CN208575850U - 一种能够快速重构变换的模块化执行器 - Google Patents

Abstract

一种能够快速重构变换的模块化执行器，包括快换手指模块和可换基座平台1；所述快换手指模块设置在可换基座平台1上方，其中快换手指模块包括：驱动电机及支架模块2、支轴3、驱动臂4、协动臂5、平行块6、快换指端7和可换指垫8。通过设置上述机械部件的具体机械结构以及上述部件之间的具体机械连接方式，形成模块化的执行器，从而能够实现快速重构变换。

Description

一种能够快速重构变换的模块化执行器

技术领域

本实用新型涉及工业自动化技术领域，涉及一种末端执行器模块化结构，具体涉及一种能够快速重构变换的模块化执行器。

背景技术

工业机器人是自动化生产线中必不可少的加工设备。其中末端执行器又是工业机器人的关键部件。目前现有的末端执行器结构均以固定、单一式结构为主，且国内此类技术发展程度较低，大部分为进口产品，成本较高，用途专一，泛用性较低。由此，亟需找到一种新的多用途、模块化的机器人末端执行器，以克服上述问题。

与本实用新型同一申请人的在先申请：申请号为cn2018102338133的实用新型以及申请号为cn2018203842950的实用新型，提出了模块化的机器人末端执行器，在此基础上，本实用新型提出了更为具体的模块化执行器的机械设计结构，并为实现能够快速重构变换，对机械结构做了较多改进，从而使得本实用新型的机械结构更便于快速重构变换。

实用新型内容

本实用新型可根据用户需求进行专用结构方案设计，可实现模块化、可重构、可拼接、快速替换，同时可进行两指、三指及多指结构的多用途互换组合，泛用性较高。

本说明书实施例提供一种能够快速重构变换的模块化执行器，包括快换手指模块和可换基座平台1；所述快换手指模块设置在可换基座平台1上方，其中快换手指模块包括：驱动电机及支架模块2、支轴3、驱动臂4、协动臂5、平行块6、快换指端7和可换指垫8；

所述驱动电机及支架模块2与可换基座平台1机械连接；所述驱动电机及支架模块2包括驱动电机和电机支架；所述支轴3一端有法兰轴承安装孔，另一端与所述驱动电机及支架模块2紧固连接；所述驱动臂4的一端与所述平行块6的一端机械连接，另一端与所述驱动电机及支架模块2的电机输出轴机械连接；所述协动臂5的一端与所述平行块6的另一端机械连接，另一端与所述支轴3机械连接；所述快换指端7基部的凹槽卡接于所述平行块6上边缘的凸起部，所述快换指端7的竖直指端部机械套接于可换指垫8内。

进一步可选的，所述快换指端7的竖直指端部机械套接于可换指垫8内的具体机械套接为：所述可换指垫8内表面结构构成H型凹槽形状，快换指端7的竖直指端部的内表面结构构成H型凸槽形状，与可换指垫8的H型凹槽配合可实现可换指垫8的快速插取。

进一步可选的，所述快换指端7基部的凹槽卡接于所述平行块6上边缘的凸起部的具体卡接方式为：快换指端7基部为T型凹槽，并且与其竖直指端部呈一倾斜角度；在基部上边缘设有定位通孔，用于安装销轴螺栓；所述平行块6结构为前端呈横向T型凸起结构，所述T型凸起结构能够与快换指端7基部的T型凹槽卡合，并且，所述T型凸起结构上边缘设有定位螺纹孔，所述定位螺纹孔与所述快换指端7基部上边缘的定位通孔相对应，通过销轴螺栓拧紧固定所述平行块6与所述快换指端7，从而平行块6的T型凸起结构与快换指端7的T型凹槽之间的滑动插取能够实现指端的快速更换。

进一步可选的，所述驱动电机及支架模块2与可换基座平台1的机械连接具体为：所述电机支架呈L型结构，具有支架竖直面和支架水平面，所述支架竖直面两侧均有翻边，所述翻边均有螺丝过孔，所述支架竖直面设有贯通式快插凹槽，底部的所述支架水平面设有定位通孔；所述可换基座1结构为倒T型，具有基座竖直部和基座水平部，基座竖直部两侧均设有一个快插结构，所述快插结构与所述支架竖直面的贯通式快插凹槽能够插接配合，所述水平部两侧均有定位结构，通过所述定位结构对电机支架进行定位；同时，所述模块化执行器还包括盖板10，所述盖板10能够与可换基座1的基座竖直部的顶部紧密卡合；当电机支架与所述可换基座平台1通过所述快插结构与所述支架竖直面的贯通式快插凹槽插接配合后，所述盖板10紧密压紧所述换基座1的基座竖直部的顶部和所述电机支架的支架竖直面。

进一步可选的，所述驱动臂4的一端与所述平行块6的一端机械连接具体为：所述驱动臂4结构为一体式，所述驱动臂4的一端具有驱动臂端孔；所述平行块6的一端靠近其T型凸起结构并且在其T型凸起结构下方处，设置有法兰轴承安装孔，通过第一销轴与所述驱动臂4的一端具有驱动臂端孔连接。

进一步可选的，所述驱动臂4的另一端与所述驱动电机及支架模块2的电机输出轴机械连接具体为：所述驱动电机及支架模块2包括述驱动电机和电机支架，所述驱动电机包括电机舵盘；所述驱动臂4的另一端具有按圆周均布的舵盘安装过孔，所述舵盘安装过孔的中心与电机舵盘轴心线重合，并与所述电机舵盘紧固螺接。

进一步可选的，所述协动臂5结构为一体式，两端都有销轴安装孔；

进一步可选的，所述协动臂5的一端与所述平行块6的另一端机械连接具体为：所述平行块6远离其T型凸起结构的的另一端，设置有法兰轴承安装孔，通过第二销轴与所述协动臂5的一端销轴安装孔连接，并用弹簧卡片12固定；

进一步可选的，所述协动臂5另一端与所述支轴3机械连接具体为：所述协动臂5另一端的销轴安装孔通过第三销轴与上的所述支轴3上的安装孔连接。

进一步可选的，在所述可换指垫8的根部的一侧设有一条贯通式的半凹沟槽，所述半凹沟槽用于安装指垫压板及螺丝，指垫压板上也有一条贯通半凸的凸起，能够与可换指垫8的沟槽卡合，用于防滑固定；当可换指垫8插入快换指端7后，通过指垫压板13压入所述可换指垫8的所述半凹沟槽，并通过螺丝与快换指端7紧固连接。

进一步可选的，所述支轴3的一端设置所述法兰轴承安装孔，另一端与所述驱动电机及支架模块2紧固连接；所述驱动电机上设有螺纹孔，用于与所述电机支架通过螺钉连接。

进一步可选的，所述协动臂5销轴安装孔、所述驱动臂4的驱动臂端孔和所述驱动臂4的舵盘安装过孔依次连线后，构成平行四边形。

进一步的，所述驱动臂与所述协动臂能够根据待抓取物体尺寸进行灵活更换，不同的所述驱动臂与所述协动臂具有不同的长度；

所述驱动臂具有宽口连接端和窄口连接端，不同长度的驱动臂其窄口连接端的长度不同，且不同长度的驱动臂具有完全相同的宽口连接端，在窄口连接端按照其长度比例相应的添加至少一根结构加强筋，每间隔预设长度则添加一根结构加强筋；

所述协动臂包括两边平行设置的竖直臂和与竖直臂垂直的至少一根结构加强筋，并且每间隔预设长度则添加一根结构加强筋。

本实用新型具有如下效果：

1、可换基座1作为一个主体部件，根据客户实际需求可实现快速更换不同类型、不同结构的模块化手指，模块手指通过快速插取实现根据工况的不同快速更换手指的功能。

2、平行块结构为前端呈横向T型凸槽设计结构，这种结构提高指端快速更换性和定位性，对抓取产生的侧向力有一定的防止作用，

3、平行块的前后端都有法兰轴承安装孔。平行块的整体结构在保证了快换结构同时体积更小，更紧凑，美观性提高。

4、各部件均可模块化，并根据需求做出不同组合，整体为一个模块化手指。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的总体装配示意图。

图2是本实用新型的闭合状态示意图

图3是本实用新型的模块化手指结构示例图

图4是本实用新型的模块化手指应用方案示例图

图5是本实用新型的改变物体角度动作示例图

图6是本实用新型的快换指端结构示例图

图7是本实用新型的平行块结构示例图

图8是本实用新型的可换基座平台结构示例图

图9是本实用新型的平行块及快换指端组装示例图

图10(a)是本实用新型的基座组装示例图

图10(b)是本实用新型的基座组装后的外观图

图11是本实用新型的电机支架及基座组装示例图

图12是本实用新型的模块化手指与基座组装示例图

图13(a)是本实用新型的驱动臂标准结构示例图

图13(b)是本实用新型的驱动臂加长结构示例图

图14(a)是本实用新型的协动臂标准结构示例图

图14(b)是本实用新型的协动臂加长结构示例图

图15(a)是本实用新型的标准臂抓取范围示例图

图15(b)是本实用新型的加长臂抓取范围示例图

图中：1.可换基座；2.驱动电机及支架模块；3.支轴；4.驱动臂；5.协动臂；6.平行块；7.快换指端；8.可换指垫；9.V型垫；10.盖板；11.销轴；12.弹簧卡片；13.指垫压板。

具体实施方式

为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书实施例保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

参照图1及图2，本实用新型的一个具体实施方式包括快换手指模块和可换基座平台1。所述快换手指模块设置在可换基座平台1上方，其中快换手指模块包括：驱动电机及支架模块2；支轴3；驱动臂4；协动臂5；平行块6；快换指端7；可换指垫8；销轴11；弹簧卡片12；指垫压板13。

所述驱动电机及支架模块2与可换基座平台1机械连接；所述支轴3一端有法兰轴承安装孔，另一端与所述驱动电机及支架模块2紧固连接；所述驱动臂4的一端与所述平行块6的一端机械连接，另一端与所述驱动电机及支架模块2的电机输出轴机械连接；所述协动臂5的一端与所述平行块6的另一端机械连接，另一端与所述支轴3机械连接；所述快换指端7基部的凹槽卡接于所述平行块6上边缘的凸起部，所述快换指端7的竖直指端部机械套接于可换指垫8内。

图3为模块化手指的主视图和轴侧图，如图所示，各部件均可模块化，并根据需求做出不同组合，整体为一个模块化手指。

所述可换指垫8内表面结构为H型凹槽形状，在所述可换指垫8的根部适当的位置设有一条贯通式的半凹沟槽，并且有螺丝空开便于安装指垫压板13及螺丝。指垫压板13上也有一条贯通半凸的突起，安装时正好与可换指垫8的沟槽磕住，起到防滑固定作用。

参照图4，可换指垫8的形状为定制产品，可根据客户需求进行任意设计、更换，并可实现内外侧不同形状、不同规格地夹持物品。

参照图6，快换指端7上部结构为H型凸槽形状，与可换指垫8的H型凹槽配合可实现可换指垫8的快速插取。可换指垫8插入快换指端7后，通过指垫压板13压入指垫沟槽，并通过螺丝与快换指端7紧固连接。快换指端7下部为T型凹槽并且与上部端面呈一角度，在适当位置有定位通孔便于安装销轴螺栓。

参照图7及图9，平行块6结构为前端呈横向T型凸槽设计结构，这种结构提高指端快速更换性和定位性，对抓取产生的侧向力有一定的防止作用，并且在适当部位有定位螺纹孔，此处与快换指端7的T型凹槽的滑动插取可实现指端的快速更换，并通过销轴螺栓拧紧固定。平行块的前后端都有法兰轴承安装孔。平行块结构在保证了快换结构同时体积更小，更紧凑，美观性提高。

驱动臂4结构为一体式，一端有平行块6躲避空开及法兰轴承安装孔，通过销轴11与平行块6的T型凸台处法兰轴承安装孔连接，并用销轴11弹簧卡片12固定。另一端有电机躲避空开及按圆周均布的舵盘安装过孔。驱动臂4此端轴孔中心与电机舵盘轴心线重合，通过螺丝与舵盘紧固连接。并且驱动臂4电机躲避空开一侧有一处便于安装的豁口。

协动臂5结构为一体式，两端都有销轴安装孔。一端为平行块6躲避空开，通过销轴与平行块另一侧法兰轴承安装孔连接，并用弹簧卡片12固定。协动臂5另一端为支轴躲避空开。协动臂5与驱动臂4两轴心联系平行可通过平行块进行平行运动，如图1所示平行四边形。

支轴3结构为一端有法兰轴承安装孔，通过销轴11与协动臂5连接，用弹簧卡片12固定。另一端有电机安装槽并在槽的双侧都有安装通孔，通过螺丝与电机紧固连接。

电机支架2呈L型结构，翻边部位均有螺丝过孔。支架竖直面有贯通式快插凹槽，底部有定位通孔，便于与可换基座1进行快速拆卸。

电机上有螺纹孔与L型电机支架2通过螺钉连接。

参照图8、图10(a)及图11，可换基座1结构为“⊥”型，基座主体为可拆卸结构，在基座立面两侧均有一个快插结构，电机支架2通过支架竖直面的快插凹槽与基座的快插结构进行插接配合。并且在可换基座1的底部两侧均有定位孔，定位销安装在定位孔中，实现对电机支架2的定位。最后由盖板10压住电机支架，用螺丝将侧板与基座立面的快插结构固定在一起拧紧。电机支架快插安装后，侧板及定位销均起到定位作用。盖板10向下压住支架并起到固定作用。基座主体组装完成后的外观参照图10(b)。

参照图12，可换基座1作为一个主体部件，根据客户实际需求可实现快速更换不同类型、不同结构的模块化手指，模块手指通过快速插取实现根据工况的不同快速更换手指的功能。

参照图13(a)和图13(b)，驱动臂长度可根据抓取物体尺寸进行灵活更换，在长度增加的同时为保证结构强度，于合适部位增加结构加强筋，并且左侧舵盘安装处设计为缺口状，提高拆装便利性。协动臂与驱动臂需要同尺寸型号配合使用，参照图14(a)和图14(b)，协动臂的设计方法与驱动臂相同，在合适部位增加结构加强筋。加长臂具体尺寸可根据客户实际需求及被抓取物体尺寸进行灵活更换，从而达到一机多用、一器多能的快换功能。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书实施例中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种能够快速重构变换的模块化执行器，包括快换手指模块和可换基座平台（1）；所述快换手指模块设置在可换基座平台（1）上方，其中快换手指模块包括：驱动电机及支架模块（2）、支轴（3）、驱动臂（4）、协动臂（5）、平行块（6）、快换指端（7）和可换指垫（8）；

其特征在于：所述驱动电机及支架模块（2）与可换基座平台（1）机械连接；所述驱动电机及支架模块（2）包括驱动电机和电机支架；所述支轴（3）一端有法兰轴承安装孔，另一端与所述驱动电机及支架模块（2）紧固连接；所述驱动臂（4）的一端与所述平行块（6）的一端机械连接，另一端与所述驱动电机及支架模块（2）的电机输出轴机械连接；所述协动臂（5）的一端与所述平行块（6）的另一端机械连接，另一端与所述支轴（3）机械连接；所述快换指端（7）基部的凹槽卡接于所述平行块（6）上边缘的凸起部，所述快换指端（7）的竖直指端部机械套接于可换指垫（8）内。

2.根据权利要求1所述的模块化执行器，其特征在于，所述快换指端（7）的竖直指端部机械套接于可换指垫（8）内的具体机械套接为：所述可换指垫（8）内表面结构构成H型凹槽形状，快换指端（7）的竖直指端部的内表面结构构成H型凸槽形状，与可换指垫（8）的H型凹槽配合可实现可换指垫（8）的快速插取；

在所述可换指垫（8）的根部的一侧设有一条贯通式的半凹沟槽，所述半凹沟槽用于安装指垫压板及螺丝，指垫压板上也有一条贯通半凸的凸起，能够与可换指垫（8）的沟槽卡合，用于防滑固定；当可换指垫（8）插入快换指端（7）后，通过指垫压板13压入所述可换指垫（8）的所述半凹沟槽，并通过螺丝与快换指端（7）紧固连接。

3.根据权利要求1所述的模块化执行器，其特征在于，所述快换指端（7）基部的凹槽卡接于所述平行块（6）上边缘的凸起部的具体卡接方式为：快换指端（7）基部为T型凹槽，并且与其竖直指端部呈一倾斜角度；在基部上边缘设有定位通孔，用于安装销轴螺栓；所述平行块（6）结构为前端呈横向T型凸起结构，所述T型凸起结构能够与快换指端（7）基部的T型凹槽卡合，并且，所述T型凸起结构上边缘设有定位螺纹孔，所述定位螺纹孔与所述快换指端（7）基部上边缘的定位通孔相对应，通过销轴螺栓拧紧固定所述平行块（6）与所述快换指端（7），从而平行块（6）的T型凸起结构与快换指端（7）的T型凹槽之间的滑动插取能够实现指端的快速更换。

4.根据权利要求1所述的模块化执行器，其特征在于，所述驱动电机及支架模块（2）与可换基座平台（1）的机械连接具体为：所述电机支架呈L型结构，具有支架竖直面和支架水平面，所述支架竖直面两侧均有翻边，所述翻边均有螺丝过孔，所述支架竖直面设有贯通式快插凹槽，底部的所述支架水平面设有定位通孔；所述可换基座平台（1）结构为倒T型，具有基座竖直部和基座水平部，基座竖直部两侧均设有一个快插结构，所述快插结构与所述支架竖直面的贯通式快插凹槽能够插接配合，所述水平部两侧均有定位结构，通过所述定位结构对电机支架进行定位；同时，所述模块化执行器还包括盖板（10），所述盖板（10）能够与可换基座平台（1）的基座竖直部的顶部紧密卡合；当电机支架与所述可换基座平台（1）通过所述快插结构与所述支架竖直面的贯通式快插凹槽插接配合后，所述盖板（10）紧密压紧所述可换基座平台（1）的基座竖直部的顶部和所述电机支架的支架竖直面。

5.根据权利要求3所述的模块化执行器，其特征在于，所述驱动臂（4）的一端与所述平行块（6）的一端机械连接具体为：所述驱动臂（4）结构为一体式，所述驱动臂（4）的一端具有驱动臂端孔；所述平行块（6）的一端靠近其T型凸起结构并且在其T型凸起结构下方处，设置有法兰轴承安装孔，通过第一销轴与所述驱动臂（4）的一端具有驱动臂端孔连接。

6.根据权利要求5所述的模块化执行器，其特征在于，所述驱动臂（4）的另一端与所述驱动电机及支架模块（2）的电机输出轴机械连接具体为：所述驱动电机及支架模块（2）包括述驱动电机和电机支架，所述驱动电机包括电机舵盘；所述驱动臂（4）的另一端具有按圆周均布的舵盘安装过孔，所述舵盘安装过孔的中心与电机舵盘轴心线重合，并与所述电机舵盘紧固螺接。

7.根据权利要求6所述的模块化执行器，其特征在于，所述协动臂（5）结构为一体式，两端都有销轴安装孔；

所述协动臂（5）的一端与所述平行块（6）的另一端机械连接具体为：所述平行块（6）远离其T型凸起结构的另一端，设置有法兰轴承安装孔，通过第二销轴与所述协动臂（5）的一端销轴安装孔连接，并用弹簧卡片12固定；

所述协动臂（5）另一端与所述支轴（3）机械连接具体为：所述协动臂（5）另一端的销轴安装孔通过第三销轴与上的所述支轴（3）上的安装孔连接。

8.根据权利要求7所述的模块化执行器，其特征在于，所述支轴（3）的一端设置所述法兰轴承安装孔，另一端与所述驱动电机及支架模块（2）紧固连接；所述驱动电机上设有螺纹孔，用于与所述电机支架通过螺钉连接。

9.根据权利要求7所述的模块化执行器，其特征在于，所述协动臂（5）销轴安装孔、所述驱动臂（4）的驱动臂端孔和所述驱动臂（4）的舵盘安装过孔依次连线后，构成平行四边形。

10.根据权利要求7所述的模块化执行器，其特征在于，所述驱动臂与所述协动臂能够根据待抓取物体尺寸进行灵活更换，不同的所述驱动臂与所述协动臂具有不同的长度；

所述驱动臂具有宽口连接端和窄口连接端，不同长度的驱动臂其窄口连接端的长度不同，且不同长度的驱动臂具有完全相同的宽口连接端，在窄口连接端按照其长度比例相应的添加至少一根结构加强筋，每间隔预设长度则添加一根结构加强筋；

所述协动臂包括两边平行设置的竖直臂和与竖直臂垂直的至少一根结构加强筋，并且每间隔预设长度则添加一根结构加强筋。