CN115383781A - 末端执行器及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种末端执行器及机器人，其中末端执行器包括安装座、夹持装置及限位结构，夹持装置通过浮动机构与安装座活动连接，夹持装置具有靠近安装座的第一位置及远离安装座的第二位置，并能够在第一位置与第二位置之间切换；限位结构包括能够相互配合限位的第一限位部及第二限位部，第一限位部设置于安装座，第二限位部设置于夹持装置；夹持装置处于第二位置时，第一限位部与第二限位部处于相互脱离的状态，夹持装置能够相对安装座浮动；夹持装置处于第一位置时，第一限位部与第二限位部处于相互配合限位的状态以限制夹持装置浮动。本发明提供末端执行器，可以满足工件放置的精度要求，也可以保证工件搬运时的稳定性。

Description

末端执行器及机器人

技术领域

本发明涉及末端执行器技术领域，特别涉及一种末端执行器及机器人。

背景技术

现有的一些机器人的末端执行器可自由浮动，这种末端执行器在取放工件时，可以被动调整自身的姿态，以使工件可以被准确地放置。然而，这种末端执行器搬运工件时不稳定，搬运过程中容易出现工件大幅晃动的情况，进而可能发生工件碰撞其他物体、工件掉落等意外事故。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种末端执行器，可以满足工件放置的精度要求，也可以保证工件搬运时的稳定性。

本发明还提出一种具有上述末端执行器的机器人。

根据本发明的第一方面实施例的末端执行器，包括安装座、夹持装置及限位结构，所述夹持装置通过浮动机构与所述安装座活动连接，所述夹持装置具有靠近所述安装座的第一位置及远离所述安装座的第二位置，并能够在第一位置与第二位置之间切换；所述限位结构包括能够相互配合限位的第一限位部及第二限位部，所述第一限位部设置于所述安装座，所述第二限位部设置于所述夹持装置；其中，所述夹持装置处于第二位置时，所述第一限位部与所述第二限位部处于相互脱离的状态，所述夹持装置能够相对所述安装座浮动；所述夹持装置处于第一位置时，所述第一限位部与所述第二限位部处于相互配合限位的状态以限制所述夹持装置浮动。

根据本发明实施例的末端执行器，至少具有如下有益效果：通过上述设置，夹持装置处于第一位置时，第一限位部与所述第二限位部相互配合限制夹持装置浮动，即限制夹持装置相对安装座左右前后扭摆以及水平移动，夹持装置处于稳定模式，夹持装置处于第二位置时，夹持装置能够相对安装座浮动，即夹持装置处于浮动模式，可以通过人工或者驱动装置使夹持装置在第一位置与第二位置之间切换，从而实现夹持装置切换成稳定模式或浮动模式，于是，搬运工件过程中，夹持装置处于第一位置，此时夹持装置处于稳定模式，从而降低搬运过程中工件摆动的情况，保证工件搬运时的稳定性，放置工件时，夹持装置处于第二位置，此时夹持装置处于浮动模式，从而夹持装置可以被动调整自身的姿态，满足工件放置的精度要求。

根据本发明的一些实施例，所述第一限位部与所述第二限位部其中之一设置为定位腔，另一设置为导向件，所述夹持装置处于第一位置时，所述导向件的外周壁与所述定位腔的内壁抵接，所述夹持装置处于第二位置时，所述定位腔与所述导向件相互脱离。

根据本发明的一些实施例，所述第一限位部设置为定位腔，所述第二限位部设置为导向件，所述导向件设置有避让孔，所述浮动机构穿设于所述避让孔。

根据本发明的一些实施例，所述避让孔位于所述导向件的中间位置，所述浮动机构沿所述避让孔的轴向设置，且所述浮动机构位于所述避让孔的中间位置。

根据本发明的一些实施例，所述导向件靠近所述安装座的一端设置有用于引导所述导向件插入所述定位腔的引导部。

根据本发明的一些实施例，所述夹持装置处于第二位置时，所述引导部插设于所述定位腔，且所述引导部与所述定位腔的内壁之间存在活动间隙。

根据本发明的一些实施例，所述引导部呈环形，所述引导部的外周的直径沿靠近所述定位腔的方向逐渐缩小。

根据本发明的一些实施例，所述浮动机构包括至少三个依次铰接的连接部，相邻两个所述连接部之间的转动轴线沿所述导向件的径向设置，且相邻两条所述转动轴线相互垂直，靠近所述安装座的所述连接部与所述安装座连接，靠近所述夹持装置的所述连接部与所述夹持装置连接。

根据本发明的一些实施例，所述安装座包括安装套，所述安装套的一端内嵌装有导向套，所述定位腔由所述导向套界定形成。

根据本发明的一些实施例，所述夹持装置包括至少两个可相互靠拢或远离张开的指型夹爪，所述指型夹爪的指腹面与指背面均设有防滑垫。

根据本发明的一些实施例，所述安装座安装有驱动装置，所述浮动机构的一端与所述驱动装置连接，另一端与所述夹持装置连接，所述驱动装置用于驱动所述夹持装置在第一位置与第二位置之间切换。

根据本发明的第二方面实施例的机器人，包括上述的末端执行器。

根据本发明实施例的机器人，至少具有如下有益效果：通过采用上述的末端执行器，本发明提供的机器人可以满足工件放置的精度要求，也可以保证工件搬运时的稳定性要求。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的末端执行器(夹持装置处于第二位置时)的示意图；

图2为图1示出的末端执行器的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明实施例的末端执行器(夹持装置处于第一位置时)的剖视图；

图5为图4中B处的放大图；

图6为本发明实施例的末端执行器的爆炸图；

图7为本发明实施例的末端执行器的浮动机构的示意图。

附图标记：

安装座100、安装套110、安装板120、驱动装置200、夹持装置300、指型夹爪310、防滑垫311、浮动机构400、连接部410、导向套510、定位腔511、导向件520、避让孔521、引导部522、活动间隙5111、传感器600。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图5，本发明的第一方面实施例提供的末端执行器，包括安装座100、夹持装置300及限位结构，夹持装置300通过浮动机构400与安装座100活动连接，夹持装置300具有靠近安装座100的第一位置及远离安装座100的第二位置，并能够在第一位置与第二位置之间切换；限位结构包括能够相互配合限位的第一限位部及第二限位部，第一限位部设置于安装座100，第二限位部设置于夹持装置300；其中，夹持装置300处于第二位置时，第一限位部与第二限位部处于相互脱离的状态，夹持装置300能够相对安装座100浮动；夹持装置300处于第一位置时，第一限位部与第二限位部处于相互配合限位的状态以限制夹持装置300浮动。

通过上述设置，夹持装置300处于第一位置时，第一限位部与所述第二限位部相互配合限制夹持装置300浮动，即限制夹持装置300相对安装座100左右前后扭摆以及水平移动，此时夹持装置300处于稳定模式，夹持装置300处于第二位置时，夹持装置300能够相对安装座100浮动，即夹持装置300处于浮动模式，可以通过人工或者驱动装置200使夹持装置300在第一位置与第二位置之间切换，从而实现夹持装置300切换成稳定模式或浮动模式，于是，搬运工件过程中，夹持装置300处于第一位置，此时夹持装置300处于稳定模式，从而降低搬运过程中工件摆动的情况，保证工件搬运时的稳定性，放置工件时，夹持装置300处于第二位置，此时夹持装置300处于浮动模式，夹持装置300可以被动地调整自身的姿态，以弥补机器人末端位置偏差，增加对机器人末端精度的容忍度，减少机器人末端位置存在偏差造成机器人过载急停的情况，满足工件放置的精度要求。

此外，抓取工件过程中，夹持装置300处于浮动模式，由于夹爪与工件之间是刚性接触，当工件也是刚性地固定于工装上时，浮动机构400的柔性可以有效减少因定位不准导致机器人与固定的工装之间产生干涉而错误地报警的情况，减少机器人过载急停的情况。

参照图2，需要说明的是，在本发明的实施例中，夹持装置300相对安装座100浮动指的是夹持装置300可沿水平方向(与图2中上下方向相垂直的方向)、上下方向移动，且可以左右前后扭摆等；第一限位部与第二限位部相互配合限制夹持装置300浮动，指的是限制夹持装置300左右前后扭摆以及水平方向的移动，但并不意味着限制了夹持装置300转动或者上下移动。

参照图2至图5，可以想象得到的是，在一些实施例中，第一限位部与第二限位部其中之一设置为定位腔511，另一设置为导向件520，夹持装置300处于第一位置时，导向件520的外周壁与定位腔511的内壁抵接，于是，导向件520与定位腔511相互配合形成限位，从而限制夹持装置300相对安装座100左右前后扭摆以及水平移动，夹持装置300处于稳定模式；夹持装置300处于第二位置时，定位腔511与导向件520相互脱离，从而解除对夹持装置300的限制，使得夹持装置300能够相对安装座100浮动，从而夹持装置300处于浮动模式。

参照图1、图3及图6，可以想象得到的是，在一些实施例中，第一限位部设置为定位腔511，第二限位部设置为导向件520，导向件520设置有避让孔521，浮动机构400穿设于避让孔521。通过上述设置，导向件520可以起到防护作用，可以减少在夹持装置300浮动过程中浮动机构400与其他部件产生碰撞的情况，也可以减少外界物质接触浮动机构400的情况。夹持装置300处于第一位置时，定位腔511的内壁与导向件520相互配合可以完全包围浮动机构400，可以起到防护作用，有效减少外界物质接触浮动机构400的情况。

参照图2及图4，可以想象得到的是，在一些实施例中，避让孔521位于导向件520的中间位置，浮动机构400沿避让孔521的轴向设置，且位于避让孔521的中间位置，通过上述设置，可以方便确定夹持装置300的位置，提高夹持装置300的位置精度，也可以减少浮动机构400与导向件520发生碰撞的情况。

参照图1，可以想象得到的是，导向件520靠近安装座100的一端设置有用于引导导向件520插入定位腔511的引导部522，以使导向件520能够更顺利地插入定位腔511。

参照图2及图3，可以想象得到的是，夹持装置300处于第二位置时，引导部522插设于定位腔511，且引导部522与定位腔511的内壁之间存在活动间隙5111，以保证夹持装置300能够相对安装座100浮动。通过上述设置，夹持装置300浮动过程中，引导部522至少部分位于定位腔511内，如此，可以减少夹持装置300从第二位置切换至第一位置时导向件520与定位腔511的内壁产生碰撞的情况，此外，引导部522也可以与定位腔511内壁相互配合限制夹持装置300的浮动范围。

参照图2及图6，可以想象得到的是，在一些实施例中，引导部522呈环形，引导部522外周的直径沿靠近定位腔511的方向逐渐缩小，以使引导部522与定位腔511内壁之间存在活动间隙5111。通过上述设置，引导部522、导向件520及定位腔511的内壁三者配合可以始终将浮动机构400包围，起到更好的防护作用，有效减少外界物质接触浮动机构400的情况，减少浮动机构400受到的损害的情况，保证夹持装置300能够灵活浮动。

在一些实施例中，若夹持装置300处于稳定模式时需要限制夹持装置300转动，此时，导向件520可以为多边形柱体，相应的，定位腔511的横截面形状为与导向件520的横截面形状相同的多边形，于是，夹持装置300处于第一位置时，导向件520与定位腔511之间的配合可以限制夹持装置300的转动，使得转移工件时夹持装置300的位姿更加稳定。当然，导向件520也可以设计成圆柱形，此时导向件520与定位腔511之间可以填充阻尼材料，于是，夹持装置300处于第一位置时，导向件520与定位腔511之间的配合可以限制夹持装置300的转动。

需要说明的是，上述的限位结构也可以采用其他设置方式，例如，第一限位部包括设置于安装座100上的第一定位平面，第二限位部包括设置于夹持装置300上的第二定位平面，夹持装置300处于第一位置时，第一定位平面与第二定位平面相互贴合抵接，如此可以限制夹持装置300浮动。

需要说明的是，上述的引导部522也可以采用其他设置方式，例如，引导部522包括多个沿圆周分布的引导条，引导条呈弧形，所有的引导条一端均与导向件520连接，所有的引导条另一端均朝内侧靠拢。

参照图2、图6及图7，可以想象得到的是，在一些实施例中，浮动机构400包括至少三个依次铰接的连接部410，相邻两个连接部410之间的转动轴线沿导向件520的径向设置，且相邻两条转动轴线相互垂直，靠近安装座100的连接部410与安装座100连接，靠近夹持装置300的连接部410与夹持装置300连接，于是，浮动机构400具有至少两个自由度，如此，夹持装置300处于第二位置时，夹持装置300也至少具有两个自由度，使得夹持装置300可以相对安装座100浮动。

参照图2、图6及图7，在具体实施过程中，上述的连接部410设置有5个，此时，浮动机构400具有4个自由度,浮动机构400具有较好的柔性，夹持装置300处于第二位置时，夹持装置300也至少具有4个自由度，如此，夹持装置300浮动更灵活，夹持装置300自动调整姿态能力更强，从而提高工件放置时的位置精度，进一步减少抓取工件过程中因定位不准导致机器人与固定的工装之间产生干涉而错误地报警的情况。

参照图2及图6，可以想象得到的是，在一些实施例中，安装座100包括安装套110，安装套110的一端内嵌装有导向套510，定位腔511由导向套510界定形成。于是，导向套510可拆卸，导向套510的内壁即定位腔511的内壁磨损时，可以更换导向套510，保证导向件520与定位腔511的内壁之间配合良好。

参照图2、图6及图7，可以想象得到的是，在一些实施例中，上述的安装座100还安装有驱动装置200，上述的浮动机构400的一端与驱动装置200连接，另一端与夹持装置300连接，驱动装置200用于驱动夹持装置300在第一位置与第二位置之间切换。其中，驱动装置200可以设置为气缸或直线电机等装置，驱动装置200与机器人的控制装置电连接，如此，机器人可以根据需要自动将夹持装置300的工作模式切换成稳定模式或者浮动模式。

参照图2、图6及图7，具体而言，驱动装置200安装于安装套110的另一端内，靠近安装座100的连接部410与安装座100连接，靠近夹持装置300的连接部410与夹持装置300连接，于是驱动装置可以驱动浮动机构及夹持装置移动，使夹持装置300在第一位置与第二位置之间切换

需要说明的是，上述的浮动机构400也可以采用其他设置方式，例如，浮动机构400包括拉绳及转轴，拉绳一端与驱动装置200连接，另一端与转轴连接，转轴枢接于夹持装置300，如此，夹持装置300处于第二位置时，夹持装置300可以相对安装座100浮动。

需要说明的是，在另一些实施例中，上述的末端执行器也可以采用人工方式将夹持装置300的工作模式切换成稳定模式或者浮动模式，具体而言，上述的第一限位部可以包括转动安装于安装座100的锁紧螺栓，第二限位部可以包括用于与锁紧螺栓螺接的螺纹孔，螺纹孔设置于夹持装置300，于是，夹持装置300需要从浮动模式切换至稳定模式时，工作人员可以手动将夹持装置300从第二位置移动到第一位置，然后工作人员可以拧紧锁紧螺栓，将夹持装置300固定于安装座100，从而限制夹持装置300浮动，夹持装置300需要从稳定模式切换至浮动模式时，工作人员可以手动松开锁紧螺栓，然后夹持装置300从第一位置移动至第二位置。

参照图1，可以想象得到的是，在一些实施例中，夹持装置300包括至少两个可相互靠拢或远离张开的指型夹爪310，指型夹爪310的指背面设置有防滑垫311，指型夹爪310的指腹面也设置有防滑垫311，于是，通过上述设置，夹持装置300的指型夹爪310既可以相互靠拢夹住物品外侧，也可以相互远离张开以外撑抓取中空形状的物品。

容易想象得到的是，在另一些实施例中，上述的夹持装置300也可以采用其他设置方式，例如夹持装置300可以设置为吸盘类夹持装置300。

本发明的第二方面实施例提供的机器人，包括上述的末端执行器。通过采用上述的末端执行器，本发明提供的机器人(图中未示出)可以满足工件放置的精度要求，也可以保证工件搬运时的稳定性要求，此外，抓取工件过程中，夹持装置300处于浮动模式，浮动机构400的柔性可以有效减少因定位不准导致机器人与固定的工装之间产生干涉而错误地报警的情况，减少机器人过载急停的情况。

参照图1，可以想象得到的是，在一些实施例中，末端执行器上设置有用于检测其位置的位置传感器600，位置传感器600与机器人的控制装置电连接，于是，控制装置可以根据位置传感器600反馈的信息，确定末端执行器的位置。具体而言，安装座100还包括安装板120，安装套110嵌装于安装板120，位置传感器600可以设置为深度相机，深度相机安装于安装板120。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (12)

1.一种末端执行器，其特征在于，包括：

安装座(100)；

夹持装置(300)，通过浮动机构(400)与所述安装座(100)活动连接，所述夹持装置(300)具有靠近所述安装座(100)的第一位置及远离所述安装座(100)的第二位置，并能够在第一位置与第二位置之间切换；

限位结构，包括能够相互配合限位的第一限位部及第二限位部，所述第一限位部设置于所述安装座(100)，所述第二限位部设置于所述夹持装置(300)；

其中，所述夹持装置(300)处于第二位置时，所述第一限位部与所述第二限位部处于相互脱离的状态，所述夹持装置(300)能够相对所述安装座(100)浮动；所述夹持装置(300)处于第一位置时，所述第一限位部与所述第二限位部处于相互配合限位的状态以限制所述夹持装置(300)浮动。

2.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述第一限位部与所述第二限位部其中之一设置为定位腔(511)，另一设置为导向件(520)，所述夹持装置(300)处于第一位置时，所述导向件(520)的外周壁与所述定位腔(511)的内壁抵接，所述夹持装置(300)处于第二位置时，所述定位腔(511)与所述导向件(520)相互脱离。

3.根据权利要求2所述的末端执行器，其特征在于，所述第一限位部设置为定位腔(511)，所述第二限位部设置为导向件(520)，所述导向件(520)设置有避让孔(521)，所述浮动机构(400)穿设于所述避让孔(521)。

4.根据权利要求3所述的末端执行器，其特征在于，所述避让孔(521)位于所述导向件(520)的中间位置，所述浮动机构(400)沿所述避让孔(521)的轴向设置，且所述浮动机构(400)位于所述避让孔(521)的中间位置。

5.根据权利要求3所述的末端执行器，其特征在于，所述导向件(520)靠近所述安装座(100)的一端设置有用于引导所述导向件(520)插入所述定位腔(511)的引导部(522)。

6.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，所述夹持装置(300)处于第二位置时，所述引导部(522)插设于所述定位腔(511)，且所述引导部(522)与所述定位腔(511)的内壁之间存在活动间隙(5111)。

7.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，所述引导部(522)呈环形，所述引导部(522)的外周的直径沿靠近所述定位腔(511)的方向逐渐缩小。

8.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述浮动机构(400)包括至少三个依次铰接的连接部(410)，相邻两个所述连接部(410)之间的转动轴线沿所述导向件(520)的径向设置，且相邻两条所述转动轴线相互垂直，靠近所述安装座(100)的所述连接部(410)与所述安装座(100)连接，靠近所述夹持装置(300)的所述连接部(410)与所述夹持装置(300)连接。

9.根据权利要求3所述的末端执行器，其特征在于，所述安装座(100)包括安装套(110)，所述安装套(110)的一端内嵌装有导向套(510)，所述定位腔(511)由所述导向套(510)界定形成。

10.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述夹持装置(300)包括至少两个可相互靠拢或远离张开的指型夹爪(310)，所述指型夹爪(310)的指腹面与指背面均设有防滑垫(311)。

11.根据权利要求1至10任一项所述的末端执行器，其特征在于，所述安装座(100)安装有驱动装置(200)，所述浮动机构(400)的一端与所述驱动装置(200)连接，另一端与所述夹持装置(300)连接，所述驱动装置(200)用于驱动所述夹持装置(300)在第一位置与第二位置之间切换。

12.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的末端执行器。

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