CN211196867U - 一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，包括上连接组件、下连接组件及连接轴组件；连接轴组件包括连接轴和平衡盘，连接轴与上连接组件转动连接，平衡盘为圆状平板，其四周边缘为球面，下连接组件具有用于安装平衡盘的活动腔体，活动腔体深度大于平衡盘厚度，活动腔体上连接压盖，上连接组件上设有若干组用于推动下连接组件运动的顶推件。另外，本实用新型还提供了一种机器人。该实用新型通过压盖对平衡盘的限位，使得末端执行器接触钢卷前，末端执行器与机器人刚度大，不发生偏转，定位准；而在末端执行器接触钢卷后，通过连接轴组件与下连接组件之间的浮动连接，使得末端执行器与机器人刚度小，末端执行器与钢卷贴服紧密。

Description

一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置及机器人

技术领域

本实用新型属于智能制造设备技术领域，具体涉及一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置及机器人。

背景技术

随着中国智能制造技术的兴起，国内越来越多的钢企为了消除人工作业风险、提高劳动生产效率、减轻劳动强度，纷纷将现有的钢卷人工拆捆带方式改造升级为机器人自动拆捆带方式。国内某钢企率先从国外引进数套拆捆带机器人系统，总体使用较好，但偶尔出现拆捆带失败情况，需要人工辅助。而为了消除人工辅助，进一步提高拆捆带成功率，分析原因，发现导致拆捆带不成功的原因主要是由于拆捆带末端执行器与钢卷贴服不紧密，同时捆带较紧，导致末端执行器上的铲刀没有铲起捆带而拆捆带失败。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有拆捆带机器人的末端执行器与钢卷贴合不紧密而导致拆捆带失败的问题。

为此，本实用新型提供了一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，包括用于连接机器人本体的上连接组件，用于连接机器人的末端执行器的下连接组件，以及连接上连接组件和下连接组件的连接轴组件；所述连接轴组件包括连接轴和垂直连接在连接轴一端的平衡盘，所述连接轴另一端与上连接组件转动连接，所述平衡盘为圆状平板，其四周边缘为球面，所述下连接组件具有用于安装平衡盘且使下连接组件绕平衡盘球心摆动的活动腔体，所述活动腔体的深度大于平衡盘厚度，所述活动腔体上连接有限制平衡盘沿连接轴轴向脱离活动腔体的压盖，所述上连接组件上设有若干组用于推动下连接组件沿连接轴轴向运动的顶推件。

进一步的，所述上连接组件包括连接法兰和连接机体，所述连接法兰连接在连接机体顶部，用于连接机器人本体，所述连接机体中心设有贯穿连接机体的中心孔，所述连接轴转动连接在中心孔中。

进一步的，所述中心孔内设有滑套，中心孔顶部设有限制滑套的上端盖，所述连接轴设置在滑套内，所述上端盖与连接轴端部固定连接。

进一步的，所述平衡盘底部设有下端盖，所述下端盖通过螺钉固定在所述连接轴端部。

进一步的，所述下连接组件包括压盖、十字块和末端执行器连接板，所述活动腔体设置在十字块中心，所述压盖和末端执行器连接板分别连接在十字块的活动腔体两端。

进一步的，所述上连接组件的下端部设有若干竖向槽，所述十字块边缘连接有若干滚动轴承，所述滚动轴承与竖向槽一一对应，且滚动轴承滚动连接在竖向槽内。

进一步的，若干组所述顶推件沿连接轴周向等间距分布。

进一步的，所述顶推件包括压缩弹簧和用于推动下连接组件的滑动顶杆，所述压缩弹簧一端固定在所述上连接组件上，压缩弹簧另一端与滑动顶杆连接。

另外，本实用新型还提供了一种机器人，包括机器人本体、末端执行器以及上述变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，所述机器人本体与所述上连接组件固定连接，所述末端执行器与所述下连接组件固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置通过下连接组件的压盖对平衡盘的限位，使得末端执行器接触钢卷前，末端执行器与机器人连接刚度大，不发生偏转，定位准；而在末端执行器接触钢卷后，通过连接轴组件与下连接组件之间的浮动连接，使得末端执行器与机器人本体之间连接刚度小，末端执行器与钢卷贴服紧密。

(2)本实用新型提供的这种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置实现了实现末端执行器与机器人本体之间的浮动，解决了末端执行器与钢卷接触后的浮动问题，减小对机器人运动定位绝对精度的要求。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型变刚度浮动机器人末端执行器连接装置的结构示意图；

图2是图1中末端执行器接触钢卷前连接装置沿A-A截面的连接状态图；

图3是图1中末端执行器接触钢卷后连接装置沿A-A截面的连接状态图；

图4是图1中沿B-B方向的截面示意图；

图5是图2中沿C-C方向的横截面示意图。

附图标记说明：1、连接法兰；2、连接机体；3、竖向槽；4、滚动轴承；5、上端盖；6、滑套；7、连接轴；8、压盖；9、平衡盘；10、活动腔体；11、十字块；12、下端盖；13、末端执行器连接板；14、压缩弹簧；15、滑动顶杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，包括用于连接机器人本体的上连接组件，用于连接机器人的末端执行器的下连接组件，以及连接上连接组件和下连接组件的连接轴组件；所述连接轴组件包括连接轴7和垂直连接在连接轴7一端的平衡盘9，所述连接轴7另一端与上连接组件转动连接，连接轴组件和上连接组件可以沿连接轴7的轴向转动，所述平衡盘9为圆状平板，其四周边缘为球面，具体的，平衡盘9四周的球面为共球的球面，且球面上下对称，这样使得平衡盘9可上下对称摆动；所述下连接组件具有活动腔体10，活动腔体10的深度大于平衡盘9厚度，平衡盘9安装于该活动腔体10内，平衡盘9的球面边缘与活动腔体10抵接，且下连接组件可以绕平衡盘9球心小幅度摆动，所述活动腔体10上连接有限制平衡盘9沿连接轴7轴向脱离活动腔体10的压盖8，所述上连接组件上设有若干组用于推动下连接组件沿连接轴7的轴向运动的顶推件。在本实施例中，末端执行器接触钢卷前，顶推件推动下连接组件向下运动，而使压盖8紧贴平衡盘9，如图2所示，此时下连接组件难以绕平衡盘9的球心发生摆动，使得连接在此装置上的机器人本体和末端执行器之间连接刚度大，不发生偏转，末端执行器对钢卷上捆带定位精准；在末端执行器接触钢卷后，为保证末端执行器紧贴于钢卷，机器人本体会推动上连接组件及连接轴组件前进一段距离，如图3所示，此时平衡盘9在下连接组件的活动腔体10中处于悬空状态，由于平衡盘9四周边缘为球面，下连接组件可以绕平衡盘9的球心随意小幅度摆动，使得连接在此装置上的机器人本体和末端执行器之间连接刚度很小，末端执行器可以随钢卷摆动，从而使末端执行器与钢卷贴服紧密，有效解决由于末端执行器与钢卷贴合不紧密而导致拆捆带失败的问题。

细化的实施方式，如图1和图2所示，所述上连接组件包括连接法兰1和连接机体2，所述连接法兰1用螺栓连接在连接机体2顶部，用于连接机器人本体，所述连接机体2中心设有贯穿连接机体的中心孔，所述连接轴7置于中心孔中，使得连接轴组件带动上连接组件沿连接轴7的轴向运动。具体的，所述中心孔内设有滑套6，中心孔顶部设有限制滑套6的上端盖5，所述连接轴7设置在滑套6内，所述上端盖5与连接轴7端部固定连接，从而将上连接组件与连接轴组件连接在一起。

而在连接轴组件与下连接组件的连接中，所述平衡盘9底部设有下端盖12，所述下端盖12通过螺钉固定在所述连接轴7端部，通过下端盖12将平衡盘9固定在连接轴7上。如图2、图3和图5所示，所述下连接组件包括压盖8、十字块11和末端执行器连接板13，所述十字块11中心设置圆柱状孔腔，即为活动腔体10，平衡盘9置于该活动腔体10中，所述压盖8和末端执行器连接板13分别连接在十字块11的活动腔体10两端，通过压盖8和末端执行器连接板13将平衡盘9限定在十字块11的活动腔体10内，而使下连接组件可以上下浮动和小幅度摆动。

进一步优化的，如图1所示，所述上连接组件的下端部设有若干竖向槽3，具体的，竖向槽3有四个，分别设置在上连接组件的连接机体2四周，相应地，十字块11的四个边缘分别对应连接有四个滚动轴承4，滚动轴承4与竖向槽3一一对应，且滚动轴承4滚动连接在竖向槽3内，通过此结构保证末端执行器接触钢卷后，十字块11与连接机体2上下浮动和小幅度摆动，而不能绕连接轴的轴向转动，进一步保证了末端执行器与钢卷紧密贴服。

为了保证末端执行器接触钢卷前，顶推件对下连接组件的推动力作用均匀，若干组所述顶推件沿连接轴7周向等间距分布。具体的，如图4所示，所述顶推件包括压缩弹簧14和用于推动下连接组件的滑动顶杆15，所述压缩弹簧14一端固定在所述上连接组件上，压缩弹簧14另一端与滑动顶杆15连接，末端执行器接触钢卷前，压缩弹簧14推动滑动顶杆15，滑动顶杆15推动末端执行器连接板13向下运动，使下连接组件的压盖8紧贴在平衡盘9上，从而下连接组件很难发生摆动，而在末端执行器接触钢卷后，机器人本体会推动连接轴组件前进过程中，由于压缩弹簧14的弹力作用，使得连接轴7及平衡盘9向下运动，而滑动顶杆15顶着末端执行器连接板13不动，这样使得平衡盘9在活动腔体10内处于悬空状态，从而下连接组件可以随意小幅度摆动。

另外，本实施例还提供一种机器人，包括机器人本体、末端执行器以及上述变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，所述机器人本体与所述上连接组件固定连接，所述末端执行器与所述下连接组件固定连接。该机器人通过变刚度浮动机器人末端执行器连接装置实现末端执行器与机器人本体之间的浮动，解决了末端执行器与钢卷接触后的浮动问题，减小对机器人运动定位绝对精度的要求。

当然，本实用新型提供的这种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置并不仅限于拆捆带机器人中机器人本体与末端执行器之间的连接，还可推广至机器人与其他末端执行器的连接应用中。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：包括用于连接机器人本体的上连接组件，用于连接机器人的末端执行器的下连接组件，以及连接上连接组件和下连接组件的连接轴组件；所述连接轴组件包括连接轴和垂直连接在连接轴一端的平衡盘，所述连接轴另一端与上连接组件转动连接，所述平衡盘为圆状平板，其四周边缘为球面，所述下连接组件具有用于安装平衡盘且使下连接组件绕平衡盘球心摆动的活动腔体，所述活动腔体的深度大于平衡盘厚度，所述活动腔体上连接有限制平衡盘沿连接轴轴向脱离活动腔体的压盖，所述上连接组件上设有若干组用于推动下连接组件沿连接轴轴向运动的顶推件。

2.如权利要求1所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述上连接组件包括连接法兰和连接机体，所述连接法兰连接在连接机体顶部，用于连接机器人本体，所述连接机体中心设有贯穿连接机体的中心孔，所述连接轴转动连接在中心孔中。

3.如权利要求2所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述中心孔内设有滑套，中心孔顶部设有限制滑套的上端盖，所述连接轴设置在滑套内，所述上端盖与连接轴端部固定连接。

4.如权利要求1所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述平衡盘底部设有下端盖，所述下端盖通过螺钉固定在所述连接轴端部。

5.如权利要求1所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述下连接组件包括压盖、十字块和末端执行器连接板，所述活动腔体设置在十字块中心，所述压盖和末端执行器连接板分别连接在十字块的活动腔体两端。

6.如权利要求5所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述上连接组件的下端部设有若干竖向槽，所述十字块边缘连接有若干滚动轴承，所述滚动轴承与竖向槽一一对应，且滚动轴承滚动连接在竖向槽内。

7.如权利要求1所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：若干组所述顶推件沿连接轴周向等间距分布。

8.如权利要求7所述的一种变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，其特征在于：所述顶推件包括压缩弹簧和用于推动下连接组件的滑动顶杆，所述压缩弹簧一端固定在所述上连接组件上，压缩弹簧另一端与滑动顶杆连接。

9.一种机器人，其特征在于：包括机器人本体、末端执行器以及如权利要求1～8任一项所述的变刚度浮动机器人末端执行器连接装置，所述机器人本体与所述上连接组件固定连接，所述末端执行器与所述下连接组件固定连接。

Images