一种工业运输机器人碰撞防护装置
技术领域
本发明涉及机器人设备技术领域,特别涉及一种工业运输机器人碰撞防护装置。
背景技术
工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。
随着物流水平的不断提高物流用的运输机器人也逐渐增多,中国发明专利公开号CN107650146B,本发明公开了一种用于工业机器人的缓冲碰撞防护装置,属于工业机器人技术领域。用于工业机器人的缓冲碰撞防护装置包括机械手和两个缓冲器,机械手包括固定座、中转臂、工作臂和夹爪,缓冲器包括底座、固定组件、缓冲组件、承载部和碰撞部,缓冲组件位于底座和承载部之间,缓冲组件包括至少两个弹簧组,碰撞部设置于承载部地远离缓冲弹簧的一侧,碰撞部绕承载部的轴线成环形分布。本发明提供的用于工业机器人的缓冲碰撞防护装置,其中一个碰撞部触碰到障碍物时,缓冲组件的弹簧呈不同程度地压缩,从而有效减小撞击对机械手的冲击,有效保护机械手,延长机械手的使用寿命,并且,可以有效对侧向撞击进行缓冲。
现有的工业机器人在使用时多结合有机械视觉进行避障,但是机械视觉具有一定的误判和视觉死角,进而需要一种防护结构,防止机器人撞击障碍物导致机器人或货物受损,且现有的防护结构多为弹簧等缓冲件进行缓冲吸能,无法具有主动防护和碰撞规避、探测以及削弱碰撞的功能。
因此,有必要提供一种工业运输机器人碰撞防护装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业运输机器人碰撞防护装置,包括运输机器人主体,所述运输机器人主体的侧端面贴合有缓冲装置,所述缓冲装置背离运输机器人主体的一端弹性连接有碰撞防护装置,所述碰撞防护装置的内部开有限位槽,所述限位槽内部滑动连接有探测条,所述探测条的一端嵌设有齿槽,所述碰撞防护装置内部转动连接有第一转动杆,所述第一转动杆侧端面固定连接有第一驱动齿轮,所述第一驱动齿轮与齿槽相啮合,所述碰撞防护装置背离缓冲装置的一端开设有转动槽,所述转动槽的内部设有防护杆,所述防护杆的一端与第一转动杆弹性连接。
具体使用时,当运输机器人主体移动时,碰触到障碍物发生撞击,探测条环绕设置在碰撞防护装置的外端面,且探测条采用弹性材质,当障碍物触碰探测条时,引起探测条产生形变并向限位槽内侧滑动,进而通过探测条对障碍物进行感应,在探测条向内侧滑动的同时通过齿槽和第一驱动齿轮,带动第一转动杆转动,进而使得第一转动杆带动防护杆转动,将防护杆由转动槽的内部伸出,对装置进行防护,且可将装置与障碍物之间分离。
作为本发明的进一步方案,所述防护杆包括弧形杆、连接杆和连接件,所述连接件弹性连接在第一转动杆的侧端面下部,所述连接杆固定连接在连接件的一端,所述弧形杆固定连接在连接杆背离连接件的一端,且所述弧形杆内部转动连接有转动轮。
具体使用时,通过连接件使得防护杆与第一转动杆之间弹性相连,防止防护杆转动伸出时,产生剧烈碰撞进而产生振动,通过连接件对碰撞进行缓冲吸能,降低对运输机器人主体的损伤,同时连接杆的一端设有弧形杆,弧形杆可将碰撞的力进行引导卸力,降低碰撞时的冲击强度,且在弧形杆内设有转动轮,进一步提高弧形杆对碰撞的卸力效果。
作为本发明的进一步方案,所述连接件内部弹性连接有涡卷弹簧,所述涡卷弹簧背离连接件一端弹性连接有内套管,所述内套管内壁嵌设有限位块,且所述第一转动杆的侧端面开设有与限位块相适配地槽。
具体使用时,内套管通过限位块与第一转动杆进行同轴转动,当发生防护杆碰撞时,连接件和内套管之间通过涡卷弹簧进行缓冲,进而提高防护杆的缓冲保护效果。
作为本发明的进一步方案,所述连接杆的内部转动连接有传动齿轮,所述传动齿轮的上端面固定连接有驱动轮,且所述第一转动杆设有与传动齿轮相啮合的第二驱动齿轮,所述驱动轮驱动连接有传动皮带,所述传动皮带背离驱动轮的一端驱动连接有传动轮,所述传动轮的下端面固定连接有第一从动齿轮,所述第一从动齿轮侧端面啮合有第二从动齿轮,所述第二从动齿轮和第一从动齿轮转动连接在弧形杆的内部,且所述第二从动齿轮和第一从动齿轮中部固定连接有第二转动杆,所述转动轮固定连接在第二转动杆的外端面。
具体使用时,当弧形杆与障碍物发生碰撞时,在连接件的作用下进行一定的弹性缓冲,在缓冲的同时连接件相对第一转动杆之间存在差速,通过第二驱动齿轮和传动齿轮之间的差速,进而带动传动齿轮进行转动,并通过驱动轮和传动皮带驱动第一从动齿轮转动,第一从动齿轮转动的同时带动其下端面的传动轮进行转动,由于传动轮啮合有第二从动齿轮,进而在碰撞时第二从动齿轮和传动轮随碰撞发生进行转动,从而通过第二转动杆带动转动轮转动,且转动轮的表面可嵌设相应的橡胶防滑纹,通过转动轮转动使得弧形杆与障碍物快速脱离,并对缓冲进行卸力,降低碰撞时产生的冲击力。
作为本发明的进一步方案,所述缓冲装置和碰撞防护装置之间设有缓冲间隙,所述缓冲装置与缓冲间隙相贴合的一侧设有限位杆,所述限位杆的侧端面套接有第一弹簧,所述第一弹簧的一端与缓冲装置弹性相连,所述第一弹簧背离缓冲装置的一端与碰撞防护装置弹性相连,所述缓冲间隙内设有缓冲气囊。
具体使用时,当运输机器人主体运动速度过快碰撞防护装置以不足以完全缓冲吸能时,通过缓冲装置进行进一步的缓冲,通过多级缓冲进一步提高对运输机器人主体的防护效果,当碰撞强度过高,则撞击碰撞防护装置,通过缓冲装置和碰撞防护装置之间设有缓冲间隙,缓冲装置和碰撞防护装置之间通过第一弹簧进行弹性相连,当碰撞防护装置碰撞时通过第一弹簧对碰撞防护装置的动能进行缓冲和吸收,且进一步地在缓冲间隙中还设有缓冲气囊,缓冲气囊采用弹性材质并充气,缓冲气囊对缓冲间隙起支撑作用的同时在碰撞防护装置受冲击向缓冲间隙内移动时缓冲气囊可进行移动缓冲吸能,提高缓冲装置对碰撞防护装置的缓冲效果。
作为本发明的进一步方案,所述碰撞防护装置内部的限位槽延伸至缓冲装置的内部,所述探测条滑动连接在限位槽的内部,所述限位槽的一端设有气室,所述气室的内部滑动连接有活塞板,所述活塞板的一端与探测条转动相连,且所述气室背离活塞板一端连通有气管,所述气管背离气室的一端与缓冲气囊相连通。
具体使用时,探测条的两端设置在限位槽的内部,且与活塞板转动相连,当探测条检测到障碍物发生伸缩时,探测条推动活塞板在气室内移动,使得气室内部气体压缩通过气管排入缓冲气囊的内部,使得缓冲气囊内压强增加,进而提高缓冲气囊对缓冲间隙支撑效果,同时加强缓冲气囊对碰撞防护装置的缓冲效果。
作为本发明的进一步方案,所述限位槽的内部转动连接有滑轮,所述滑轮与探测条相贴合。
具体使用时,通过在限位槽的内部转动设置有滑轮,有效降低探测条在限位槽内滑动的摩擦力,进而提高探测条对障碍碰撞时检测的灵敏度。
作为本发明的进一步方案,所述活塞板的一端设有连接片,所述连接片内转动连接有转动销轴,所述探测条的两端开设有与转动销轴相适配的限位孔,且所述探测条背离齿槽的一端固定连接有缓冲胶条。
具体使用时,探测条通过将转动销轴穿过限位孔,使得探测条两端转动连接在连接片的内部,进而使得探测条与活塞板转动相连,进而可以通过探测条即可推动活塞板进行移动,通过设有缓冲胶条表面高强度冲击对探测条的损伤。
工作原理:当运输机器人主体移动时,碰触到障碍物发生撞击,探测条环绕设置在碰撞防护装置的外端面,且探测条采用弹性材质,当障碍物触碰探测条时,引起探测条产生形变并向限位槽内侧滑动,进而通过探测条对障碍物进行感应,且通过在限位槽的内部转动设置有滑轮,有效降低探测条在限位槽内滑动的摩擦力,进而提高探测条对障碍碰撞时检测的灵敏度,在探测条向内侧滑动的同时通过齿槽和第一驱动齿轮,带动第一转动杆转动,进而使得第一转动杆带动防护杆转动,将防护杆由转动槽的内部伸出,对装置进行防护,且可将装置与障碍物之间分离,通过连接件使得防护杆与第一转动杆之间弹性相连,防止防护杆转动伸出时,产生剧烈碰撞进而产生振动,通过连接件对碰撞进行缓冲吸能,降低对运输机器人主体的损伤,同时连接杆的一端设有弧形杆,弧形杆可将碰撞的力进行引导卸力,降低碰撞时的冲击强度,且在弧形杆内设有转动轮,进一步提高弧形杆对碰撞的卸力效果,内套管通过限位块与第一转动杆进行同轴转动,当弧形杆与障碍物发生碰撞时,在连接件的作用下进行一定的弹性缓冲,在缓冲的同时连接件相对第一转动杆之间存在差速,通过第二驱动齿轮和传动齿轮之间的差速,进而带动传动齿轮进行转动,并通过驱动轮和传动皮带驱动第一从动齿轮转动,第一从动齿轮转动的同时带动其下端面的传动轮进行转动,由于传动轮啮合有第二从动齿轮,进而在碰撞时第二从动齿轮和传动轮随碰撞发生进行转动,从而通过第二转动杆带动转动轮转动,且转动轮的表面可嵌设相应的橡胶防滑纹,通过转动轮转动使得弧形杆与障碍物快速脱离,并对缓冲进行卸力,降低碰撞时产生的冲击力,当运输机器人主体运动速度过快碰撞防护装置以不足以完全缓冲吸能时,通过缓冲装置进行进一步的缓冲,通过多级缓冲进一步提高对运输机器人主体的防护效果,当碰撞强度过高,则撞击碰撞防护装置,通过缓冲装置和碰撞防护装置之间设有缓冲间隙,缓冲装置和碰撞防护装置之间通过第一弹簧进行弹性相连,当碰撞防护装置碰撞时通过第一弹簧对碰撞防护装置的动能进行缓冲和吸收,且进一步地在缓冲间隙中还设有缓冲气囊,缓冲气囊采用弹性材质并充气,缓冲气囊对缓冲间隙起支撑作用的同时在碰撞防护装置受冲击向缓冲间隙内移动时缓冲气囊可进行移动缓冲吸能,提高缓冲装置对碰撞防护装置的缓冲效果。
本发明通过设有探测条,探测条环绕设置在碰撞防护装置的外端面,当运输机器人主体移动时,碰触到障碍物发生撞击,且探测条采用弹性材质,当障碍物触碰探测条时,引起探测条产生形变并向限位槽内侧滑动,进而通过探测条对障碍物进行感应,通过设置多组缓冲装置和碰撞防护装置对运输机器人主体进行贴合,使得探测条实现对运输机器人主体的全方位环绕,进而避免运输机器人主体在移动时,视觉探测出现盲区探测不到引发碰撞的情况,大大减小装置成本和体积,当探测条向内侧滑动的同时通过齿槽和第一驱动齿轮,带动第一转动杆转动,进而使得第一转动杆带动防护杆转动,将防护杆由转动槽的内部伸出,对装置进行防护,提高对运输机器人主体的防护效果,同时进一步地通过将防护杆转动伸出,可将装置与障碍物之间分离,以降低对运输机器人主体冲击效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的缓冲装置和碰撞防护装置结构示意图;
图3是本发明的缓冲装置和碰撞防护装置内部结构示意图;
图4是本发明的探测条结构示意图;
图5是本发明的图3中B处放大结构示意图;
图6是本发明的第一转动杆结构示意图;
图7是本发明的探测条内部剖面结构示意图;
图8是本发明的图7中C处放大结构示意图;
图9是本发明的连接件内部结构示意图;
图10是本发明的图3中A处放大结构示意图;
图11是本发明的活塞板结构示意图。
图中:1、运输机器人主体;2、缓冲装置;3、碰撞防护装置;4、探测条;5、转动槽;6、缓冲气囊;7、第一转动杆;8、防护杆;9、限位杆;10、第一弹簧;11、缓冲胶条;12、限位孔;13、齿槽;14、滑轮;15、限位槽;16、第一驱动齿轮;17、弧形杆;18、转动轮;19、连接杆;20、连接件;21、第二驱动齿轮;22、传动皮带;23、第二从动齿轮;24、第二转动杆;25、传动轮;26、第一从动齿轮;27、驱动轮;28、传动齿轮29、涡卷弹簧;30、内套管;31、限位块;32、气室;33、活塞板;34、连接片;35、气管;36、转动销轴。
具体实施方式
如图1-5所示,一种工业运输机器人碰撞防护装置,包括运输机器人主体1,运输机器人主体1的侧端面贴合有缓冲装置2,缓冲装置2背离运输机器人主体1的一端弹性连接有碰撞防护装置3,碰撞防护装置3的内部开有限位槽15,限位槽15内部滑动连接有探测条4,探测条4的一端嵌设有齿槽13,碰撞防护装置3内部转动连接有第一转动杆7,第一转动杆7侧端面固定连接有第一驱动齿轮16,第一驱动齿轮16与齿槽13相啮合,碰撞防护装置3背离缓冲装置2的一端开设有转动槽5,转动槽5的内部设有防护杆8,防护杆8的一端与第一转动杆7弹性连接。
使用时,当运输机器人主体1移动时,碰触到障碍物发生撞击,探测条4环绕设置在碰撞防护装置3的外端面,且探测条4采用弹性材质,当障碍物触碰探测条4时,引起探测条4产生形变并向限位槽15内侧滑动,进而通过探测条4对障碍物进行感应,在探测条4向内侧滑动的同时通过齿槽13和第一驱动齿轮16,带动第一转动杆7转动,进而使得第一转动杆7带动防护杆8转动,将防护杆8由转动槽5的内部伸出,对装置进行防护,且可将装置与障碍物之间分离。
如图3、6和7所示,防护杆8包括弧形杆17、连接杆19和连接件20,连接件20弹性连接在第一转动杆7的侧端面下部,连接杆19固定连接在连接件20的一端,弧形杆17固定连接在连接杆19背离连接件20的一端,且弧形杆17内部转动连接有转动轮18。
使用时,通过连接件20使得防护杆8与第一转动杆7之间弹性相连,防止防护杆8转动伸出时,产生剧烈碰撞进而产生振动,通过连接件20对碰撞进行缓冲吸能,降低对运输机器人主体1的损伤,同时连接杆19的一端设有弧形杆17,弧形杆17可将碰撞的力进行引导卸力,降低碰撞时的冲击强度,且在弧形杆17内设有转动轮18,进一步提高弧形杆17对碰撞的卸力效果。
如图6和9所示,连接件20内部弹性连接有涡卷弹簧29,涡卷弹簧29背离连接件20一端弹性连接有内套管30,内套管30内壁嵌设有限位块31,且第一转动杆7的侧端面开设有与限位块31相适配地槽。
使用时,内套管30通过限位块31与第一转动杆7进行同轴转动,当发生防护杆8碰撞时,连接件20和内套管30之间通过涡卷弹簧29进行缓冲,进而提高防护杆8的缓冲保护效果。
如图6-8所示,连接杆19的内部转动连接有传动齿轮28,传动齿轮28的上端面固定连接有驱动轮27,且第一转动杆7设有与传动齿轮28相啮合的第二驱动齿轮21,驱动轮27驱动连接有传动皮带22,传动皮带22背离驱动轮27的一端驱动连接有传动轮25,传动轮25的下端面固定连接有第一从动齿轮26,第一从动齿轮26侧端面啮合有第二从动齿轮23,第二从动齿轮23和第一从动齿轮26转动连接在弧形杆17的内部,且第二从动齿轮23和第一从动齿轮26中部固定连接有第二转动杆24,转动轮18固定连接在第二转动杆24的外端面。
使用时,当弧形杆17与障碍物发生碰撞时,在连接件20的作用下进行一定的弹性缓冲,在缓冲的同时连接件20相对第一转动杆7之间存在差速,通过第二驱动齿轮21和传动齿轮28之间的差速,进而带动传动齿轮28进行转动,并通过驱动轮27和传动皮带22驱动第一从动齿轮26转动,第一从动齿轮26转动的同时带动其下端面的传动轮25进行转动,由于传动轮25啮合有第二从动齿轮23,进而在碰撞时第二从动齿轮23和传动轮25随碰撞发生进行转动,从而通过第二转动杆24带动转动轮18转动,且转动轮18的表面可嵌设相应的橡胶防滑纹,通过转动轮18转动使得弧形杆17与障碍物快速脱离,并对缓冲进行卸力,降低碰撞时产生的冲击力。
如图3所示,缓冲装置2和碰撞防护装置3之间设有缓冲间隙,缓冲装置2与缓冲间隙相贴合的一侧设有限位杆9,限位杆9的侧端面套接有第一弹簧10,第一弹簧10的一端与缓冲装置2弹性相连,第一弹簧10背离缓冲装置2的一端与碰撞防护装置3弹性相连,缓冲间隙内设有缓冲气囊6。
使用时,当运输机器人主体1运动速度过快碰撞防护装置3以不足以完全缓冲吸能时,通过缓冲装置2进行进一步的缓冲,通过多级缓冲进一步提高对运输机器人主体1的防护效果,当碰撞强度过高,则撞击碰撞防护装置3,通过缓冲装置2和碰撞防护装置3之间设有缓冲间隙,缓冲装置2和碰撞防护装置3之间通过第一弹簧10进行弹性相连,当碰撞防护装置3碰撞时通过第一弹簧10对碰撞防护装置3的动能进行缓冲和吸收,且进一步地在缓冲间隙中还设有缓冲气囊6,缓冲气囊6采用弹性材质并充气,缓冲气囊6对缓冲间隙起支撑作用的同时在碰撞防护装置3受冲击向缓冲间隙内移动时缓冲气囊6可进行移动缓冲吸能,提高缓冲装置2对碰撞防护装置3的缓冲效果。
如图2-7所示,碰撞防护装置3内部的限位槽15延伸至缓冲装置2的内部,探测条4滑动连接在限位槽15的内部,限位槽15的一端设有气室32,气室32的内部滑动连接有活塞板33,活塞板33的一端与探测条4转动相连,且气室32背离活塞板33一端连通有气管35,气管35背离气室32的一端与缓冲气囊6相连通。
使用时,探测条4的两端设置在限位槽15的内部,且与活塞板33转动相连,当探测条4检测到障碍物发生伸缩时,探测条4推动活塞板33在气室32内移动,使得气室32内部气体压缩通过气管35排入缓冲气囊6的内部,使得缓冲气囊6内压强增加,进而提高缓冲气囊6对缓冲间隙支撑效果,同时加强缓冲气囊6对碰撞防护装置3的缓冲效果。
如图5所示,限位槽15的内部转动连接有滑轮14,滑轮14与探测条4相贴合。
使用时,通过在限位槽15的内部转动设置有滑轮14,有效降低探测条4在限位槽15内滑动的摩擦力,进而提高探测条4对障碍碰撞时检测的灵敏度。
如图4和图10-11所示,活塞板33的一端设有连接片34,连接片34内转动连接有转动销轴36,探测条4的两端开设有与转动销轴36相适配的限位孔12,且探测条4背离齿槽13的一端固定连接有缓冲胶条11。
使用时,探测条4通过将转动销轴36穿过限位孔12,使得探测条4两端转动连接在连接片34的内部,进而使得探测条4与活塞板33转动相连,进而可以通过探测条4即可推动活塞板33进行移动,通过设有缓冲胶条11表面高强度冲击对探测条4的损伤。
工作原理:当运输机器人主体1移动时,碰触到障碍物发生撞击,探测条4环绕设置在碰撞防护装置3的外端面,且探测条4采用弹性材质,当障碍物触碰探测条4时,引起探测条4产生形变并向限位槽15内侧滑动,进而通过探测条4对障碍物进行感应,且通过在限位槽15的内部转动设置有滑轮14,有效降低探测条4在限位槽15内滑动的摩擦力,进而提高探测条4对障碍碰撞时检测的灵敏度,在探测条4向内侧滑动的同时通过齿槽13和第一驱动齿轮16,带动第一转动杆7转动,进而使得第一转动杆7带动防护杆8转动,将防护杆8由转动槽5的内部伸出,对装置进行防护,且可将装置与障碍物之间分离,通过连接件20使得防护杆8与第一转动杆7之间弹性相连,防止防护杆8转动伸出时,产生剧烈碰撞进而产生振动,通过连接件20对碰撞进行缓冲吸能,降低对运输机器人主体1的损伤,同时连接杆19的一端设有弧形杆17,弧形杆17可将碰撞的力进行引导卸力,降低碰撞时的冲击强度,且在弧形杆17内设有转动轮18,进一步提高弧形杆17对碰撞的卸力效果,内套管30通过限位块31与第一转动杆7进行同轴转动,当弧形杆17与障碍物发生碰撞时,在连接件20的作用下进行一定的弹性缓冲,在缓冲的同时连接件20相对第一转动杆7之间存在差速,通过第二驱动齿轮21和传动齿轮28之间的差速,进而带动传动齿轮28进行转动,并通过驱动轮27和传动皮带22驱动第一从动齿轮26转动,第一从动齿轮26转动的同时带动其下端面的传动轮25进行转动,由于传动轮25啮合有第二从动齿轮23,进而在碰撞时第二从动齿轮23和传动轮25随碰撞发生进行转动,从而通过第二转动杆24带动转动轮18转动,且转动轮18的表面可嵌设相应的橡胶防滑纹,通过转动轮18转动使得弧形杆17与障碍物快速脱离,并对缓冲进行卸力,降低碰撞时产生的冲击力,当运输机器人主体1运动速度过快碰撞防护装置3以不足以完全缓冲吸能时,通过缓冲装置2进行进一步的缓冲,通过多级缓冲进一步提高对运输机器人主体1的防护效果,当碰撞强度过高,则撞击碰撞防护装置3,通过缓冲装置2和碰撞防护装置3之间设有缓冲间隙,缓冲装置2和碰撞防护装置3之间通过第一弹簧10进行弹性相连,当碰撞防护装置3碰撞时通过第一弹簧10对碰撞防护装置3的动能进行缓冲和吸收,且进一步地在缓冲间隙中还设有缓冲气囊6,缓冲气囊6采用弹性材质并充气,缓冲气囊6对缓冲间隙起支撑作用的同时在碰撞防护装置3受冲击向缓冲间隙内移动时缓冲气囊6可进行移动缓冲吸能,提高缓冲装置2对碰撞防护装置3的缓冲效果。