑块5转动，进而带动整个末端执行机构在与导轨平行的平面内转动。

当被抓取对象与目标位姿有偏差，使用本发明的末端执行机构，通过第一导轨1、第二导轨2、第三导轨3、第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6与第一液压缸16、第二液压缸17、第三液压缸19、第四液压缸18的工作，通过减速器电机组件23与第二滑块5上的连接法兰24旋转末端执行机构姿态，使末端执行机构与目标位姿重合。然后根据对象的轮廓尺寸，分别调节第一抓取液压缸12、第二抓取液压缸13、第三抓取液压缸14与第四抓取液压缸15到所需伸缩量，使第一手爪8、第二手爪9、第三手爪10与第四手爪11适应对象，进而夹紧抓取。

姿态调整架上设置的第一销孔20与第二销孔21与机器人末端连接，形成完整的机器人操作系统，这样就可以由机器人本体通过位姿变化来调节整个末端执行机构绕与销孔中心线平行的直线转动，以此方式，灵活调整末端执行机构的空间位姿，以便于抓取对象。

由于对象的多样化，为保证末端执行机构工作的安全性，在第一手爪8、第二手爪9、第三手爪10与第四手爪11处分别安装力觉传感器，当抓取对象在第一手爪8、第二手爪9、第三手爪10与第四手爪11任一位置生产的作用力超过设定的安全阈值时，停止抓取任务，并通过指示灯与蜂鸣器产生报警信号。

本发明结构巧妙合理、降低工人劳动强度、提高安全系数、定位准确、位姿调节灵活，可稳定安全夹持不同位姿与不同轮廓尺寸的对象，应用范围广。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，包括机架以及共同安装在所述机架上的导轨组、滑块组、液压缸组、抓取组件、连接法兰、减速器、电机和姿态调整架，其中，

所述导轨组包括第一导轨、第二导轨和第三导轨，三者均水平设置，并且所述第一导轨与第三导轨平行，所述第二导轨垂直于所述第一导轨；

所述滑块组包括第一滑块、第二滑块和第三滑块，并且所述第一滑块、第二滑块和第三滑块分别安装在所述第一导轨、第二导轨和第三导轨上，所述第二滑块上固定安装所述连接法兰；

所述减速器的输入轴与所述电机连接，所述减速器的输出轴与所述连接法兰连接，以用于驱动所述连接法兰转动；

所述电机和减速器均固定安装在安装座上；

所述姿态调整架安装在所述安装座上；

所述液压缸组包括第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸，所述第一液压缸的缸体、第二液压缸的缸体和第三液压缸的缸体均安装在所述机架上，所述第一液压缸的液压杆、第二液压缸的液压杆和第三液压缸的液压杆分别连接所述第一滑块、第二滑块和第三滑块，以分别带动所述第一滑块、第二滑块和第三滑块滑动；

所述抓取组件并排设置有两组，每组所述抓取组件均包括两个抓取单元，并且这两个抓取单元左右对称设置，以用于共同配合抓取对象，每个所述抓取单元均包括抓取液压缸和手爪，其中，所述抓取液压缸的缸体安装在所述机架上，所述抓取液压缸的液压杆通过第一铰轴铰接所述手爪的一端，所述手爪的另一端通过第二铰轴铰接在所述机架上，所述第一铰轴和第二铰轴平行；

所述姿态调整架上设置有多个相互平行的销孔，以用于与机器人末端连接，并且所述销孔的中心线与所述减速器的输出轴的中心线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，所述抓取液压缸的液压杆与所述第二导轨平行。

3.根据权利要求1所述的一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，每个所述手爪上均安装有力觉传感器。

4.根据权利要求3所述的一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，所述机架上还安装有蜂鸣器和指示灯，当对象在各手爪的任一位置生产的作用力超过设定的安全阈值时，停止抓取任务，并通过指示灯与蜂鸣器报警。

5.根据权利要求1所述的一种可灵活调节位姿的机器人末端执行机构，其特征在于，所述销孔的中心线平行于所述第一导轨。