CN110919682A - 机器人末端执行器快速换接装置及换接方法 - Google Patents

Abstract

机器人末端执行器快速换接装置及换接方法，涉及机器人末端执行器的自动换接技术领域。机器人末端执行器快速换接装置，包括第一装配体和第二装配体；第一装配体包括工具盘、公接头座及公接头；工具盘一侧从上至下依次设有上臂、下臂及插接部A，另一侧设有工具连接面；第二装配体包括连接座、锁臂组件A、锁臂组件B、母接头及母接头座。机器人末端执行器快速换接方法，应用于机器人末端执行器快速换接装置，包括对接过程和拆卸过程。本发明通过遥控机器人即可实现机器人末端执行器自动拆装，整个拆装过程快捷、简便、可靠性好，且公、母接头之间不会产生干涉；第一装配体与第二装配体之间共有四处固定点，连接牢固可靠，可承受较大载荷。

Description

机器人末端执行器快速换接装置及换接方法

技术领域

本发明涉及机器人末端执行器的自动换接技术领域，特别是一种机器人末端执行器快速换接装置及换接方法。

背景技术

机器人(尤其是多轴机器人)因其动作的灵活性、可靠性及高效性，已在各行业中得到广泛应用，并逐渐取代人工操作。但在实际应用过程中，往往需要一台机器人处理数种不同产品或不同工艺过程，则该机器人需要相应的匹配数种不同的末端执行器，常见的末端执行器包括铲斗、液压锤、液压剪、液压钳、切割机等。目前在更换末端执行器时，往往需要人工拆装，步骤繁琐并且费时费力。而在一些危险环境下(例如核辐射、高温、低温等)，人工拆装难度极大甚至无法完成拆装。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种机器人末端执行器快速换接装置及换接方法，它解决了目前人工拆装机器人的末端执行器费时费力且难度大的问题。

本发明的技术方案是：机器人末端执行器快速换接装置，包括第一装配体和第二装配体；

第一装配体包括工具盘、公接头座及公接头；工具盘一侧从上至下依次设有上臂、下臂及插接部A，另一侧设有工具连接面；公接头座固定安装在工具盘上，公接头安装在公接头座上；

第二装配体包括连接座、锁臂组件A、锁臂组件B、母接头及母接头座；连接座的两端分别设有与机器人手臂相连接的第一连接段和与工具盘相连接的第二连接段，第二连接段上设有与插接部A相匹配的插接部B、用于抵住上臂的定位壁A和用于抵住下臂的定位壁B；锁臂组件A和锁臂组件B均设在连接座上；母接头安装在母接头座上，母接头座安装在锁臂组件B上；

当第一装配体与第二装配体连接时，工具盘通过插接部A与连接座的插接部B相互插接，工具盘的上臂与连接座的定位壁A相抵，工具盘的下臂与连接座的定位壁B相抵，锁臂组件A用于锁定或解锁上臂，锁臂组件B用于锁定下臂的同时带动母接头与公接头对接，或解锁下臂的同时带动母接头与公接头分离。

本发明进一步的技术方案是：连接座的第二连接段内设有元件容纳腔，元件容纳腔的腔壁上端两侧设有上安装面，元件容纳腔的腔壁下端两侧设有下安装面；连接座的第二连接段的上端设有连通至上安装面的上通孔；连接座的第二连接段的下端设有连通至下安装面的下通孔；

锁臂组件A包括同步液压缸A和档杆A，两个同步液压缸A的活塞杆分别固接在元件容纳腔下端两侧的下安装面上，同步液压缸A的活塞杆伸缩时带动同步液压缸A的缸体在元件容纳腔中做往复直线运动，两个档杆A分别固接在同步液压缸A的缸体上，同步液压缸A的活塞杆伸缩带动档杆A伸出或缩回上通孔中；在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆A伸出上通孔时，将上臂锁定在档杆A与定位壁A之间，当档杆A缩回上通孔时，将上臂解锁；

锁臂组件B包括同步液压缸B和档杆B，两个同步液压缸B的活塞杆分别固接在元件容纳腔上端两侧的上安装面上，同步液压缸B的活塞杆伸缩时带动同步液压缸B的缸体在元件容纳腔中做往复直线运动，两个档杆B分别固接在同步液压缸B的缸体上，同步液压缸B的活塞杆伸缩带动档杆B伸出或缩回下通孔中；在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆B伸出下通孔时，一方面将下臂锁定在档杆B与定位壁B之间，另一方面带动母接头与公接头对接，当档杆B缩回下通孔时，一方面将下臂解锁，另一方面带动母接头与公接头分离；

母接头座固接在同步液压缸B的缸体上，其随同步液压缸B的缸体做往复直线运动。

本发明再进一步的技术方案是：插接部A为工具盘上的两条相对布置的滑槽；插接部B为连接座的第二连接段上的两条对称布置的滑块。

本发明更进一步的技术方案是：工具盘的工具连接面上设有工具安装孔。

本发明更进一步的技术方案是：公接头包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头是与公接头相匹配的液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头。

本发明的技术方案是：机器人末端执行器快速换接方法，应用于机器人末端执行器快速换接装置，包括对接过程和拆卸过程；

在进行快速换接之前，需要进行预备工作，具体如下：

a，将第二装配体通过连接座的第一连接段连接在机器人手臂上，并将公接头连通至液压系统、气路系统或电路系统；

b，将所需的末端执行器连接在第一装配体的工具盘上，然后将第一装配体放置在地面或台面上；

预备工作中，a、b分步骤不分先后次序；

对接过程如下：

S01，连接座与工具盘活动连接：调整机器人的位姿，使连接座上的滑块正对工具盘上的滑槽，然后操纵机器人，使连接座通过滑块与工具盘的滑槽插接；当工具盘的上臂与连接座上的定位壁A相抵时，工具盘的下臂同时与连接座上的定位壁B相抵，此时，连接座与工具盘完成活动连接；

S02，连接座与工具盘相互锁定：两个同步液压缸A的活塞杆同步伸出，带动对应的档杆A从上通孔中伸出，将上臂锁定在定位壁A与档杆A之间；然后两个同步液压缸B的活塞杆同步伸出，带动档杆B从下通孔中伸出，将下臂锁定在定位壁B与档杆B之间，同时带动母接头与公接头对接，即完成连接座与工具盘的相互锁定。

拆卸过程如下：

S01，解除工具盘与连接座的锁定关系：

a，操纵机器人，使工具盘接地，然后断开公、母接头之间的油路、气路及电路；

b，控制两个同步液压缸B的活塞杆同步缩回，带动档杆B缩回下通孔中，使母接头脱离公接头，同时将下臂解锁；

c，控制两个同步液压缸A的活塞杆同步缩回，带动档杆A缩回上通孔中，将上臂解锁；

S02，将连接座与工具盘分离：操纵机器人，使连接座沿着工具盘的滑槽抽离出工具盘，即完成连接座与工具盘的分离。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、通过遥控机器人即可实现机器人末端执行器的自动拆装，整个拆装过程快捷、简便、可靠性好，且公、母接头之间不会产生干涉。

2、第一装配体与第二装配体通过滑块与滑槽对接，对接精度有保证；第一装配体与第二装配体之间共有四处固定点(上臂和下臂上各有两处)，锁定后牢固可靠，可承受较大载荷。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为第一装配体在一种视角下的结构示意图；

图3为第一装配体在另一视角下的结构示意图；

图4为第二装配体在一种视角下的结构示意图；

图5为第二装配体在另一视角下的结构示意图；

图6为第二装配体在第三种视角下的结构示意图；

图7为本发明的使用状态示意图。

图例说明：工具盘11；上臂111；下臂112；插接部A113；工具连接面114；工具安装孔1141；公接头座12；公接头13；连接座21；第一连接段211；连接杆2111；第二连接段212；插接部B2121；元件容纳腔2122；上安装面21221；下安装面21222；上通孔2123；定位壁A2124；下通孔2125；定位壁B2126；同步液压缸A221；档杆A222；同步液压缸B231；档杆B232。

具体实施方式

实施例1：

如图1-7所示，机器人末端执行器快速换接装置，包括第一装配体和第二装配体。

第一装配体包括工具盘11、公接头座12及公接头13。

工具盘11一侧从上至下依次设有上臂111、下臂112及插接部A113，另一侧设有工具连接面114，工具连接面114上设有工具安装孔1141。

公接头座12固接在工具盘11上，并位于上臂111与下臂112之间，公接头13安装在公接头座12上。

第二装配体包括连接座21、锁臂组件A、锁臂组件B、母接头24及母接头座25。

连接座21的两端分别设有与机器人手臂相连接的第一连接段211和和与工具盘11相连接的第二连接段212。第一连接段211上设有用于连接机器人手臂的连接杆2111。第二连接段212上设有与插接部A113相匹配的插接部B2121、用于抵住上臂111的定位壁A1214和用于抵住下臂112的定位壁B2126，第二连接段212内设有元件容纳腔2122，元件容纳腔2122的腔壁上端两侧设有上安装面21221，元件容纳腔2122的腔壁下端两侧设有下安装面21222，第二连接段212的上端设有连通至上安装面21221的上通孔2123，第二连接段212的下端设有连通至下安装面21222的下通孔2125。

锁臂组件A包括同步液压缸A221和档杆A222，两个同步液压缸A221的活塞杆分别固接在元件容纳腔2122下端两侧的下安装面21222上，同步液压缸A221的活塞杆伸缩时带动同步液压缸A221的缸体在元件容纳腔2122中做往复直线运动，两个档杆A222分别固接在同步液压缸A221的缸体上，同步液压缸A221的活塞杆伸缩带动档杆A222伸出或缩回上通孔2123中。在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆A222伸出上通孔2123时，将上臂111锁定在档杆A222与定位壁A2124之间，当档杆A222缩回上通孔2123时，将上臂111解锁。

锁臂组件B包括同步液压缸B231和档杆B232，两个同步液压缸B231的活塞杆分别固接在元件容纳腔2122上端两侧的上安装面21221上，同步液压缸B231的活塞杆伸缩时带动同步液压缸B231的缸体在元件容纳腔2122中做往复直线运动，两个档杆B232分别固接在同步液压缸B231的缸体上，同步液压缸B231的活塞杆伸缩带动档杆B232伸出或缩回下通孔2125中。在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆B232伸出下通孔2125时，一方面将下臂112锁定在档杆B232与定位壁B2126之间，另一方面带动母接头24与公接头13对接，当档杆B232缩回下通孔2125时，一方面将下臂112解锁，另一方面带动母接头24与公接头13分离。

母接头24安装在母接头座25上，母接头座25固接在同步液压缸B231的缸体上，其随同步液压缸B231的缸体做往复直线运动。

优选，插接部A113为工具盘11上的两条相对布置的滑槽；插接部B2121为连接座21的第二连接段212上的两条对称布置的滑块。

优选，公接头13包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头23是与公接头13相匹配的液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头。

本发明可实现机器人末端执行器的快速换接，包括对接过程和拆卸过程；

在进行快速换接之前，需要进行预备工作，具体如下：

a，将第二装配体通过连接座21的第一连接段211连接在机器人手臂上，并将公接头13连通至对应的液压系统、气路系统或电路系统；

b，将所需的末端执行器连接在第一装配体的工具盘11上，然后将第一装配体放置在地面或台面上；

预备工作中，a、b分步骤不分先后次序。

对接过程如下：

S01，连接座与工具盘活动连接：调整机器人的位姿，使连接座21上的滑块正对工具盘11上的滑槽，然后操纵机器人，使连接座21通过滑块与工具盘11的滑槽插接；当工具盘11的上臂111与连接座21上的定位壁A2124相抵时，工具盘11的下臂112同时与连接座21上的定位壁B2126相抵，此时，连接座21与工具盘11完成活动连接；

S02，连接座与工具盘相互锁定：两个同步液压缸A221的活塞杆同步伸出，带动对应的档杆A222从上通孔2123中伸出，将上臂111锁定在定位壁A2124与档杆A222之间；然后两个同步液压缸B231的活塞杆同步伸出，带动档杆B232从下通孔2125中伸出，将下臂112锁定在定位壁B2126与档杆B232之间，同时带动母接头24与公接头13对接，即完成连接座21与工具盘11的相互锁定。

拆卸过程如下：

S01，解除工具盘与连接座的锁定关系：

a，操纵机器人，使工具盘11接地，然后断开公、母接头之间的油路、气路及电路；

b，控制两个同步液压缸B231的活塞杆同步缩回，带动档杆B232缩回下通孔2125中，使母接头24脱离公接头13，同时将下臂112解锁；

c，控制两个同步液压缸A221的活塞杆同步缩回，带动档杆A222缩回上通孔2123中，将上臂111解锁；

S02，将连接座与工具盘分离：操纵机器人，使连接座21沿着工具盘11的滑槽抽离出工具盘11，即完成连接座21与工具盘11的分离。

Claims (7)

1.机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：包括第一装配体和第二装配体；

第一装配体包括工具盘、公接头座及公接头；工具盘一侧从上至下依次设有上臂、下臂及插接部A，另一侧设有工具连接面；公接头座固定安装在工具盘上，公接头安装在公接头座上；

第二装配体包括连接座、锁臂组件A、锁臂组件B、母接头及母接头座；连接座的两端分别设有与机器人手臂相连接的第一连接段和与工具盘相连接的第二连接段，第二连接段上设有与插接部A相匹配的插接部B、用于抵住上臂的定位壁A和用于抵住下臂的定位壁B；锁臂组件A和锁臂组件B均设在连接座上；母接头安装在母接头座上，母接头座安装在锁臂组件B上；

当第一装配体与第二装配体连接时，工具盘通过插接部A与连接座的插接部B相互插接，工具盘的上臂与连接座的定位壁A相抵，工具盘的下臂与连接座的定位壁B相抵，锁臂组件A用于锁定或解锁上臂，锁臂组件B用于锁定下臂的同时带动母接头与公接头对接，或解锁下臂的同时带动母接头与公接头分离。

2.如权利要求1所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：连接座的第二连接段内设有元件容纳腔，元件容纳腔的腔壁上端两侧设有上安装面，元件容纳腔的腔壁下端两侧设有下安装面；连接座的第二连接段的上端设有连通至上安装面的上通孔；连接座的第二连接段的下端设有连通至下安装面的下通孔；

锁臂组件A包括同步液压缸A和档杆A，两个同步液压缸A的活塞杆分别固接在元件容纳腔下端两侧的下安装面上，两个档杆A分别固接在同步液压缸A的缸体上，同步液压缸A的活塞杆伸缩带动档杆A伸出或缩回上通孔中；在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆A伸出上通孔时，将上臂锁定在档杆A与定位壁A之间，当档杆A缩回上通孔时，将上臂解锁；

锁臂组件B包括同步液压缸B和档杆B，两个同步液压缸B的活塞杆分别固接在元件容纳腔上端两侧的上安装面上，两个档杆B分别固接在同步液压缸B的缸体上，同步液压缸B的活塞杆伸缩带动档杆B伸出或缩回下通孔中；在第一装配体与第二装配体连接的状态下，当档杆B伸出下通孔时，一方面将下臂锁定在档杆B与定位壁B之间，另一方面带动母接头与公接头对接，当档杆B缩回下通孔时，一方面将下臂解锁，另一方面带动母接头与公接头分离；

母接头座固接在同步液压缸B的缸体上。

3.如权利要求1或2所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：插接部A为工具盘上的两条相对布置的滑槽；插接部B为连接座的第二连接段上的两条对称布置的滑块。

4.如权利要求1或2所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：工具盘的工具连接面上设有工具安装孔。

5.如权利要求4所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：工具盘的工具连接面上设有工具安装孔。

6.如权利要求1～5中任一项所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是：公接头包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头是与公接头相匹配的液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头。

7.机器人末端执行器快速换接方法，应用于权利要求1～6中任一项所述的机器人末端执行器快速换接装置，其特征是，包括对接过程和拆卸过程；

在进行快速换接之前，需要进行预备工作，具体如下：

a，将第二装配体通过连接座的第一连接段连接在机器人手臂上，并将公接头连通至液压系统、气路系统或电路系统；

b，将所需的末端执行器连接在第一装配体的工具盘上，然后将第一装配体放置在地面或台面上；

预备工作中，a、b分步骤不分先后次序；

对接过程如下：

S01，连接座与工具盘活动连接：调整机器人的位姿，使连接座上的滑块正对工具盘上的滑槽，然后操纵机器人，使连接座通过滑块与工具盘的滑槽插接；当工具盘的上臂与连接座上的定位壁A相抵时，工具盘的下臂同时与连接座上的定位壁B相抵，此时，连接座与工具盘完成活动连接；

S02，连接座与工具盘相互锁定：两个同步液压缸A的活塞杆同步伸出，带动对应的档杆A从上通孔中伸出，将上臂锁定在定位壁A与档杆A之间；然后两个同步液压缸B的活塞杆同步伸出，带动档杆B从下通孔中伸出，将下臂锁定在定位壁B与档杆B之间，同时带动母接头与公接头对接，即完成连接座与工具盘的相互锁定；

拆卸过程如下：

S01，解除工具盘与连接座的锁定关系：

a，操纵机器人，使工具盘接地，然后断开公、母接头之间的油路、气路及电路；

b，控制两个同步液压缸B的活塞杆同步缩回，带动档杆B缩回下通孔中，使母接头脱离公接头，同时将下臂解锁；

c，控制两个同步液压缸A的活塞杆同步缩回，带动档杆A缩回上通孔中，将上臂解锁；

S02，将连接座与工具盘分离：操纵机器人，使连接座沿着工具盘的滑槽抽离出工具盘，即完成连接座与工具盘的分离。

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