CN211590121U - 机器人示教手柄及示教装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人示教手柄，包括第一壳体及第二壳体，第一壳体及第二壳体扣合形成手柄主体，手柄主体包括手持部及连接于手持部顶端的执行部，所述手柄主体内设有姿态传感器，所述手持部的前侧设有控制按钮，所述执行部的侧面设有数据采集按钮，所述执行部的尾端设有初始化按钮。本实用新型中的机器人示教手柄在手柄主体的内部设有姿态传感器，能够对机器人示教手柄的姿态变化提供参考，从而便于操作人员获取机器人末端执行器的示教轨迹，示教过程简单、示教效率高。

Description

机器人示教手柄及示教装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化及示教装置技术领域，尤其涉及一种机器人示教手柄及示教装置。

背景技术

在工业自动化领域，各种机械手已经得到广泛应用。机械手在投入生产运行前，需要操作者对其进行动作轨迹示教，机械手的控制系统记录示教动作轨迹，此后机械手在生产运行状态就可以再现预先示教的动作轨迹。

目前工业机械手/机器人现场动作示教的普遍方式是采用与机械手连接的示教控制器(俗称示教盒)。此种示教方式存在明显缺点：操作人员必须熟悉机器人系统，通过操作示教器反复调整机器人的位置和姿态，再编写运动程序，编程过程复杂、耗时，示教难度大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的，在于提供一种机器人示教手柄及示教装置，以克服现有示教方式操作复杂，示教效率低的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种机器人示教手柄，包括第一壳体及第二壳体，第一壳体及第二壳体扣合形成手柄主体，手柄主体包括手持部及连接于手持部顶端的执行部，所述手柄主体内设有姿态传感器，所述手持部的前侧设有控制按钮，所述执行部的侧面设有数据采集按钮，所述执行部的尾端设有初始化按钮。

在一种优选的实施方式中，所述执行部的尾端还设有若干指示灯，所述执行部的前端插设有执行元件，所述执行部的前端顶部设有激光器。

在一种优选的实施方式中，所述第一壳体在手持部的底端设有安装缺口，所述第二壳体在手持部的底端设有安装块，所述安装块能够嵌入所述安装缺口内。

在一种优选的实施方式中，所述第一壳体与第二壳体在手持部前侧还设有第一线槽，所述安装块及安装缺口的侧部均设有能够相互扣合的出线槽。

在一种优选的实施方式中，所述第一壳体和/或第二壳体的端面设有若干凹槽，以及能够插入所述凹槽的凸台。

在一种优选的实施方式中，所述第一壳体内设有容置所述姿态传感器的第一安装槽，所述第二壳体内设有与所述第一安装槽扣合的第二安装槽。

本实用新型还提供了一种机器人示教装置，包括上述的机器人示教手柄，还包括底座，所述底座设有承接手持部的第一安装空间以及承接执行部的第二安装空间。

在一种优选的实施方式中，所述第一安装空间包括呈凹陷状的安装台以及设置于安装台下方并与安装台连通的第二线槽，所述手持部的底端插入所述安装台内。

在一种优选的实施方式中，所述第二安装空间的前端设有具有弧形缺口的定位块，所述执行部的外侧设有定位卡槽，所述定位块能够嵌入所述定位卡槽内。

在一种优选的实施方式中，所述底座的内部中空。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型中的机器人示教手柄在手柄主体的内部设有姿态传感器，能够对机器人示教手柄的姿态变化提供参考，从而便于操作人员获取机器人末端执行器的示教轨迹，示教过程简单、示教效率高。

另外，本实用新型中的机器人示教手柄将不同功能按钮在执行部及手持部的不同位置进行分离式分布，避免了在示教过程中的误操作，操作方便、示教效率高，示教手柄与底座的装配快捷且配合良好，提高了示教精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是机器人示教手柄一个实施例的结构示意图；

图2是第一壳体一个实施例的结构示意图；

图3是第二壳体一个实施例的结构示意图；

图4是机器人示教装置一个实施例的结构示意图；

图5是底座一个实施例的结构示意图；

图6是底座一个实施例的剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1至图3，本实施例中的机器人示教手柄，包括第一壳体10及第二壳体20，第一壳体10及第二壳体20向其内部凹陷，第一壳体10扣合于第二壳体20上形成手柄主体，在第一壳体10与第二壳体20之间形成中空的容置空间，用于安装其他功能元件。

手柄主体包括手持部30与执行部40，执行部40与手持部30一体连接，执行部40呈水平状态连接于手持部30的顶端。机器人示教手柄的整体呈枪形，手持部30与执行部40之间的倾斜设计以及手持部30后端的圆弧设计，符合人体工程造型，能够提高操作人员在把持手持部30时的舒适度。

本实施例中的机器人示教手柄用于快速采集机器人的示教路径，执行部40的侧部设有数据采集按钮41，数据采集按钮41仅在示教开始及结束时使用，且需要另一只手辅助操作，因此置于执行部40的前侧，符合操作习惯。执行部40的尾端设有初始化按钮42，用于第一壳体10及第二壳体20内传感器的通断电控制，将姿态传感器进行初始化，由于初始化的操作频率较低，且一般在手柄工作之前已设置完成，将其设置于执行部40的尾端，符合正常的操作流程。并且由于数据采集按钮41与初始化按钮42分别位于执行部40的前端及后端，能够避免误操作。手持部30的前侧还设有控制按钮31，控制按钮31用于模拟机器人的末端执行器，从而控制机器人末端执行器的工作状态，控制按钮31以扳机的形式置于手持部30的握持部位，操作者在进行握持时即可进行按压，操作较为灵活。

本实施例中的机器人示教手柄在完成对机器人示教的基础上，通过将不同功能按钮在执行部40及手持部30的不同位置进行分离式分布，避免了在示教过程中的误操作，并且操作方便，示教效率高。

执行部40的前端插设有执行元件43，执行部40的前端顶部还设有激光器44，激光器44能够发射激光，激光器44所发出的激光与执行元件43平行，参照激光的光斑所在位置，能够对执行元件43的末端位置进行粗略定位，便于操作人员获取执行元件43的运动轨迹。本实施例中的执行元件43能够基于执行部40的端部进行快速拆装，根据执行工具不同类型及尺寸，选择相应的执行元件43进行替换，以准确模拟执行工具的运动轨迹；执行元件43的端部设有柔性接触头，以避免在示教时手柄与工件刚性接触引起抖动，提高示教轨迹的流畅性。执行部40的顶部还设有水平仪45，在初始化及示教过程中，操作人员能够通过观察水平仪45，调整示教手柄的姿态，使示教手柄在水平方向呈平衡状态，保证示教手柄的示教精度。

执行部40的尾端还设有若干个指示灯46，通过指示灯46的显示状态能够直观的观察手柄的电源状态、传感器的初始化状态、数据采集状态以及机器人的末端执行器状态等，操作人员能够通过指示灯46的显示状态获取当前所执行的操作信息，并在指示灯46的提示下进行后续步骤，避免误操作。

本实施例中的第一壳体10、第二壳体20上设有若干用于扣合的凹槽21和凸台11，凸台11能够插入凹槽21内，消除第一壳体10与第二壳体20之间的间隙，实现了第一壳体10与第二壳体20的可拆卸连接；第一壳体10与第二壳体20的侧部可均设有凸台11及凹槽21，只需将位于不同部件上的凸台11和凹槽21位置对应，能够进行插接即可。第一壳体10及第二壳体20的边缘处还分布有多个安装孔12，该安装孔12内能够拧入螺纹紧固件，进而提高第一壳体10与第二壳体20之间的连接强度。第二壳体20在手持部30的底端设有安装块22，第一壳体10在手持部30的底端设有安装缺口13，安装块22能够嵌入安装缺口13内，便于第一壳体10及第二壳体20的定位及安装。安装块22及安装缺口13的侧表面设有出线槽221，第一壳体10与第二壳体20相互卡接后，两出线槽221相互扣合并在二者之间形成供绳索33(结合图4)穿过的活动空间，该绳索33与位移测量系统(位移测量系统可采用拉线式位移传感器)连接，通过测量绳索33在出线槽221内的拉出长度，得出示教手柄的位置参数，使机器人末端执行器能够精确模拟示教手柄的移动姿态。

手持部30的前端侧设有第一线槽14，第一线槽14处设有航插32，位于第一壳体10及第二壳体20内的电源及信号线能够通过航插32实现与外部数据采集器的电性连接，使用较为方便。执行部40的前端的中心处设有安装执行元件43的柱状槽15，使执行元件43插设于该柱状槽15内。

还包括对手柄的三维运动姿态进行测量的姿态传感器(未示出)，第一壳体10内设有容置姿态传感器的第一安装槽16，第二壳体20内设有与第一安装槽16位置对应的第二安装槽23，第二安装槽23的截面呈梯形或V字型，在第一壳体10扣合于第二壳体20上时，姿态传感器能够顺利滑入第二安装槽23内，使得姿态传感器能够在第一壳体10与第二壳体20装配完成后保持正确的姿态，降低安装难度。

本实用新型还提供了一种机器人示教装置，包括上述的机器人示教手柄，参照图4至图6，还包括底座50，底座50上设有承接手持部30的第一安装空间51及承接执行部40的第二安装空间52。配合示教手柄的结构形式，第一安装空间51与第二安装空间52分离设置并且第二安装空间52高于第一安装空间51。第一安装空间51一体连接于基座53上，第二安装空间52通过支撑柱54一体连接于基座53上。

第一安装空间51包括呈凹陷状的安装台511，手持部30的下端插设于安装台511内，安装台511设有与手持部30的下端面配合的斜面，以保证手持部30与底座50的精确安装，能够使姿态传感器在进行初始化时精确回零，从而保证示教手柄数据采集的精确性。第一安装空间51还设有第二线槽512，第二线槽512呈U型并位于安装台511下方，与安装台511连通，第二线槽512于手持部30的下端与出线槽221连通。通过设置第二线槽512，使外部的位移测量系统能够通过绳索33与示教手柄连接，在不影响示教手柄与底座50之间的配合前提下，通过测量绳索33的拉出长度获取示教手柄的位置变化信息。

第二安装空间52的前端设有一定位块521，该定位块521具有一弧形缺口，执行部40的外侧设有定位卡槽47，定位块521与定位卡槽47相互插接定位，定位块521的弧形缺口处恰好与定位卡槽47外周接触，实现二者的精确配合。第二安装空间52包括承接执行部40的斜面，对执行部40提供竖直方向的支撑，第二安装空间52周向的侧壁对执行部40在水平方向提供位置约束，提高示教手柄与底座50之间连接的稳定性。第一安装空间51与第二安装空间52的多斜面设计，能够保证示教手柄在置于底座50上后能持正确的姿态，使姿态传感器能够正确初始化，提高示教精度及效率。

本实施例中的底座50内部中空，可通过3D打印方式进行加工，支撑柱54及基座53内部设有并列分布的若干加强筋55，以提高底座50的结构强度。

在示教时，将示教手柄安装于底座50内，观察水平仪45，使示教手柄在水平方向平衡，通过初始化按钮42将姿态传感器处于初始状态；打开数据采集按钮41，移动示教手柄，示教手柄在空间模拟机器人的末端姿态，在示教手柄进行姿态变化过程中，操作人员握持手持部，按压控制按钮31，调整示教手柄姿态，手柄主体内的姿态传感器将采集到的示教手柄的姿态参数数据传输至示教手柄外部的数据采集器；示教手柄姿态变化过程中，拉动从出线槽221穿出的绳索33，绳索33与位移测量系统连接，位移测量系统将获取的绳索33(即示教手柄)位置参数数据传输至数据采集器；数据采集器将上述参数传输至示教处理器，示教处理器生成示教手柄的位置和姿态信息，并将该位置、姿态信息及工艺参数传输至计算机，计算机能够根据上述位置、姿态信息得到相应的机器人末端执行器的运动轨迹；机器人末端执行器参照计算机系统中保存的位置及姿态信息，完成相应的执行动作及运动轨迹。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人示教手柄，其特征在于，包括第一壳体及第二壳体，第一壳体及第二壳体扣合形成手柄主体，手柄主体包括手持部及连接于手持部顶端的执行部，所述手柄主体内设有姿态传感器，所述手持部的前侧设有控制按钮，所述执行部的侧面设有数据采集按钮，所述执行部的尾端设有初始化按钮。

2.根据权利要求1所述的机器人示教手柄，其特征在于，所述执行部的尾端还设有若干指示灯，所述执行部的前端插设有执行元件，所述执行部的前端顶部设有激光器。

3.根据权利要求1所述的机器人示教手柄，其特征在于，所述第一壳体在手持部的底端设有安装缺口，所述第二壳体在手持部的底端设有安装块，所述安装块能够嵌入所述安装缺口内。

4.根据权利要求3所述的机器人示教手柄，其特征在于，所述第一壳体与第二壳体在手持部前侧还设有第一线槽，所述安装块及安装缺口的侧部均设有能够相互扣合的出线槽。

5.根据权利要求1所述的机器人示教手柄，其特征在于，所述第一壳体和/或第二壳体的端面设有若干凹槽，以及能够插入所述凹槽的凸台。

6.根据权利要求1所述的机器人示教手柄，其特征在于，所述第一壳体内设有容置所述姿态传感器的第一安装槽，所述第二壳体内设有与所述第一安装槽扣合的第二安装槽。

7.一种机器人示教装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的机器人示教手柄，还包括底座，所述底座设有承接手持部的第一安装空间以及承接执行部的第二安装空间。

8.根据权利要求7所述的机器人示教装置，其特征在于，所述第一安装空间包括呈凹陷状的安装台以及设置于安装台下方并与安装台连通的第二线槽，所述手持部的底端插入所述安装台内。

9.根据权利要求7所述的机器人示教装置，其特征在于，所述第二安装空间的前端设有具有弧形缺口的定位块，所述执行部的外侧设有定位卡槽，所述定位块能够嵌入所述定位卡槽内。

10.根据权利要求7所述的机器人示教装置，其特征在于，所述底座的内部中空。

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