CN216731853U - 一种末端执行装置及机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种末端执行装置及机械臂，所述末端执行装置包括：碰撞检测组件、固定装置、视觉检测组件和驱动机构；碰撞检测组件与固定装置连接，视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，驱动机构穿过固定装置与碰撞检测组件连接；将视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，在进行碰撞检测组件的同时视觉检测组件也可以工作，一方面精准掌握执行装置的动作情况，还能及时了解执行装置是否与环境或障碍接触，辅助蛇形臂运动和避障的规划和控制；能够实现碰撞检测和视觉检测同步进行，提高检测效率和安全性。

Description

一种末端执行装置及机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种末端执行装置及机械臂。

背景技术

末端执行器是通过安装在机器人本体上随着机器人的运动而实现作业功能的装置。常见的有工厂里用于搬运沉重零部件的机械臂末端抓手、用于狭窄空间实现检修作业的蛇形臂机器人末端镜头和刀具、医疗机器人末端的手术刀具、分拣机器人末端的分拣抓手等等。

末端执行器可大致分为两类：刚性末端执行器和柔性末端执行器。刚体末端执行器，顾名思义是由刚性材料制作的末端执行器。该类型末端执行器主要是应用在传统机械人领域，如并联机器人末端的抓手、用于航空制孔的机械臂末端制孔装置、在蛇形臂上用于狭小空间下实现切割作业的激光切割机装置等等。柔性末端执行器是由柔性材料制作而成，柔性材料在受到外界力的情况下可以实现大变形产生大的弯曲和位移动作。柔性末端执行器目前常见的有机械臂末端的吸盘装置、气驱动柔性抓手、线驱动仿人形软抓手和智能材料驱动的柔性抓手等等。

对于蛇形臂机器人，其末端执行器需要做到体积小、质量轻，且要同时集合很多功能同步进行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的末端执行器难以满足蛇形臂机器人的端执行器体积小、质量轻的要求，本实用新型的目的在于提供一种末端执行装置及机械臂，以解决上述技术问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

本方案提供一种末端执行装置，包括：碰撞检测组件、固定装置、视觉检测组件和驱动机构；

所述碰撞检测组件与固定装置连接，视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，驱动机构穿过固定装置与碰撞检测组件连接。

本方案工作原理：对于现有的蛇形臂机器人，其末端执行器无法同时兼顾体积小、质量轻和功能齐全，在执行不同的任务要求时，需要频繁更换功能件，不仅影响效率，对于需要同步进行的项目难以实现；本方案提供的末端执行装置，主要应用于蛇形臂机器人上，将视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，在进行碰撞检测组件的同时视觉检测组件也可以工作，一方面精准掌握执行装置的动作情况，还能及时了解执行装置是否与环境或障碍接触，辅助蛇形臂运动和避障的规划和控制；能够实现碰撞检测和视觉检测同步进行，提高检测效率和安全性。

进一步优化方案为，所述碰撞检测组件包括：接触件、弹簧、微动开关和第一固定件；

所述接触件和第一固定件均呈柱体状，接触件的底面与第一固定件的底面通过弹簧连接；所述微动开关嵌装在第一固定件侧面并与弹簧匹配接触。

进一步优化方案为，所述接触件和第一固定件的侧面绕柱体状中心轴均匀开设有至少1组槽位，视觉检测组件匹配嵌装在槽位内。

进一步优化方案为，所述微动开关至少有3个，微动开关均匀嵌装在第一固定件侧面。

作为一种优选，3个微动开关和3个弹簧的分布在接触件和第一固定件侧面，呈等边三角形状分布；当接触件触碰到障碍时，弹簧进行压缩进而触发微动开关实现碰撞检测功能，由微动开关实现碰撞检测。

进一步优化方案为，所述接触件为圆台，其面积较大的第一底面与第一固定件连接，面积较小的底面为接触面；

所述第一固定件为圆柱，其底面的面积与接触件第一底面的面积相同。

进一步优化方案为，所述接触件上接触面所在的棱为导角式。

圆台状的接触件，横截面积逐渐减小的接触件能够进入狭窄的空间进行检测，同时在接触面所在端为视觉检测组件预留出空间，减小了整个末端执行装置的体积。

进一步优化方案为，所述视觉检测组件包括摄像头、摄像头压片和连接件，所述摄像头嵌入在接触件上的槽位中并由摄像头压片固定，连接件嵌入固定在第一固定件的槽位中，摄像头与连接件连接。

视觉检测组件嵌入在接触件和第一固定件内，不需要占用多余的空间，减小整体体积。

进一步优化方案为，所述驱动机构包括至少3根驱动钢丝绳，所述驱动钢丝绳穿过固定装置后连接至碰撞检测组件的第一固定件上。末端执行装置通过驱动机构的钢丝绳驱动进行转向运动。

所述固定装置包括包覆外壳和末端内芯，所述包覆外壳包裹在末端内芯外表，末端内芯上开始对应的信号线孔位和钢丝绳孔位，使用时将末端内芯安装在蛇形机械臂上，作为臂体的一部分，再将包覆外壳在蛇形臂上，将碰撞检测组件、固定装置和视觉检测组件依次安装好，并用圆柱头内六角螺钉及螺母连接各个组件。包覆外壳的作用是使蛇形机械臂外表面变得光滑，使得蛇形机械臂侧壁可以与环境接触，利用这种接触可以简化蛇形机械臂的运动控制。为了保证蛇形机械臂外表面光滑，一般需要在蛇形机械臂的臂体外部套上编制网管等包覆材料即包覆外壳，以编织网为例，为了把编织网管固定在蛇形机械臂上，还需要在蛇形机械臂末端设计包覆材料的末端内芯加以固定。

进一步优化方案为，所述接触件、第一固定件均为空心柱体。减小末端执行装置整体的重量。

本方案还提供一种机械臂，包括上述的末端执行装置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本方案提供的末端执行装置，应用于蛇形臂机器人上，将视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，在进行碰撞检测组件的同时视觉检测组件也可以工作，一方面精准掌握执行装置的动作情况，还能及时了解执行装置是否与环境或障碍接触，辅助蛇形臂运动和避障的规划和控制；能够实现碰撞检测和视觉检测同步进行，提高检测效率和安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为末端执行装置结构示意图；

图2为碰撞检测组件结构示意图；

图3为碰撞检测组件结构俯视图；

图4为第一固定件俯视图；

图5为固定装置结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

11-接触件，12-弹簧，13-第一绝缘体，14-第一固定件，15-钢丝绳固定扣孔，16-槽位，17-信号线引入孔，18-钢丝绳穿线孔位，21-摄像头，22-连接件， 23-摄像头压片，3-驱动钢丝绳，4-固定装置，41-包覆外壳，42-末端内芯。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1提供一种末端执行装置，如图1所示，包括：碰撞检测组件、固定装置4、视觉检测组件和驱动机构；

所述碰撞检测组件与固定装置4连接，视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，驱动机构穿过固定装置4与碰撞检测组件连接。

如图2和图3所示，所述碰撞检测组件包括：接触件11、弹簧12、微动开关13和第一固定件14；

所述接触件11和第一固定件14均呈柱体状，接触件11的底面与第一固定件14的底面通过弹簧12连接；所述微动开关13嵌装在第一固定件14侧面并与弹簧12匹配接触。

所述接触件11和第一固定件14的侧面绕柱体状中心轴均匀开设有至少1 组槽位，视觉检测组件匹配嵌装在槽位16内。

所述微动开关13至少有3个，微动开关13均匀嵌装在第一固定件14侧面。

所述接触件11为圆台，其面积较大的第一底面与第一固定件14连接，面积较小的底面为接触面；

所述第一固定件14为圆柱，其底面的面积与接触件11第一底面的面积相同。

所述接触件11上接触面所在的棱为导角式。

所述视觉检测组件包括摄像头21、摄像头压片23和连接件22，所述摄像头21嵌入在接触件11上的槽位中并由摄像头压片23固定，连接件22嵌入固定在第一固定件14的槽位中，摄像头21与连接件11连接。

所述驱动机构包括至少3根驱动钢丝绳3，驱动钢丝绳3分别穿过固定装置 4后连接至碰撞检测组件的第一固定件14上。

所述接触件11、第一固定件14均为空心柱体。

实施例2

本实施例与上一实施例的区别在于，第一固定件14与固定装置4接触的面呈曲面，而非平面，同样固定装置4设置成匹配的曲面，便于接触件11灵活转动，增加执行装置的灵活度。

实施例3

本实施例与上一实施例的区别在于，如图4所示，第一固定件14上开设有三个钢丝绳固定扣孔15作为钢丝绳的规定位置，对应位置开设有钢丝绳穿线孔位18便于安装拆卸更换操作；在第一固定件14内壁上还设置有信号线引入孔 17，用于电源线和信号线走线。

实施例4

本实施例提供一种蛇形机械臂，包括上一实施例所述的末端执行装置，如图5所示，末端执行装置的固定装置4包括包覆外壳41和末端内芯42，所述包覆外壳41包裹在末端内芯42外表，末端内芯42上开始对应的信号线孔位和钢丝绳孔位，使用时将末端内芯安装在蛇形机械臂上，作为臂体的一部分，再将包覆外壳41在蛇形机械臂上，将碰撞检测组件、固定装置4和视觉检测组件依次安装好，并用圆柱头内六角螺钉及螺母连接各个组件。本实施例只留出作业工具接口并给出一个样例，其余作业工具可以根据需要做出改变。采用本设计结构，体积小、质量轻，且实现了集合探测、固接、作业等功能于一体。满足蛇形机器人探测用摄像头、感知用传感器、蛇形臂辅助结构的固定以及末端作业工具的固定的作用。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“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保护范围的限制。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种末端执行装置，其特征在于，包括：碰撞检测组件、固定装置(4)、视觉检测组件和驱动机构；

所述碰撞检测组件与固定装置(4)连接，视觉检测组件嵌装在碰撞检测组件上，驱动机构穿过固定装置(4)与碰撞检测组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述碰撞检测组件包括：接触件(11)、弹簧(12)、微动开关(13)和第一固定件(14)；

所述接触件(11)和第一固定件(14)均呈柱体状，接触件(11)的底面与第一固定件(14)的底面通过弹簧(12)连接；所述微动开关(13)嵌装在第一固定件(14)侧面并与弹簧(12)匹配接触。

3.根据权利要求2所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述接触件(11)和第一固定件(14)的侧面绕柱体状中心轴均匀开设有至少1组槽位，视觉检测组件匹配嵌装在槽位内。

4.根据权利要求2所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述微动开关(13)至少有3个，微动开关(13)均匀嵌装在第一固定件(14)侧面。

5.根据权利要求3所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述接触件(11)为圆台，其面积较大的第一底面与第一固定件(14)连接，面积较小的底面为接触面；

所述第一固定件(14)为圆柱，其底面的面积与接触件(11)第一底面的面积相同。

6.根据权利要求5所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述接触件(11)上接触面所在的棱为倒角式。

7.根据权利要求5所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述视觉检测组件包括摄像头(21)、摄像头压片(23)和连接件(22)，所述摄像头(21) 嵌入在接触件(11)上的槽位中并由摄像头压片(23)固定，连接件(22)嵌入固定在第一固定件(14)的槽位中，摄像头(21)与连接件(22)连接。

8.根据权利要求2所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述驱动机构包括至少3根驱动钢丝绳(3)，驱动钢丝绳(3)分别穿过固定装置(4)后连接至碰撞检测组件的第一固定件(14)上。

9.根据权利要求2所述的一种末端执行装置，其特征在于，所述接触件(11)、第一固定件(14)均为空心柱体。

10.一种机械臂，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的末端执行装置。

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