CN109648595A - 一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置 - Google Patents

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CN109648595A CN201910031728.3A CN201910031728A CN109648595A CN 109648595 A CN109648595 A CN 109648595A CN 201910031728 A CN201910031728 A CN 201910031728A CN 109648595 A CN109648595 A CN 109648595A
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庄志炜
廖文和
张霖
李波
崔光裕
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Abstract

本发明实施例公开了一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置,涉及航空制造领域,能够缓减舱段支架零件装配时抓取难、零件定位不准确、制孔时薄壁类钣金零件易变形的问题。本发明包括:快换装置、柔性连接装置、平行背光源、横向夹紧机构和翻边压紧机构,所述快换装置由末端法兰盘、快换器固定端、能源模块固定端、能源模块工具端、快换器工具端和中间法兰盘组成;末端法兰盘连接工业机器人末端和快换器固定端;中间法兰盘连接T型架和快换器工具端;所述平行背光源安装在平行气缸底部;所述横向夹紧机构由平行气缸、L型连接块和夹紧块组成;所述翻边压紧机构由滑台气缸和压紧块组成,并固定在夹紧块侧面。本发明适用于大型薄壁舱段装配。

Description

一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置
技术领域
本发明涉及航空制造领域,尤其涉及一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置。
背景技术
随着我国航空产业的发展,大型薄壁舱段装配在高质量、高效率等方面有了新的要求。舱段内壁支架零件种类众多,形状复杂,且大小不一,传统的舱段支架零件装配采用手工划线装配,舱段直径小,工人操作空间小,划线装配已经难以满足舱段装配中对效率和精度的要求。为此,国内的航空制造领域在经过几轮产业升级后,通过大规模应用工业机器人,在一定程度上实现了自动化。
通过采用自动抓取系统与自动钻铆系统进行舱段内壁零件装配,是大型薄壁舱段装配领域的发展趋势。但是,目前抓取支架零件采用的机械抓手功能单一,每个机械抓手只能抓取几类零件。在需要装配十几种支架零件时,机器人末端需要更换不同的机械抓手,因此装配效率较低,且设计制造多种机械抓手成本很高。
另外,在抓取过程中,容易出现零件位置错动,在抓取零件后无法知道零件的准确位姿,因此机器人无法精确地将支架零件贴合到舱段内壁指定位置上,严重影响装配质量,甚至无法进行制孔装配。
综上所述,目前大规模应用在航空制造领域的工业机器人,其所采用的常规的机械抓手已经无法满足需求,从而限制了航空制造领域中自动化程度的进一步提高。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置,缓减舱段支架零件装配时抓取难、零件定位不准确、制孔时薄壁类钣金零件易变形的问题。
为达到上述目的,本发明的实施例采用一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置,所述末端柔性机械抓取装置由快换装置、柔性连接装置、平行背光源、横向夹紧机构和翻边压紧机构组成;
所述快换装置由末端法兰盘(1)、快换器固定端(2)、能源模块固定端(3)、能源模块工具端(4)、快换器工具端(5)和中间法兰盘(6)组成;末端法兰盘(1)连接工业机器人末端和快换器固定端(2);中间法兰盘(6)连接T型架(7)和快换器工具端(5);能源模块固定端(3)与快换器固定端(2)相连接;能源模块工具端(4)与快换器工具端(5)相连接;
所述横向夹紧机构由平行气缸(16)、两个L型连接块(18)和两个夹紧块(21)组成;平行气缸(16)固定于箱体(10)底面;两个夹紧块(21)通过两个L型连接块(18)分别与平行气缸(16)两端相连;
所述翻边压紧机构由固定支架(19)、滑台气缸(20)和压紧块(22)组成;滑台气缸(20)通过固定支架(19)与L型连接块(18)固连;压紧块(22)通过螺钉固定于滑台气缸(20)的滑块上;
所述柔性连接装置由T型架(7)、C型架(11)、光电传感器(13)、连接块(8)、限位块(12)、箱体(10)、矩形弹簧(9)、挡光板(14)、第一导轨(23)、第二导轨(24)、制动器导轨(25)、第二滑块(26)、制动器固定端(27)和第一滑块(28)组成。
在本实施例中,所述快换装置由末端法兰盘、快换器、能源模块和中间法兰盘组成,末端法兰盘连接工业机器人末端和快换器的固定端,中间法兰盘连接柔性连接装置的T型架和快换器的工具端;所述柔性连接装置包含T型架、C型架、连接块、限位块、箱体、导轨组件、导轨制动器、矩形弹簧和位置检测装置,箱体通过导轨组件与T型架连接,同时,通过连接块和矩形弹簧,使得箱体悬挂在T型架上,箱体可上下浮动,导轨制动器一端与箱体连接,另外一端与T型架连接,导轨制动器通气后,可对箱体进行位置锁死;所述平行背光源通过两个连接板与箱体前后两面相连接;所述横向夹紧机构包含一个平行气缸、两个L型连接块和两个夹紧块,平行气缸固定于箱体底面,两个夹紧块通过两个L型连接块分别与平行气缸两端相连;所述翻边压紧机构由固定支架、滑台气缸和压紧块组成,滑台气缸通过固定支架与L型连接块相连,压紧块固定于滑台气缸的滑动端。
本实施例中,可抓取不同的钣金支架零件,通过更换不同的夹紧块和压紧块,可抓取更多种类的零件。本发明可在抓取工件后,由多功能自动钻铆机器人对钣金支架零件的翻边进行制孔和铆接。本发明可配合双目视觉系统,完成所抓取零件位姿的标定。
从而减少装配时末端抓手的频繁更换,提高了装配效率,降低了末端机械抓手的设计制造成本,降低了工人的劳动强度,保证了舱段内壁零件的装配质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置的主视图;
图2为本发明实施例提供的柔性连接装置分解结构示意图;
图3为本发明实施例提供的柔性连接装置的横向剖视图;
图4为本发明实施例提供的T型架轴测图;
图5为本发明实施例提供的C型架轴测图;
图6为本发明实施例提供的箱体轴侧图;
图7为本发明实施例提供的L型连接块轴测图;
图8为本发明实施例提供的夹紧块轴测图;
图9为本发明实施例提供的压紧块轴测图;
图10为本发明实施例提供的支架零件横向夹紧示意图;
图11为本发明实施例提供的支架零件翻边压紧示意图;
图中各标号分别表示:末端法兰盘1、快换器固定端2、能源模块固定端3、能源模块工具端4、快换器工具端5、中间法兰盘6、T型架7、连接块8、矩形弹簧9、箱体10、C型架11、限位块12、光电传感器13、挡光板14、连接板15、平行气缸16、平行背光源17、L型连接块18、固定支架19、滑台气缸20、夹紧块21、压紧块22、第一导轨23、第二导轨24、制动器导轨25、第二滑块26、制动器固定端27、第一滑块28、支架零件29、舱段壁30。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置,所述末端柔性机械抓取装置由快换装置、柔性连接装置、光源、横向夹紧机构和翻边压紧机构组成。
如图1所示,该柔性机械抓取装置的具体组件,包括:末端法兰盘1、快换器固定端2、能源模块固定端3、能源模块工具端4、快换器工具端5、中间法兰盘6、T型架7、连接块8、矩形弹簧9、箱体10、C型架11、限位块12、光电传感器13、挡光板14、连接板15、平行气缸16、平行背光源17、L型连接块18、固定支架19、滑台气缸20、夹紧块21、压紧块22、第一导轨23、第二导轨24、制动器导轨25、第二滑块26、制动器固定端27、第一滑块28。
如图1所示,所述快换装置由末端法兰盘1、快换器固定端2、能源模块固定端3、能源模块工具端4、快换器工具端5和中间法兰盘6组成。末端法兰盘1连接工业机器人末端和快换器固定端2。中间法兰盘6连接T型架7和快换器工具端5。能源模块固定端3与快换器固定端2相连接。能源模块工具端4与快换器工具端5相连接。
如图1所示,所述横向夹紧机构由平行气缸16、两个L型连接块18和两个夹紧块21组成。平行气缸16固定于箱体10底面。两个夹紧块21通过两个L型连接块18分别与平行气缸16两端相连。
如图1所示,所述翻边压紧机构由固定支架19、滑台气缸20和压紧块22组成。滑台气缸20通过固定支架19与L型连接块18固连。压紧块22通过螺钉固定于滑台气缸20的滑块上。
所述柔性连接装置由T型架7、C型架11、光电传感器13、连接块8、限位块12、箱体10、矩形弹簧9、挡光板14、第一导轨23、第二导轨24、制动器导轨25、第二滑块26、制动器固定端27和第一滑块28组成。
具体的,箱体10通过导轨组件与T型架7组成直线滑动机构。
所述导轨组件包括:第一导轨23、第一滑块28、第二导轨24、第二滑块26、制动器导轨25和制动器固定端27。
第一导轨23与箱体10前内壁通过螺钉固连。第二导轨24和制动器导轨25与箱体10后内壁通过螺钉固连。第二滑块26和制动器固定端27与T型架7的后表面通过螺钉固连。第一滑块28与T型架7的前表面面通过螺钉固连。
C型架11有两个,通过螺钉固连于T型架7的两端。光电传感器13通过螺钉固连于右端的C型架11的外侧。
连接块8有两个,通过螺钉固定在箱体10前后两侧。
矩形弹簧9总共有四个,矩形弹簧9的一端与连接块8通过销轴相连,另外一端与T型架7相连,使箱体10悬挂在T型架7上面,以便于箱体10沿着所述导轨组件上下移动。限位块12有两个,通过螺钉固连于箱体10左右两侧,挡光板14通过螺钉固连于箱体10右侧。
例如:如图2和图3所示,第一导轨23、第二导轨24、制动器导轨25分别与箱体10前后内壁以螺钉固连,第一滑块28、第二滑块26、制动器固定端27分别与T型架7前后两面以螺钉固连,C型架11有两个,通过螺钉固连于T型架7上部两侧,光电传感器13通过螺钉固连于右端的C型架11外侧,连接块8有两个,通过螺钉固定在箱体10前后两侧,矩形弹簧9总共有四个,矩形弹簧9一端与连接块8通过销轴相连,另外一端与T型架7相连,使箱体10悬挂在T型架7上面,当制动器固定端27不通气时,制动器导轨25被放开,箱体10可沿着导轨组件上下移动,此时末端机械手为柔性状态;当制动器固定端27通气时,制动器导轨25被锁死,箱体10与T型架7固定,此时末端机械手为刚性状态。限位块12有两个,通过螺钉固连于箱体10左右两侧,挡光板14通过螺钉固连于箱体10右侧。
在本实施例中,平行背光源17作为所述光源。如图1所示,平行背光源17通过两个连接板15,分别与箱体10的前后两面相连接。
在本实施例中,如图4所示的,T型架7侧视呈T形状结构设置,T型架7通过整体铣削而成。或者,T型架7侧视呈T形状结构设置,T型架7由顶板和腹板焊接而成。
以T型架7由顶板和腹板焊接而成为例来说:
T型架7的顶板,开设有一组用于与中间法兰盘6相连接的内螺纹孔和定位销孔,例如,在实际应用中,所述一组用于与中间法兰盘(6)相连接的内螺纹孔和定位销孔,包含六个内螺纹孔和两个定位销孔。T型架7的顶板,与第一导轨23、第二导轨24和制动器导轨25对应的位置,分别开设了三个方形注油孔,开设方形注油孔以便于给导轨上油润滑。
T型架7的顶板的侧面,开设了两组用于连接C型架11的内螺纹孔和定位销孔,其中,所述两组用于连接C型架(11)的内螺纹孔和定位销孔中,每组包含两个内螺纹孔和两个定位销孔。
T型架7的腹板开设了多组用于连接第一滑块28、第二滑块26和制动器固定端27的沉孔,例如:T型架(7)的腹板开设了三组用于连接第一滑块(28)、第二滑块(26)和制动器固定端(27)的沉孔,所述三组用于连接第一滑块(28)、第二滑块(26)和制动器固定端(27)的沉孔中,每组包含两个沉孔。
T型架7的腹板,开设了三组用于装配第一导轨23、第二导轨24和制动器导轨25的装配工艺孔,其中,所述三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔,每组包含两个装配工艺孔,装配工艺孔为呈直槽口形状的通孔。
在本实施例中,如图5所示,C型架11前视呈C形状结构设置。C型架11的侧面,开设了一组用于连接T型架7的沉孔和定位销孔,例如:所述一组用于连接T型架(7)的沉孔和定位销孔,包含两个沉孔和两个定位销孔。同时还开设了一个用于固定光电传感器13的内螺纹孔。
在本实施例中,如图2所示的,光电传感器13和挡光板14组成位置检测装置,用于检测压紧过程的轴向位移。挡光板14呈阶梯形状结构设置,挡光板14的一端通过螺钉连接在箱体10的侧面上,另外一端置于光电传感器13的光槽内。
在本实施例中,如图6所示的,所述箱体10为长方形壳体结构。箱体10的前表面和后表面,开设有三组用于装配第一导轨23、第二导轨24和制动器导轨25的装配工艺孔,具体的,箱体(10)的前表面开设有1组装配工艺孔,箱体(10)的后表面开设有2组装配工艺孔,与三根导轨的位置对应,其中,所述三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔中,每组包含两个装配工艺孔,装配工艺孔为呈直槽口形状的通孔。
箱体10的前表面和后表面,各自都开设有两组用于连接两个连接块8的内螺纹孔,同时各自也都开设有两组用于连接两块连接板15的内螺纹孔。
箱体10的两个侧面,各自都开设有两组气管贯穿孔,所述气管贯穿孔为呈直槽口形状的通孔。箱体10的两个侧面,同时各自也都开设了两组用于连接限位块12的内螺纹孔,其中,所述两组用于连接限位块(12)的内螺纹孔,每组包含3个内螺纹孔。箱体10的两个侧面,同时各自也都开设了一组用于连接挡光板14的内螺纹孔,其中,所述一组用于连接挡光板(14)的内螺纹孔,每组包含1个内螺纹孔。箱体10的两个侧面上,与限位块12连接的部位,各自都开设有两条直槽,即一个侧面上开有1条直槽。
箱体10的底面,开设了一组用于连接平行气缸16的通孔,其中,所述一组用于连接平行气缸(16)的通孔,每组包含2个通孔。
在本实施例中,如图7所示,L型连接块18前视呈L形状结构设置,L型连接块18的中间设置有加强筋。L型连接块18的侧面开设有两组用于连接平行气缸16的通孔和沉孔,其中,所述两组用于连接平行气缸(16)的通孔和沉孔,每组包含2个沉孔和2个通孔。L型连接块(18)的底面开设有用于连接固定支架(19)的四个通孔、用于连接滑台气缸(20)的两个沉孔和两个销孔、用于连接夹紧块(21)的两个销孔和3个沉孔。
在本实施例中,如图8所示,夹紧块21呈阶梯形状结构设置,靠近压紧块22的一端为第一阶梯,中间段为第二阶梯,靠近L型连接块18的一端为第三阶梯。
所述第三阶梯上开设有两个呈三角形形状的卡槽和一个工艺槽。夹紧块21的顶端,开设有一组用于与L型连接块18相连接的销孔和内螺纹孔,其中,所述一组用于与L型连接块(18)相连接的销孔和内螺纹孔,每组包含2个销孔盒3个内螺纹孔。这些特殊结构设计,使得夹紧块可适应11种不同类型的支架零件的抓取。
在本实施例中,如图9所示,压紧块22底端设置有八个支撑点呈对称分布,且每两个相邻支撑点之间都开设有避让槽。压紧块22底面和侧面,各自都开设有两组用于连接滑台气缸20的滑块的沉孔。压紧块22由滑台气缸20驱动,能上下伸缩,可适应11种支架零件翻边的压紧;避让槽的开设,使压紧块可有效避开所有钻孔位置,避免了压紧块对钻头的干涉。
在本实施例中,如图1所示的,连接块8、C型架11、限位块12、连接板15、L型连接块18、固定支架19、滑台气缸20、夹紧块21和压紧块22,都沿中轴线对称状设置。
基于本实施例中提供的用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置的具体结构,在实际应用中的具体动作步骤包括:
a、机械抓取装置的夹爪抓取支架零件;
b、机器人末端移动到双目视觉检测系统,由双目视觉系统检测所抓取的支架零件的位姿;
c、机器人将所抓取的支架零件贴合到舱段内壁的装配位置上并压紧;
d、由自动钻铆系统从外侧沿着舱段直径方向进行制孔并铆接;
e、重复a-d步骤,直至所有类型的支架零件装配完毕。
其中,步骤a的具体过程为:
以抓取其中一种支架零件为例,如图10所示,两个滑台气缸20反向通气,使两个压紧块22缩回,接着,平行气缸16正向通气,使夹紧装置张开,工业机器人末端移动到待抓取支架零件正上方,平行气缸16反向通气,使夹紧装置闭合,此时夹紧块21将支架零件在水平方向上牢牢固定,下一步,工业机器人末端垂直向下运动5mm压紧支架零件,使支架零件上表面边缘牢牢贴合在夹紧块21的第二阶梯缘上,因为采用了柔性连接装置,箱体10以下部分在受到垂直向上压力时能够沿着导轨组件向上浮动,在抓取支架零件时,即使高度方向的距离有一定偏差,通过给机器人末端增加一个垂直向下的位移,也能使支架零件完全被压紧贴合到夹紧块21的第二阶梯缘上,保证了零件抓取的可靠性。
步骤b的具体过程为:
机械抓取装置抓取到支架零件后,移动到双目视觉检测系统前方,平行背光源17开启,光源投射到支架零件上,由双目视觉系统检测所抓取的支架零件的位姿,并将位姿信息反馈给上位机,上位机获得支架零件的确切位姿。
步骤c的具体过程为:
如图11所示,工业机器人根据上位机获得的支架零件位姿信息,调整末端姿态,将支架零件贴合到舱段内壁装配位置上,由于支架零件贴合面理论位置与实际位置存在偏差,支架零件贴合面与舱段内壁会存在间隙,此时通过给机器人末端增加一个沿贴合面法线方向的位移,使得支架零件贴合面进一步靠近舱段内壁,直至完全贴合,由于机械抓手沿末端轴线方向上具有一定的弹性,即使给机器人末端增加的位移大于贴合面的间隙,也不会对支架零件和舱段带来机械损伤。当支架零件贴合面与舱段内壁完全贴合后,制动器固定端27通气,制动器导轨25被锁死,末端机械抓取装置变为刚性体,下一步,两个滑台气缸20正向通气,使两个压紧块22伸出并压紧支架零件的翻边,保证了翻边在制孔过程中不会出现位置错动和受力变形。
步骤d的具体过程为:
如图11所示,支架零件位于舱段内侧,自动钻铆系统从外侧沿着舱段直径方向进行制孔、插铆钉并铆接,完成铆接后,制动器固定端27放气,制动器导轨25被解锁,末端机械抓取装置从刚性体变为柔性体,可沿末端轴线方向伸缩。
目前,通过采用自动抓取系统与自动钻铆系统进行舱段内壁零件装配,是大型薄壁舱段装配领域的发展趋势。由于支架零件种类众多,形状复杂,且机械抓手在抓取支架零件后,需要将支架零件精准贴合到舱段内壁上,由多功能自动钻铆机器人对钣金支架零件的翻边进行制孔和铆接,常规的机械抓手已经无法满足需求,所以需要一种可抓取多种支架零件并配合自动钻铆系统进行制孔铆接的柔性机械抓手。
目前的技术主要存在3方面的问题:
A1、目前抓取支架零件采用的机械抓手功能单一,每个机械抓手只能抓取几类零件。在需要装配十几种支架零件时,机器人末端需要更换不同的机械抓手,因此装配效率较低,且设计制造多种机械抓手成本很高。例如:公告号为CN108527312A的发明公开了一种拿取稳定的机器人用机械手,该发明通过工作箱、机械臂、支撑座、第一液压杆、第一活动轴、第一连接杆、第二连接杆、第二活动轴、机械爪、第三活动轴、第二液压杆和挡板的设置,可以对机械爪进行活动调节,还能够对拿取的物体进行遮挡,具备拿取稳定的优点,但该机械手只能抓取形状单一的零件,不能适应种类多样、形状大小不一的钣金类零件。
A2、在机器人自动装配过程中,机械抓手在抓取支架零件后,需要将支架零件精准贴合到舱段内壁上,由多功能自动钻铆机器人对钣金支架零件的翻边进行制孔和铆接,钣金支架零件多为薄壁类零件,刚度很小,而制孔切削力较大,钣金零件的翻边很容易受力变形从而影响装配质量,因此在制孔过程中,需要给支架零件的翻边提供一个与制孔切削力相反的支撑力以抑制翻边的变形,常规的机械抓手仅有抓取搬运的功能,而没有翻边支撑的功能,因此无法满足装配需求。例如:公告号为CN108582132A的发明提供了一种工业机器人机械抓手多节抓取装置,该发明通过气缸驱动夹紧块的张开与闭合,该机械抓手只能用于抓取与搬运场合,在抓取钣金零件后需要对翻边进行制孔时,该机械手无法满足需求。
A3、另外,在抓取过程中,容易出现零件位置错动,在抓取零件后无法知道零件的准确位姿,因此机器人无法精确地将支架零件贴合到舱段内壁指定位置上,严重影响装配质量,甚至无法进行制孔装配.
鉴于此,针对大型薄壁舱段支架零件自动化装配需要克服的问题,提供一种工业机器人末端柔性机械抓取装置,以解决:由于需要适配不同类型的支架零件,末端抓手频繁更换的次数的问题;以及舱段支架零件装配时抓取难、零件定位不准确的问题;还有制孔时薄壁类钣金零件易变形的问题。以便于提高舱段内壁支架零件的装配效率和装配质量。
在本实施例中,所述快换装置由末端法兰盘、快换器、能源模块和中间法兰盘组成,末端法兰盘连接工业机器人末端和快换器的固定端,中间法兰盘连接柔性连接装置的T型架和快换器的工具端;所述柔性连接装置包含T型架、C型架、连接块、限位块、箱体、导轨组件、导轨制动器、矩形弹簧和位置检测装置,箱体通过导轨组件与T型架连接,同时,通过连接块和矩形弹簧,使得箱体悬挂在T型架上,箱体可上下浮动,导轨制动器一端与箱体连接,另外一端与T型架连接,导轨制动器通气后,可对箱体进行位置锁死;所述平行背光源通过两个连接板与箱体前后两面相连接;所述横向夹紧机构包含一个平行气缸、两个L型连接块和两个夹紧块,平行气缸固定于箱体底面,两个夹紧块通过两个L型连接块分别与平行气缸两端相连;所述翻边压紧机构由固定支架、滑台气缸和压紧块组成,滑台气缸通过固定支架与L型连接块相连,压紧块固定于滑台气缸的滑动端。
针对技术问题A1:本实施例可抓取11种不同类型的支架零件,进一步的,通过更换不同的夹紧块和压紧块,可抓取更多种类的零件。大大减少了末端抓手频繁更换的次数,提高了装配效率,降低了末端机械抓手的设计制造成本;针对技术问题A3:本实施例设计的柔性连接装置,可自动补偿抓取误差与贴合间隙误差,提高了抓取的可靠性,保证了装配质量;针对技术问题A2:本实施例设计的翻边压紧机构,可对支架零件的翻边进行压紧,保证了翻边在制孔过程中不会出现位置错动和受力变形。
并且进一步的,本实施例的压紧块可有效避开所有钻孔位置,避免了压紧块对钻头的干涉;本实施例设置了平行背光源,可配合双目视觉系统,对抓取后的支架零件进行位姿测量,从而进一步保证了贴合位置的准确性;本实施例可以配合双目视觉系统和自动钻铆系统完成支架零件的装配工作,简化了装配工序,降低了工人的劳动强度,保证了舱段内壁零件的装配质量。
本实施例在实际应用中,可抓取至少11种不同的钣金支架零件,进一步的,通过更换不同的夹紧块和压紧块,可抓取更多种类的零件。本发明可在抓取工件后,由多功能自动钻铆机器人对钣金支架零件的翻边进行制孔和铆接。本发明可配合双目视觉系统,完成所抓取零件位姿的标定。
从而减少装配时末端抓手的频繁更换,提高了装配效率,降低了末端机械抓手的设计制造成本,降低了工人的劳动强度,保证了舱段内壁零件的装配质量。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种用于工业机器人的末端柔性机械抓取装置,其特征在于,所述末端柔性机械抓取装置由快换装置、柔性连接装置、平行背光源(17)、横向夹紧机构和翻边压紧机构组成;
所述快换装置由末端法兰盘(1)、快换器固定端(2)、能源模块固定端(3)、能源模块工具端(4)、快换器工具端(5)和中间法兰盘(6)组成;
末端法兰盘(1)连接工业机器人末端和快换器固定端(2);
中间法兰盘(6)连接T型架(7)和快换器工具端(5);
能源模块固定端(3)与快换器固定端(2)相连接;
能源模块工具端(4)与快换器工具端(5)相连接;
所述横向夹紧机构由平行气缸(16)、两个L型连接块(18)和两个夹紧块(21)组成;
平行气缸(16)固定于箱体(10)底面;
两个夹紧块(21)通过两个L型连接块(18)分别与平行气缸(16)两端相连;
所述翻边压紧机构由固定支架(19)、滑台气缸(20)和压紧块(22)组成;
滑台气缸(20)通过固定支架(19)与L型连接块(18)固连;
压紧块(22)通过螺钉固定于滑台气缸(20)的滑块上;
所述柔性连接装置由T型架(7)、C型架(11)、光电传感器(13)、连接块(8)、限位块(12)、箱体(10)、矩形弹簧(9)、挡光板(14)、第一导轨(23)、第二导轨(24)、制动器导轨(25)、第二滑块(26)、制动器固定端(27)和第一滑块(28)组成。
2.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,箱体(10) 通过导轨组件与T型架(7)组成直线滑动机构;
所述导轨组件包括:第一导轨(23)、第一滑块(28)、第二导轨(24)、第二滑块(26)、制动器导轨(25)和制动器固定端(27);
第一导轨(23)与箱体(10)前内壁通过螺钉固连;
第二导轨(24)和制动器导轨(25)与箱体(10)后内壁通过螺钉固连;
第二滑块(26)和制动器固定端(27)与T型架(7)的后表面通过螺钉固连;
第一滑块(28)与T型架(7)的前表面面通过螺钉固连;
C型架(11)有两个,通过螺钉固连于T型架(7)的两端;
光电传感器(13)通过螺钉固连于右端的C型架(11)的外侧;
连接块(8)有两个,通过螺钉固定在箱体(10)前后两侧;
矩形弹簧(9)总共有四个,矩形弹簧(9)的一端与连接块(8)通过销轴相连,另外一端与T型架(7)相连,使箱体(10)悬挂在T型架(7)上面,以便于箱体(10)沿着所述导轨组件上下移动;
限位块(12)有两个,通过螺钉固连于箱体(10)左右两侧,挡光板(14)通过螺钉固连于箱体(10)右侧。
3.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,平行背光源(17)通过两个连接板(15),分别与箱体(10)的前后两面相连接。
4.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,T型架(7)侧视呈T形状结构设置,T型架(7)由顶板和腹板焊接而成。
5.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,T型架(7) 侧视呈T形状结构设置,T型架(7)通过整体铣削而成。
6.根据权利要求4所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,T型架(7)的顶板,开设有一组用于与中间法兰盘(6)相连接的内螺纹孔和定位销孔,其中,所述一组用于与中间法兰盘(6)相连接的内螺纹孔和定位销孔,包含六个内螺纹孔和两个定位销孔;
T型架(7)的顶板,与第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)对应的位置,分别开设了三个方形注油孔;
T型架(7)的顶板的侧面,开设了两组用于连接C型架(11)的内螺纹孔和定位销孔,其中,所述两组用于连接C型架(11)的内螺纹孔和定位销孔中,每组包含两个内螺纹孔和两个定位销孔;
T型架(7)的腹板开设了三组用于连接第一滑块(28)、第二滑块(26)和制动器固定端(27)的沉孔,其中,所述三组用于连接第一滑块(28)、第二滑块(26)和制动器固定端(27)的沉孔中,每组包含两个沉孔;
T型架(7)的腹板,开设了三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔,其中,所述三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔,每组包含两个装配工艺孔,装配工艺孔为呈直槽口形状的通孔。
7.根据权利要求1或2所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,C型架(11)前视呈C形状结构设置;
C型架(11)的侧面,开设了一组用于连接T型架(7)的沉孔和定位销孔,其中,所述一组用于连接T型架(7)的沉孔和定位销孔,包含两个沉孔和两个定位销孔;同时还开设了一个用于固定光电传感器(13)的内螺纹孔。
8.根据权利要求1或2所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,光电传感器(13)和挡光板(14)组成位置检测装置,用于检测压紧过程的轴向位移;
挡光板(14)呈阶梯形状结构设置,挡光板(14)的一端通过螺钉连接在箱体(10)的侧面上,另外一端置于光电传感器(13)的光槽内。
9.根据权利要求1或2所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,
所述箱体(10)为长方形壳体结构;
箱体(10)的前表面和后表面,开设有三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔,箱体(10)的前表面开设有1组装配工艺孔,箱体(10)的后表面开设有2组装配工艺孔,其中,所述三组用于装配第一导轨(23)、第二导轨(24)和制动器导轨(25)的装配工艺孔中,每组包含两个装配工艺孔,装配工艺孔为呈直槽口形状的通孔;
箱体(10)的前表面和后表面,各自都开设有两组用于连接两个连接块(8)的内螺纹孔,同时各自也都开设有两组用于连接两块连接板(15)的内螺纹孔,其中,所述两组用于连接两个连接块(8)的内螺纹孔,每组包含两个内螺纹孔;所述两组用于连接两块连接板(15)的内螺纹孔,每组包含两个内螺纹孔;
箱体(10)的两个侧面,各自都开设有两组气管贯穿孔,所述气管贯穿孔为呈直槽口形状的通孔;
箱体(10)的两个侧面,同时各自也都开设了两组用于连接限位块(12)的内螺纹孔,其中,所述两组用于连接限位块(12)的内螺纹孔,每组包含3个内螺纹孔;
箱体(10)的右侧面,开设了一组用于连接挡光板(14)的内螺纹孔,其中,所述一组用于连接挡光板(14)的内螺纹孔,每组包含1个内螺纹孔;
箱体(10)的两个侧面上,与限位块(12)连接的部位,各自都开设有一条直槽;
箱体(10)的底面,开设了一组用于连接平行气缸(16)的通孔,其中,所述一组用于连接平行气缸(16)的通孔,每组包含2个通孔。
10.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,L型连接块(18)前视呈L形状结构设置,L型连接块(18)的中间设置有加强筋;
L型连接块(18)的侧面开设有两组用于连接平行气缸(16)的通孔和沉孔,其中,所述两组用于连接平行气缸(16)的通孔和沉孔,每组包含2个沉孔和2个通孔;
L型连接块(18)的底面开设有用于连接固定支架(19)的四个通孔、用于连接滑台气缸(20)的两个沉孔和两个销孔、用于连接夹紧块(21)的两个销孔和3个沉孔。
11.根据权利要求1或10所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,夹紧块(21)呈阶梯形状结构设置,靠近压紧块(22)的一端为第一阶梯,中间段为第二阶梯,靠近L型连接块(18)的一端为第三阶梯;
所述第三阶梯上开设有两个呈三角形形状的卡槽和一个工艺槽;
夹紧块(21)的顶端,开设有一组用于与L型连接块(18)相连接的销孔和内螺纹孔,其中,所述一组用于与L型连接块(18)相连接的销孔和内螺纹孔,每组包含2个销孔盒3个内螺纹孔。
12.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,压紧块(22)底端设置有八个支撑点呈对称分布,且每两个相邻支撑点之间都开设有避让槽;
压紧块(22)底面和侧面,各自都开设有两个于连接滑台气缸(20)的滑块的沉孔。
13.根据权利要求1所述末端柔性机械抓取装置,其特征在于,连接块(8)、C型架(11)、限位块(12)、连接板(15)、L型连接块(18)、固定支架(19)、滑台气缸(20)、夹紧块(21)和压紧块(22),都沿中轴线对称状设置。
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