CN113927615B - 一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，包括壳体，壳体上开设有供收集瓶瓶盖进入的锁紧孔，壳体远离锁紧孔的一端设置有自适应机构，自适应机构包括密封罩和自适应组件，密封罩与壳体固定连接，密封罩上设置有若干自适应组件，自适应组件包括带卡槽销，带卡槽销的一端与密封罩固定连接，另一端活动套设有快换接头法兰，带卡槽销与快换接头法兰间隙配合。可以直接搭载在机械臂末端，在自适应机构的作用下，使瓶盖拔取工具能够在一定位置、姿态误差范围内自动适应，完成瓶盖拔取工具与收集瓶的对接，然后通过机械臂末端关节的运动实现拔取瓶盖。

Description

一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具

技术领域

本发明涉及瓶盖拔取技术领域，具体为一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具。

背景技术

大气收集分析是科考作业的重要任务之一，要对瓶身固定的收集瓶进行瓶盖的拔取，以此来收集大气进行成分分析，用于大气收集的收集瓶瓶身固定在特定的夹具内，瓶盖外露，科考机器人为移动式机器人搭载机械臂，机械臂携带末端工具对其进行拔取，但科考站环境相对复杂，各种机械结构和传动系统运行存在偏差，机器人与机械臂相对收集瓶难以实现准确定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，可以直接搭载在机械臂末端，在自适应机构的作用下，使瓶盖拔取工具能够在一定位置、姿态误差范围内自动适应，完成瓶盖拔取工具与收集瓶的对接，然后通过机械臂末端关节的运动实现拔取瓶盖。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，包括壳体，所述壳体上开设有供收集瓶瓶盖进入的锁紧孔，所述瓶盖上设有内凹的弧形槽，所述壳体内设置有锁紧机构，所述锁紧机构包括削边轴，所述削边轴活动设置在所述锁紧孔内，所述削边轴连接有驱动机构，所述驱动机构用于驱动削边轴偏心转动使削边轴的远心端与弧形槽配合；

所述壳体远离所述锁紧孔的一端设置有自适应机构，所述自适应机构包括密封罩和自适应组件，所述密封罩与所述壳体固定连接，所述密封罩上设置有若干自适应组件，所述自适应组件包括带卡槽销，所述带卡槽销的一端与所述密封罩固定连接，另一端活动套设有快换接头法兰，所述带卡槽销与所述快换接头法兰间隙配合。

进一步地，所述削边轴的远心端为弧形面，所述削边轴的近心端为平面，所述削边轴的近心端与所述瓶盖之间形成有安装间隙。

进一步地，所述驱动机构包括舵机、连杆、转臂和电机转臂，所述壳体内设有容纳舵机的驱动空间，所述电机转臂设置在所述舵机的输出轴上，所述转臂固定套设在所述削边轴上，所述连杆的一端与所述电机转臂的端部铰接，另一端与所述转臂的端部铰接。

进一步地，所述自适应组件还包括卡簧，所述卡簧固定套设在所述带卡槽销上，所述快换接头法兰上开设有阶梯孔，所述阶梯孔包括小直径孔和大直径孔，所述小直径孔靠近密封罩设置，所述带卡槽销与小直径孔间隙适配，所述卡簧位于所述大直径孔内，所述卡簧的直径大于所述小直径孔的直径且小于大直径孔的直径。

进一步地，所述带卡槽销上套设有弹簧，所述弹簧位于所述快换接头法兰与密封罩之间。

进一步地，所述密封罩上设置有三组所述自适应组件，三组所述自适应组件呈圆周均布。

进一步地，所述快换接头法兰远离密封罩的一端设置有执行接头，所述执行接头用于对接机械臂末端。

进一步地，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有微动开关，所述微动开关的端部延伸至所述锁紧孔内。

进一步地，所述锁紧孔远离所述密封罩的端口设有圆弧过渡部。

本发明的有益效果是：

1、由于带卡槽销与快换接头法兰为间隙配合，使得带卡槽销可以在快换接头法兰的阶梯孔中实现一定角度的摆动，当收集瓶与锁紧孔在一定范围内出现角度偏差时，可通过自适应机构的调节补偿角度偏差，使得壳体适应偏转保证收集瓶瓶盖能顺利进入锁紧孔内。

2、收集瓶瓶盖进入锁紧孔前，使削边轴的近心端转至内侧，由于削边轴的近心端与瓶盖之间形成有安装间隙，使得收集瓶瓶盖能顺利进入到锁紧孔内，然后削边轴的远心端转至内侧，使得削边轴的弧形面适配在弧形槽内，从而限制瓶盖的移动，此时机械臂末端带动瓶盖拔取工具向上运动即可使得瓶盖与收集瓶的瓶身分离，实现瓶盖的自动拔取。

3、通过圆弧过渡部对壳体的偏转进行导向，提高瓶盖拔取工具的自适应能力和补偿能力，保证瓶盖能顺利进入锁紧孔内进行瓶盖拔取动作。

附图说明

图1为本发明一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具的整体结构示意图；

图2为本发明一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具的内部结构示意图；

图3为本发明一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具中自适应机构的立体图；

图4为本发明一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具中锁紧机构的立体图；

图中，100-快换接头法兰，101-锁紧孔，200-自适应机构，201-卡簧，202-带卡槽销，203-弹簧，204-密封罩，205-阶梯孔，300-壳体，400-收集瓶，401-瓶盖，403-弧形槽，500-锁紧机构，501-舵机，502-连杆，503-转臂，504-削边轴，505-驱动空间，506-电机转臂，600-电路板，601-微动开关，602-圆弧过渡部。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图4所示，一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，包括壳体300，壳体300上开设有供收集瓶400瓶盖401进入的锁紧孔101，瓶盖401上设有内凹的弧形槽403，壳体300内设置有锁紧机构500，锁紧机构包括削边轴504，削边轴504活动设置在锁紧孔101内，削边轴504连接有驱动机构，驱动机构用于驱动削边轴504偏心转动使削边轴504的远心端与弧形槽403配合；壳体300远离锁紧孔101的一端设置有自适应机构200，自适应机构200包括密封罩204和自适应组件，密封罩204与壳体300固定连接，密封罩204上设置有若干自适应组件，自适应组件包括带卡槽销202，带卡槽销202的一端与密封罩204固定连接，另一端活动套设有快换接头法兰100，带卡槽销202与快换接头法兰100间隙配合；快换接头法兰100远离密封罩204的一端设置有执行接头，执行接头用于对接机械臂末端；通过执行接头将瓶盖拔取工具连接在机械臂的执行末端上，通过机械臂带动瓶盖拔取工具移动，使壳体300上的锁紧孔101与收集瓶400的瓶盖配合，由于受科考站环境影响，导致机械臂的运行存在偏差，易出现定位不准确的情况，此时通过瓶盖拔取工具的自适应能力补偿机械臂的运行误差，使壳体300的锁紧孔101能准确定位收集瓶400的瓶盖401，具体定位过程为，机械臂按照设定的路径运行以带动瓶盖拔取工具靠近收集瓶400移动，由于运行误差的存在，导致瓶盖401不会正对锁紧孔101，出现一定程度的偏移，此时瓶盖401部分位于锁紧孔101处，此时机械臂带动壳体300向下靠近瓶盖401移动，此时瓶盖401的偏差部分与壳体300接触挤压，由于带卡槽销202与快换接头法兰100为间隙配合，在挤压力的作用下使得带卡槽销202可以在快换接头法兰100内实现一定角度的摆动，使瓶盖401的头部先进入到锁紧孔101内，最后调整机械臂，使瓶盖401完全进入到锁紧孔101内，从而当收集瓶400与锁紧孔101在一定范围内出现角度偏差时，可通过自适应机构的调节补偿角度偏差，使得壳体300适应偏转保证收集瓶400的瓶盖401能顺利进入锁紧孔101内，以补偿机械臂的运行误差。

进一步地，参照图2所示，锁紧孔101远离密封罩204的端口设有圆弧过渡部602，通过圆弧过渡部602对壳体300的偏转进行导向，当瓶盖401与圆弧过渡部602相抵时，圆弧过渡部602将挤压力分解，使壳体300受到偏转力，从而使壳体300偏转适应瓶盖401，提高瓶盖拔取工具的自适应能力和补偿能力，保证瓶盖401能顺利进入锁紧孔101内进行瓶盖拔取动作。

进一步地，参照图4，削边轴504的远心端为弧形面，削边轴504的近心端为平面，削边轴504的近心端与瓶盖401之间形成有安装间隙，驱动机构包括舵机501、连杆502、转臂503和电机转臂506，壳体300内设有容纳舵机501的驱动空间505，电机转臂506设置在舵机501的输出轴上，转臂503固定套设在削边轴504上，连杆502的一端与电机转臂506的端部铰接，另一端与转臂503的端部铰接；驱动空间505以及锁紧孔101均前后贯穿设置，便于将驱动机构和削边轴504分别安装在驱动空间505和锁紧孔101内，削边轴504的一端延长至锁紧孔11的外部，且连杆502位于壳体300的外侧，从而使连杆502能将电机转臂506与转臂503连接；瓶盖401的拔取过程为：收集瓶400的瓶盖401进入锁紧孔101前，使削边轴504的近心端转至内侧，即削边轴504的近心端相对于远心端更靠近锁紧孔101的圆心，由于削边轴504的近心端与瓶盖401之间形成有安装间隙，使得收集瓶400的瓶盖401能顺利进入到锁紧孔101内，然后舵机501转动，通过连杆502带动削边轴504做弧形移动并且自身将产生移动的偏转，从而削边轴504的远心端转至内侧，即削边轴504的远心端相对于近心端更靠近锁紧孔101的圆心，使得削边轴501的弧形面适配在弧形槽403内，从而限制瓶盖401的移动，此时机械臂末端带动瓶盖拔取工具向上运动即可使得瓶盖与收集瓶的瓶身分离，实现瓶盖的自动拔取。

进一步地，参照图2所示，自适应组件还包括卡簧201，卡簧201固定套设在带卡槽销202上，快换接头法兰100上开设有阶梯孔205，阶梯孔205包括小直径孔和大直径孔，小直径孔靠近密封罩204设置，带卡槽销202与小直径孔间隙适配，卡簧201位于大直径孔内，卡簧201的直径大于小直径孔的直径且小于大直径孔的直径，带卡槽销202上套设有弹簧203，弹簧203位于快换接头法兰100与密封罩204之间；使卡簧201可在大直径孔内活动，同时带卡槽销202可在小直径孔内活动，从而使壳体300相对于快换接头法兰100具有一定偏转角度以适应机械臂的运行误差；具体实施时，阶梯孔205贯穿快换接头法兰100的顶部和底部，从而便于带卡槽销202的安装，即安装方式为，将带卡槽销202从阶梯孔205的大直径孔穿入，使卡簧201位于大直径孔内，最后将带卡槽销202远离卡簧201的一端与密封罩204固定即可，弹簧203的两端分别与快换接头法兰100和密封罩204相抵，从而在壳体300偏转时压缩弹簧203，当瓶盖401的头部进入到锁紧孔101后，通过机械臂将瓶盖拔取工具正为后，在弹簧203的反作用力下使壳体300恢复至原位。

进一步地，密封罩204上设置有三组自适应组件，三组自适应组件呈圆周均布，增加快换接头法兰100与壳体300的连接稳定性。

进一步地，壳体300内设置有电路板600，电路板600上设置有微动开关601，微动开关601的端部延伸至锁紧孔101内，微动开关601位于瓶盖401的移动路径上，当瓶盖401进入到锁紧孔101内并触发微动开关601时，舵机501工作锁紧瓶盖401，然后通过机械臂动作进行瓶盖401的拔取。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，包括壳体（300），所述壳体（300）上开设有供收集瓶（400）瓶盖（401）进入的锁紧孔（101），所述瓶盖（401）上设有内凹的弧形槽（403），所述壳体（300）内设置有锁紧机构（500），所述锁紧机构包括削边轴（504），所述削边轴（504）活动设置在所述锁紧孔（101）内，所述削边轴（504）连接有驱动机构，所述驱动机构用于驱动削边轴（504）偏心转动使削边轴（504）的远心端与弧形槽（403）配合；

所述壳体（300）远离所述锁紧孔（101）的一端设置有自适应机构（200），所述自适应机构（200）包括密封罩（204）和自适应组件，所述密封罩（204）与所述壳体（300）固定连接，所述密封罩（204）上设置有若干自适应组件，所述自适应组件包括带卡槽销（202），所述带卡槽销（202）的一端与所述密封罩（204）固定连接，另一端活动套设有快换接头法兰（100），所述带卡槽销（202）与所述快换接头法兰（100）间隙配合；

所述削边轴（504）的远心端为弧形面，所述削边轴（504）的近心端为平面，所述削边轴（504）的近心端与所述瓶盖（401）之间形成有安装间隙；

所述锁紧孔（101）远离所述密封罩（204）的端口设有圆弧过渡部（602）。

2.根据权利要求1所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述驱动机构包括舵机（501）、连杆（502）、转臂（503）和电机转臂（506），所述壳体（300）内设有容纳舵机（501）的驱动空间（505），所述电机转臂（506）设置在所述舵机（501）的输出轴上，所述转臂（503）固定套设在所述削边轴（504）上，所述连杆（502）的一端与所述电机转臂（506）的端部铰接，另一端与所述转臂（503）的端部铰接。

3.根据权利要求1所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述自适应组件还包括卡簧（201），所述卡簧（201）固定套设在所述带卡槽销（202）上，所述快换接头法兰（100）上开设有阶梯孔（205），所述阶梯孔（205）包括小直径孔和大直径孔，所述小直径孔靠近密封罩（204）设置，所述带卡槽销（202）与小直径孔间隙适配，所述卡簧（201）位于所述大直径孔内，所述卡簧（201）的直径大于所述小直径孔的直径且小于大直径孔的直径。

4.根据权利要求3所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述带卡槽销（202）上套设有弹簧（203），所述弹簧（203）位于所述快换接头法兰（100）与密封罩（204）之间。

5.根据权利要求4所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述密封罩（204）上设置有三组所述自适应组件，三组所述自适应组件呈圆周均布。

6.根据权利要求1所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述快换接头法兰（100）远离密封罩（204）的一端设置有执行接头，所述执行接头用于对接机械臂末端。

7.根据权利要求1所述的一种姿态被动适应的机械臂末端瓶盖拔取工具，其特征在于，所述壳体（300）内设置有电路板（600），所述电路板（600）上设置有微动开关（601），所述微动开关（601）的端部延伸至所述锁紧孔（101）内。

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