CN115847476A - 紧凑型协作机器人手腕 - Google Patents
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Abstract
本发明紧凑型协作机器人手腕涉及一种机械手的手腕结构。其目的是为了提供一种能实现拖动,灯光指示等功能,能同时满足三种接口线缆的排布,尤其是内部可以直接走网线的紧凑型协作机器人手腕。本发明紧凑型协作机器人手腕包括手腕结构件,手腕结构件内部设置有伺服关节,伺服关节上设置有中空轴,伺服关节的上方设置有末端电路板和压线板,伺服关节下方设置有转接法兰,转接法兰内部设置有末端浮动绑线板,末端浮动绑线板上设置有橡胶圈,橡胶圈与中空轴位置相对,转接法兰下方设置有末端法兰,末端法兰的侧面设置有网线接口组件、IO接口组件和拖动按钮接口组件,三种组件的接口为分体式结构。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域,特别是涉及一种紧凑型协作机器人手腕。
背景技术
协作机器人一般用于对部署空间尺寸要求紧凑、使用工况灵活度高、需要与人类频繁交互的场合,多见于新兴灵活的工业、医疗与商业应用的场景。因此协作机器人的手腕在本体设计上有如下的特征与要求:
(1)末端多接口设计:机器人工作过程中,末端需要连接末端执行机构,末端的接口能够至二级为末端执行机构提供通信、供电能等功能。
(2)集成拖动使能按键:为了满足和人类频繁交互的功能要求,提升用户使用机器人的便捷程度,需要提供给用户相应的使能按键,去传达给机器人相应的指令,降低用户使用传统有门槛的示教器编程控制机器人的频率。
(3)手腕设计紧凑化:为了提高协作机械臂末端在紧凑狭小空间内的操作与可达能力,手腕的设计需遵循紧凑化原则。
基于以上的设计要求也衍生出相应协作机械臂紧凑型手腕的设计难点:
(1)如何在在狭小的手腕本体空间内,放置关节,线缆,驱动器等多种部件,同时尽可能的缩小机器人末端的径向和轴向尺寸。
(2)如何尺寸有限的同时,提供更丰富的接口类型,满足机器人的大部分需求。
针对目前市面上常见的协作机器人的手腕设计方式,仍然存在如下的不足之处:
(1)相应的手腕设计尺寸不够紧凑化,不利于协作机械臂末端进入狭窄空间进行操作。
(2)部分线缆如网线,仍采用外部走线方式,这种外部走线方式,一方面不美观,一方面影响机器人的活动空间以及线缆的寿命。
发明内容
本发明提供一种协作机器人紧凑型的末端手腕,能实现拖动,灯光指示等功能,并且能同时满足三种接口线缆的排布,尤其是内部可以直接走网线,解决市场绝大多数机器人网线外挂的缺点。
本发明紧凑型协作机器人手腕,包括手腕结构件,手腕结构件内部设置有伺服关节,伺服关节上设置有中空轴,伺服关节的上方设置有末端电路板和压线板,伺服关节下方设置有转接法兰,转接法兰内部设置有末端浮动绑线板,末端浮动绑线板上设置有橡胶圈,橡胶圈与中空轴位置相对,转接法兰下方设置有末端法兰,末端法兰的侧面设置有网线接口组件、IO接口组件和拖动按钮接口组件,三种组件的接口为分体式结构。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述手腕结构件包括进线端口,进线端口内部设置有进线绑线板。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中还包括后盖支架,后盖支架包括台阶结构,台阶下层与手腕结构件连接,台阶上层与后盖连接,多个后盖支架分布在手腕结构件内部四周。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述后盖支架的台阶上层连接有转接板,后盖固定在转接板上方。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述末端电路板通过电气通信线缆连接IO接口组件和拖动按钮接口组件。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述后盖上设置有散光环,末端电路板靠近散光环的位置布置有灯珠。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述网线接口组件包括网线接口安装板和网线接口,网线接口与网线接口安装板连接,网线接口安装板与转接法兰连接。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中所述IO接口组件包括IO接口安装板和IO接口,IO接口与IO接口安装板连接,IO接口安装板与转接法兰连接。
本发明紧凑型协作机器人手腕,其中拖动按钮组件包括按钮安装板和按钮,按钮接口与按钮安装板连接,网线接口安装板与转接法兰连接。
本发明紧凑型协作机器人手腕与现有技术不同之处在于,本发明紧凑型协作机器人手腕在手腕末端设置了三种能够互换位置的功能组件,接口采用分体式设计,方便接口安装和维护。手腕内部的伺服关节上设置有中空轴,可以方便网线在手腕内部安装走线。本发明的手腕内部结构紧凑,配合上下设置的多个绑线板和压线板,可以满足手腕内部多条线缆规则排布的要求,从而减小手腕结构整体的尺寸。
下面结合附图对本发明的紧凑型协作机器人手腕作进一步说明。
附图说明
图1为本发明紧凑型协作机器人手腕的结构示意图;
图2为本发明紧凑型协作机器人手腕的左视图;
图3为本发明紧凑型协作机器人手腕的后视图;
图4为图3中A-A向剖视图;
图5为本发明紧凑型协作机器人手腕的内部结构示意图;
图6为本发明紧凑型协作机器人手腕中后盖支架的结构示意图;
图7为本发明紧凑型协作机器人手腕的主视图;
图8为图7中B-B向剖视图;
图中标记示意为:1-手腕结构件;2-散光环;3-后盖;4-IO接口组件;41-IO接口;42-IO接口安装板;5-拖动按钮接口组件;51-按钮;52-按钮安装板;6-末端法兰;7-转接法兰;8-网线接口组件;81-网线接口;82-网线接口安装板;9-进线绑线板;10-伺服关节;11-中空轴;12-末端固线板;13-末端电路板;14-转接板;15-压线板;16-后盖支架;161-台阶上层;162-台阶下层;17-末端浮动绑线板。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,本发明紧凑型协作机器人手腕包括手腕结构件1和后盖3组成的主体结构,后盖3与手腕结构件1固定连接。后盖3上方安装有散光环2。手腕结构件1的一侧设置有进线端口;手腕结构件1的下方安装有转接法兰7,转接法兰7上设置有网线接口组件8、IO接口组件4和拖动按钮接口组件5,转接法兰7下方安装有末端法兰6。
手腕结构件1内部通过螺栓固定安装有伺服关节10,伺服关节10内部设置有驱动器,驱动器的内部设置有电气通信线缆。驱动器的电气通信线缆分别连接两个方向,一个方向是连接通过进线端口进入的来自上一个关节的的通信线缆,另一个方向是连接末端电路板13。伺服关节10的上方固定安装有末端固线板12。
如图2所示,进线端口内部设置有进线绑线板9,进线绑线板9通过螺钉与手腕结构件1固定连接。如图4所示,手腕结构件1内部通过螺钉固定安装有两个压线板15。从上一个关节进入手腕结构件1的通信线缆穿过进线绑线板9后分成两路,分别用两个压线板15固定在手腕结构件1上,然后分两路绕过伺服关节10,与伺服关节10内部的驱动器部分连接。通过进线绑线板9和两个压线板15的固定,手腕内部的空间利用率得以提高,同时能保证通信线缆在手腕运动过程中的稳定性。
如图4和图5所示,手腕结构件1内部通过螺钉固定安装有后盖支架16,如图6所示,后盖支架16上设置有台阶结构。后盖支架16的台阶下层162与手腕结构件1固定连接,台阶上层161通过四个铜螺柱和螺钉与转接板14固定连接,后盖3通过螺钉与转接板14固定连接。
多个后盖支架16分布在手腕结构件1内部四周,台阶上层161位于台阶下层162内部,能够围绕伺服关节10为后盖3提供支撑。此种结构能够压缩手腕内部空间,同时给能够稳固连接后盖3。后盖3上通过胶水或其他粘合剂安装有散光环2。
转接板14上方通过铜螺柱和螺钉安装有末端电路板13。末端电路板13内部设置有电气通信线缆,电气通信线缆分别连接两个方向,一个方向是通过末端固线板12连接伺服关节10内部驱动器传递上来的线缆,另一个方向是穿过伺服关节10内部的中空轴11后,连接到手腕末端的IO接口组件4和拖动按钮接口组件5。末端电路板13靠近散光环2的位置布置有灯珠,散光环2为半透明材质,能够把末端电路板13的灯光散发出去,通过不同的灯光状态能够显示手腕或者机器人整体的运行状态。
手腕结构件1下部通过螺钉安装有转接法兰7,转接法兰7内部安装有末端浮动绑线板17,末端浮动绑线板17上安装有橡胶圈。橡胶圈与伺服关节10内部的中空轴11相对。
转接法兰7通过螺钉与,末端法兰6固定连接,末端法兰6即为手腕末端,如图7和图8所示,末端法兰6的侧面设置有网线接口组件8、IO接口组件4和拖动按钮接口组件5,这三个组件的位置可以根据需要进行互换调整。
网线接口组件8包括网线接口安装板82、网线接口81和密封圈。与网线接口81连接的通信线缆依次穿过转接法兰7中的孔位、末端浮动绑线板17中的橡胶圈以及伺服关节10内部的中空轴11。连接网线接口81的通信线缆可以通过扎带等方式固定在末端浮动绑线板上。网线接口81的通信线缆穿过伺服关节10后,被压线板15固定在手腕结构件1上,后续线缆通过进线绑线板9后连通机器人上一个关节,实现机器人网线内部走线功能。
在网线接口组件8中,网线接口81直接与网线接口安装板82连接,网线接口安装板82与转接法兰7通过螺钉安装,网线接口安装板82和转接法兰7之间安装有密封圈,通过螺钉锁紧后达到密封效果。在后期维护升级过程中,接口位置或者形式需要变更时,可以直接更改网线接口安装板82即可,不需要对转接法兰7进行重新设计,从而降低后期维护升级的成本,方便多种接口的安装。
IO接口组件4包括IO接口安装板42、IO接口41和密封圈。与IO接口41连接的通信线缆依次穿过转接法兰7中的孔位、末端浮动绑线板17中的橡胶圈以及伺服关节10内部的中空轴11。连接网线接口81的通信线缆可以通过扎带等方式固定在末端浮动绑线板上。通信线缆穿过伺服关节10后与末端电路板13连接,从而通过末端电路板13向机器人其他部分传递信息。
在IO接口组件4中,IO接口41直接与IO接口安装板42连接,IO接口安装板42与转接法兰7通过螺钉安装,IO接口安装板42和转接法兰7之间安装有密封圈,通过螺钉锁紧后达到密封效果。在后期维护升级过程中,接口位置或者形式需要变更时,可以直接更改IO接口安装板42即可,不需要对转接法兰7进行重新设计,从而降低后期维护升级的成本,方便多种接口的安装。
拖动按钮组件包括按钮安装板52、按钮51和密封圈。通过拖动按钮组件可以实现对机器人的拖动示教等功能,按钮组件的位置更利于人们右手对机器人进行操作。与按钮安装板52连接的通信线缆,依次穿过转接法兰7中的孔位、末端浮动绑线板17中的橡胶圈以及伺服关节10内部的中空轴11。连接按钮51接口的通信线缆可以通过扎带等方式固定在末端浮动绑线板上。通信线缆穿过伺服关节10后与末端电路板13连接,从而通过末端电路板13向机器人其他部分传递信息。
在拖动按钮组件中,按钮51接口直接与按钮安装板52连接,网线接口安装板82与转接法兰7通过螺钉安装,按钮安装板52和转接法兰7之间安装有密封圈,通过螺钉锁紧后达到密封效果。在后期维护升级过程中,接口位置或者形式需要变更时,可以直接更改网线接口81安装板即可,不需要对转接法兰7进行重新设计,从而降低后期维护升级的成本,方便多种接口的安装。
本发明紧凑型协作机器人手腕在手腕末端设置了三种能够互换位置的功能组件,接口采用分体式设计,方便接口安装和维护。手腕内部的伺服关节上设置有中空轴,可以方便网线在手腕内部安装走线。本发明的手腕内部结构紧凑,配合上下设置的多个绑线板和压线板,可以满足手腕内部多条线缆规则排布的要求,从而减小手腕结构整体的尺寸。采用本发明的紧凑化的手腕结构设计,整体手腕的轴向尺寸可以控制在190mm以下,径向尺寸控制在90mm以下。本发明设置有拖动按钮组件,可以实现对机器人的拖动示教等功能。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:包括手腕结构件,手腕结构件内部设置有伺服关节,伺服关节上设置有中空轴,伺服关节的上方设置有末端电路板和压线板,伺服关节下方设置有转接法兰,转接法兰内部设置有末端浮动绑线板,末端浮动绑线板上设置有橡胶圈,橡胶圈与中空轴位置相对,转接法兰下方设置有末端法兰,末端法兰的侧面设置有网线接口组件、IO接口组件和拖动按钮接口组件,三种组件的接口为分体式结构。
2.根据权利要求1所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述手腕结构件包括进线端口,进线端口内部设置有进线绑线板。
3.根据权利要求1所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:还包括后盖支架,后盖支架包括台阶结构,台阶下层与手腕结构件连接,台阶上层与后盖连接,多个后盖支架分布在手腕结构件内部四周。
4.根据权利要求3所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述后盖支架的台阶上层连接有转接板,后盖固定在转接板上方。
5.根据权利要求1所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述末端电路板通过电气通信线缆连接IO接口组件和拖动按钮接口组件。
6.根据权利要求4所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述后盖上设置有散光环,末端电路板靠近散光环的位置布置有灯珠。
7.根据权利要求1所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述网线接口组件包括网线接口安装板和网线接口,网线接口与网线接口安装板连接,网线接口安装板与转接法兰连接。
8.根据权利要求1所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:所述IO接口组件包括IO接口安装板和IO接口,IO接口与IO接口安装板连接,IO接口安装板与转接法兰连接。
9.根据权利要求7所述的紧凑型协作机器人手腕,其特征在于:拖动按钮组件包括按钮安装板和按钮,按钮接口与按钮安装板连接,网线接口安装板与转接法兰连接。
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