CN112621792A - 一种机器人用末端执行器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种机器人用末端执行器，属于螺栓旋拧设备技术领域，包括旋转设置的壳体；所述壳体的一端为旋拧外角螺栓的套筒；所述壳体内沿轴向滑动设置有导杆，且导杆沿周向固定设置；所述导杆伸出套筒的一端为手指部；所述手指部的外圆开设有外螺纹。本公开的有益效果是：可同时完成对放射源的稳定和旋拧，功能多样化，提高机器人对工况的适应度，特别是能够适用于石油勘探领域放射源的装卸。

Description

一种机器人用末端执行器

技术领域

本公开涉及螺栓旋拧设备技术领域，特别是涉及一种机器人用末端执行器。

背景技术

在机器人自动化作业领域，螺栓旋拧尤其是多种不同规格螺栓旋拧是机器人作业的难点之一。但是在各个领域，螺栓或螺钉是常用的紧固件，使用非常普遍。

特别是在石油勘探领域装卸放射源的工况中，常采用机器人手臂旋拧螺栓。但是放射源常常处于向下倾斜甚至垂直向下的状态，因此，要求机器人手臂旋拧螺栓的同时，还能固定住放射源，防止其掉落。

目前螺丝批在不更换批头的情况下，每回工作只能完成一种螺栓的旋拧且工作过程对于机器人要求过高，机器人需同时完成旋拧和螺栓进给过程，影响了机器人在螺栓锁付领域的应用。目前的螺丝批仅能完成单一的旋拧螺栓动作，不能同时稳定放射源并防止其掉落，尤其是在石油勘探领域装卸放射源的工况，使得单规格螺丝批在此类应用场景下无法使用。

为了解决上述问题，本公开提出一种机器人用末端执行器。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种机器人用末端执行器，包括旋转设置的壳体；所述壳体的一端为旋拧外角螺栓的套筒；所述壳体内沿轴向滑动设置有导杆，且导杆沿周向固定设置；所述导杆伸出套筒的一端为手指部；所述手指部的外圆开设有外螺纹。

优选地，所述手指部伸出套筒的一端固定有旋拧内角螺栓的螺丝批头。

优选地，所述壳体内均匀设有多个滑轨；滑轨的长边沿导杆轴向延伸；所述导杆上具有滑块部，且滑块部的外圆开设有与滑轨相匹配的滑槽。

优选地，所述导杆与壳体之间设置有柔性进给装置，该柔性进给装置带动导杆沿轴向滑动复位。

优选地，所述柔性进给装置包括转动设置在壳体内的滑爪套；所述滑块部位于套筒与滑爪套之间；所述滑爪套的外圆均匀开设有多个定位槽，该定位槽与滑轨相匹配限定滑爪套的周向位移，所述滑爪套的一端开设有第二棘爪，滑轨上开设有与第二棘爪相匹配的第一棘爪，对滑爪套进行轴向定位；所述滑块部的端部开设有第三棘爪，该第三棘爪与第二棘爪相匹配并带动滑爪套转动。

优选地，所述柔性进给装置还包括设置在壳体内的第一弹簧和第二弹簧；所述第一弹簧和第二弹簧均压缩设置，所述第一弹簧连接在滑爪套与滑块部之间，推动导杆轴向滑动复位，所述第二弹簧推动滑爪套轴向滑动复位。

优选地，所述滑爪套和滑块部上均设有导向肩垫，第一弹簧的两端套设在导向肩垫上。

优选地，所述导杆还包括导向部，滑块部位于导向部与手指部之间；所述滑爪套上开设有导向孔，所述导向部滑动设置在导向孔内。

优选地，所述壳体内壁靠近套筒的一侧设置有止口，该止口卡住滑块部。

优选地，所述套筒为四边形孔或六边形孔或十二边形孔；所述螺丝批头为六角头或一字头或十字头。

本公开的有益效果是：

本公开设计了一种机器人用末端执行器，装卸放射源时，末端执行器为伸出状态，先通过手指部的外螺纹与放射源螺纹连接，使得机械臂稳定连接放射源，保证放射源在操作过程中不会掉落，同时随着螺纹拧入，机械臂下压，导杆沿着轴向缩回，末端执行器切换至压缩状态，以使得外角头螺栓进入套筒，旋拧外角头螺栓，完成放射源的装卸，可同时完成对放射源的稳定和旋拧固定，功能多样化，提高机器人对工况的适应度，特别是能够适用于石油勘探领域放射源的装卸。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是最佳实施例的缩回状态剖视图(配套工件为第一工件)；

图2是最佳实施例的伸出状态剖视图(配套工件为第二工件)；

图3是最佳实施例的伸出状态主视图(配套工件为第一工件)；

图4是壳体的结构示意图；

图5是滑爪套的结构示意图；

图6是导杆的结构示意图；

图7是第一工件的结构示意图

图中：1-壳体，11-套筒，12-滑轨，13-第一棘爪，14-止口，

2-法兰，3-关节外壳，4-旋转关节，5-机器人关节，6-第一工件，

61-内螺纹部，62-外螺纹部，63-外角头，

7-导杆，71-手指部，72-螺丝批头，73-滑块部，74-导向部，75-第三棘爪，

8-滑爪套，81-第二棘爪，82-定位槽，83-导向肩垫，9-第一弹簧，100-第二弹簧，110-第二工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

如图1～图7所示，一种机器人用末端执行器，包括旋转设置的壳体1；所述壳体1的一端为旋拧外角螺栓的套筒11；所述壳体1内沿轴向滑动设置有导杆7，且导杆7沿周向固定设置；所述导杆7伸出套筒11的一端为手指部71；所述手指部71的外圆开设有外螺纹。

在本实施例中，第一工件6即为放射源，第一工件6还包括用于固定的内螺纹部61、外螺纹部62、外角头63，内螺纹部61与手指部71连接，保证机械臂稳定连接放射源，使得放射源在操作过程中不会掉落，外螺纹部62与外部勘探设备固定连接，外角头63与套筒11连接，机械臂通过套筒11旋拧放射源使其固定在外部勘探设备上，第二工件110为内角螺栓，用于辅助固定放射源。

装卸第一工件6时，末端执行器为伸出状态，先通过手指部71的外螺纹与内螺纹部61连接，使得机械臂通过螺纹连接放射源，保证第一工件6在操作过程中不会掉落，同时随着螺纹拧入，机械臂下压，导杆7沿着轴向缩回，末端执行器切换至压缩状态，以使得外角头63进入套筒11，旋拧外角头63，完成第一工件6的装卸，可同时完成对第一工件6的稳定和旋拧固定，功能多样化，提高机器人对工况的适应度，特别是能够适用于石油勘探领域放射源的装卸。

所述壳体1为圆筒形结构，壳体1内具有圆筒形内腔，导杆7设置在内腔内，壳体1的套筒11与壳体1本体为一体结构。

所述手指部71伸出套筒11的一端固定有旋拧内角螺栓的螺丝批头72，螺丝批头72用于旋拧第二工件110，用同一个末端执行器即可旋拧第一工件6和第二工件110，功能更加多样，应用更灵活和广泛。

套筒11为四边形孔或六边形孔或十二边形孔，在壳体1的端部直接加工而成；所述螺丝批头72为六角头或一字头或十字头，除此之外，还可以采用米字头、星型头、方型头、Y型头等，以适应不同的螺栓。

所述壳体1内均匀设有多个滑轨12，在本实施例中，滑轨12均匀设置有四个，沿周向均匀设置，相对应的，定位槽82和第二棘爪81均匀设置有四个；滑轨12的长边沿导杆7轴向延伸；所述导杆7上具有滑块部73，且滑块部73的外圆开设有与滑轨12相匹配的滑槽，滑轨12卡在滑槽内，可限定导杆7的周向位移，使得导杆7跟随壳体1同步转动。

导杆7与壳体1之间设置有柔性进给装置，该柔性进给装置带动导杆7沿轴向滑动复位，现有的螺丝批无柔性进给装置，在机器人自动作业中，难以完成复杂的螺丝锁付功能，本公开具有柔性进给装置，螺丝批抵接螺栓头部后，具有一定的回缩量，保证螺丝批与螺栓紧密连接，该装置能够降低对机器人位移精度的要求，降低机器人螺栓锁付作业的难度。

本实施例中，柔性进给装置包括转动设置在壳体1内的滑爪套8；所述滑块部73位于套筒11与滑爪套8之间；所述滑爪套8的外圆均匀开设有多个定位槽82，该定位槽82与滑轨12相匹配限定滑爪套8的周向位移，所述滑爪套8的一端开设有第二棘爪81，滑轨12上开设有与第二棘爪81相匹配的第一棘爪13，对滑爪套8进行轴向定位；所述滑块部73的端部开设有第三棘爪75，该第三棘爪75与第二棘爪81相匹配并带动滑爪套8转动。

定位槽82卡进滑轨12时，导杆7伸出，第一棘爪13卡住第二棘爪81时，导杆7缩回，为了卡住第二棘爪81，第一棘爪13呈V形，利于第二棘爪81滑出。

第二棘爪81呈斜面，第三棘爪75与第二棘爪81抵接，在斜面的作用下，带动滑爪套8转动，使得第二棘爪81、定位槽82与滑轨12交替配合，从而实现导杆7的伸出和缩回。

柔性进给装置还包括设置在壳体1内的第一弹簧9和第二弹簧100；所述第一弹簧9和第二弹簧100均压缩设置，所述第一弹簧9连接在滑爪套8与滑块部73之间，推动导杆7轴向滑动复位，所述第二弹簧100推动滑爪套8轴向滑动复位。

第一弹簧9两端分别抵接在滑爪套8和滑块部73上，滑爪套8和滑块部73上分别加工有适合第一弹簧9的导向肩垫83，第一弹簧9的两端间隙套设在导向肩垫83上，使得末端执行器处于伸出或缩回状态时，导杆7在第一弹簧9的弹力作用下处于固定位置。所述第二弹簧100两端分别抵接在法兰2和滑爪套8上，当末端执行器受到外力压缩时，所述第二弹簧100可以推动滑爪套8与第一棘爪不同位置啮合以实现末端执行器的伸出或压缩。

导杆7还包括导向部74，滑块部73位于导向部74与手指部71之间；所述滑爪套8上开设有导向孔，所述导向部74滑动设置在导向孔内，其导向和定位作用，导向部74为圆柱形；上述滑块部73、导向部74、手指部71为一体结构。

为了对导杆7进行定位，在壳体1内壁靠近套筒11的一侧设置有止口14，该止口14卡住滑块部73，防止导杆7从套筒11口脱出，所述关节外壳3通过法兰2与壳体1固定连接，导杆7和滑轨12均从壳体1靠近法兰2的一端装入，便于安装。

本公开还包括机器人关节5、旋转关节4；所述旋转关节4的一端与机器人关节5固定，另一端与壳体1旋转固定连接；所述旋转关节4外套接有关节外壳3；所述旋转关节4为电动力关节，作为末端执行器的动力装置，带动壳体1旋转，可根据螺纹规格选用合适力矩以保证螺栓的拧紧力矩。

本公开工作过程如下：

初始导杆7呈伸出状态，如图3，机械臂下压同时启动旋转关节4带动壳体1转动，手指部71与内螺纹部61螺纹连接，稳定第一工件6，机械臂继续下压，导杆7回缩，第一弹簧9和第二弹簧100压缩，第三棘爪75带动第二棘爪81转动，滑爪套8上的第二棘爪81与滑轨12对准，松开导杆7，滑轨12卡住滑爪套8，第二弹簧100呈压缩状态，如图1，第一工件6的外角头63进入套筒11内，转动壳体1，即可旋拧第一工件6，将其外螺纹部62与外部勘探设备拧紧或拧松；

然后按动导杆7，第三棘爪75带动第二棘爪81转动，滑爪套8上的定位槽82与滑轨12对准，松开导杆7，在弹簧力的作用下，导杆7伸出，直至滑块部73卡在止口上，将螺丝批头72对准第二工件110拧入，即可旋拧第二工件110，如图2，完成第一工件6的装卸。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人用末端执行器，其特征在于：包括旋转设置的壳体(1)；所述壳体(1)的一端为旋拧外角螺栓的套筒(11)；所述壳体(1)内沿轴向滑动设置有导杆(7)，且导杆(7)沿周向固定设置；所述导杆(7)伸出套筒(11)的一端为手指部(71)；所述手指部(71)的外圆开设有外螺纹。

2.根据权利要求1所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述手指部(71)伸出套筒(11)的一端固定有旋拧内角螺栓的螺丝批头(72)。

3.根据权利要求2所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述壳体(1)内均匀设有多个滑轨(12)；滑轨(12)的长边沿导杆(7)轴向延伸；所述导杆(7)上具有滑块部(73)，且滑块部(73)的外圆开设有与滑轨(12)相匹配的滑槽。

4.根据权利要求3所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述导杆(7)与壳体(1)之间设置有柔性进给装置，该柔性进给装置带动导杆(7)沿轴向滑动复位。

5.根据权利要求4所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述柔性进给装置包括转动设置在壳体(1)内的滑爪套(8)；所述滑块部(73)位于套筒(11)与滑爪套(8)之间；所述滑爪套(8)的外圆均匀开设有多个定位槽(82)，该定位槽(82)与滑轨(12)相匹配限定滑爪套(8)的周向位移，所述滑爪套(8)的一端开设有第二棘爪(81)，滑轨(12)上开设有与第二棘爪(81)相匹配的第一棘爪(13)，对滑爪套(8)进行轴向定位；所述滑块部(73)的端部开设有第三棘爪(75)，该第三棘爪(75)与第二棘爪(81)相匹配并带动滑爪套(8)转动。

6.根据权利要求5所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述柔性进给装置还包括设置在壳体(1)内的第一弹簧(9)和第二弹簧(100)；所述第一弹簧(9)和第二弹簧(100)均压缩设置，所述第一弹簧(9)连接在滑爪套(8)与滑块部(73)之间，推动导杆(7)轴向滑动复位，所述第二弹簧(100)推动滑爪套(8)轴向滑动复位。

7.根据权利要求6所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述滑爪套(8)和滑块部(73)上均设有导向肩垫(83)，第一弹簧(9)的两端套设在导向肩垫(83)上。

8.根据权利要求7所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述导杆(7)还包括导向部(74)，滑块部(73)位于导向部(74)与手指部(71)之间；所述滑爪套(8)上开设有导向孔，所述导向部(74)滑动设置在导向孔内。

9.根据权利要求2～8任意一项所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述壳体(1)内壁靠近套筒(11)的一侧设置有止口(14)，该止口(14)卡住滑块部(73)。

10.根据权利要求9所述一种机器人用末端执行器，其特征在于：所述套筒(11)为四边形孔或六边形孔或十二边形孔；所述螺丝批头(72)为六角头或一字头或十字头。

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