CN216808122U - 一种单臂式直角加注机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单臂式直角加注机器人，机械臂末端通过固定法兰与第一连接支架的一端固定连接，第一连接支架的另一端与直角传动机构的一侧端面固定连接，外盖开启执行机构与直角传动机构的顶端面连接，内盖开启执行机构与第二连接支架连接，第二连接支架与直角传动机构连接，加注执行机构通过第三连接支架固定在直角传动机构的底端面，机械臂末端的旋转输出端与直角传动机构的输入端连接，直角传动机构的输出端与内盖开启执行机构的旋转输入端配合安装。本实用新型将多种机构集成在一条机械臂上，大大简化了加注机器人结构，提高了空间利用率，同时无需进行多条机械臂的重新定位，进一步提高了加注效率。

Description

一种单臂式直角加注机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人加注领域，具体为一种单臂式直角加注机器人。

背景技术

传统的加注机器人通常一条机械臂控制一项执行机构(内盖开启、外盖开启或者加注执行机构)。因此，若需要实现全自动加注，则一个加注机上需要设置多条机械臂。即使将多个执行机构设置在一条机械主臂上，也需要通过多条机械臂分支安装在机械主臂上进行分别控制。上述传统的加注机器人的机械臂占用了大量的空间，导致空间利用率较低，容易妨碍车辆行驶，造成剐蹭。

此外，基于现有的加注机器人结构，加注机器人每次执行完一项作业后都需要控制另外一条机械臂重新进行寻位、定位，严重影响加注效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种单臂式直角加注机器人，仅需要使用一条机械臂即可实现内外盖的开启、加注以及视觉监控等作用，将多种机构集成在一条机械臂上，大大简化了加注机器人结构，提高了空间利用率，同时无需进行多条机械臂的重新定位，进一步提高了加注效率。

本实用新型中主要采用的技术方案为：

一种单臂式直角加注机器人，包括机械臂、外盖开启执行机构、内盖开启执行机构、加注执行机构和直角传动机构，所述机械臂末端通过固定法兰与第一连接支架的一端固定连接，所述第一连接支架的另一端与直角传动机构的一侧端面固定连接，所述外盖开启执行机构通过连接杆与所述直角传动机构的顶端面固定连接，所述内盖开启执行机构的底座与第二连接支架的一端固定连接，所述第二连接支架的另一端与所述直角传动机构的一侧端面固定连接，所述加注执行机构通过第三连接支架固定在直角传动机构的底端面，所述机械臂末端的旋转输出端与直角传动机构的输入端连接，所述直角传动机构的输出端与所述内盖开启执行机构的旋转输入端配合安装，所述内盖开启执行机构的安装端面与机械臂末端的安装端面相互垂直，所述加注执行机构的加注枪伸缩运动方向与内盖开启执行机构的轴线相互平行。

优选地，还包括视觉机构，所述视觉机构通过摄像头安装架安装在直角传动机构的一侧端面，且所述视觉机构的安装端面与内盖开启执行机构的安装端面相互垂直。

优选地，所述直角传动机构包括齿轮箱、第一齿轮、第一连接中枢、第一齿轮传动轴、第一轴承、第二轴承、第二齿轮、第二连接中枢、第二齿轮传动轴、第三轴承和第四轴承，所述第一轴承和第二轴承分别安装在齿轮箱相对设置的两侧端面上，所述第三轴承和第四轴承安装在齿轮箱另一组相对设置在两侧端面上，且第四轴承与内盖开启执行机构安装在齿轮箱的同一端面上，所述第一齿轮转动轴两端分别配合安装在第一轴承和第二轴承上，且所述第一齿轮传动轴的一端穿过第一轴承通过第一连接中枢与机械臂末端的旋转输出端连接，所述第一齿轮安装在第一齿轮传动轴上，且位于齿轮箱内，所述第二齿轮传动轴两端分别配合安装在第三轴承和第四轴承上，且所述第二齿轮传动轴与第一齿轮传动轴相互垂直，所述第二齿轮传动轴的一端穿过第四轴承通过第二连接中枢与内盖开启执行机构的旋转输入端配合安装，所述第二齿轮安装在第二齿轮传动轴上，且位于齿轮箱内，所述第一齿轮与第二齿轮相互啮合安装。

优选地，所述第一齿轮和第二齿轮均为斜齿轮。

优选地，所述外盖开启执行机构包括固定环、弹性连接件和真空吸盘，所述弹性连接件的两端分别连接固定环和真空吸盘，所述固定环安装在连接杆上。

优选地，所述外盖开启执行机构还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括顶杆固定支架、缓冲轴和顶杆，所述顶杆固定支架一端安装在连接杆上，另一端与所述缓冲轴的一端固定连接，所述缓冲轴另一端与顶杆固定连接。

优选地，所述内盖开启执行机构包括滑环、滑环法兰和气动夹爪机构，所述滑环的旋转输出端与所述滑环法兰一端配合安装，所述滑环法兰的另一端与气动夹爪机构配合安装。

有益效果：本实用新型提供一种单臂式直角加注机器人，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型将多种机构集成在一条机械臂上，采用一条机械臂即可实现内外盖的开启、加注以及视觉监控等作用，大大简化了加注机器人结构，提高了空间利用率，同时无需进行多条机械臂的重新定位，进一步提高了加注效率；

(2)本实用新型的顶杆顶端略超过真空吸盘的吸附表面，起到缓冲作用，避免真空吸盘直接与油箱盖碰撞接触。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例1的直角传动机构的结构示意图；

图3为实施例1的直角传动机构的内部结构示意图(省略齿轮箱)；

图4为实施例1中外盖开启执行机构的结构示意图；

图5为实施例1中内盖开启执行机构的结构示意图；

图6为实施例2的整体结构示意图。

图中：机械臂1、固定法兰1-1、外盖开启执行机构2、连接杆2-1、固定环2-2、弹性连接件2-3、真空吸盘2-4、缓冲装置2-5、顶杆固定支架2-51、缓冲轴2-52、顶杆2-53、内盖开启执行机构3、底座3-1、滑环3-2、滑环法兰3-3、气动夹爪机构3-4、加注执行机构4、加注枪4-1、直角传动机构5、齿轮箱5-1、第一齿轮5-2、第一连接中枢5-3、第一齿轮传动轴5-4、第一轴承5-5、第二轴承5-6、第二齿轮5-7、第二连接中枢5-8、第二齿轮传动轴5-9、第三轴承5-10、第四轴承5-11、第一连接支架6、第二连接支架7、第三连接支架8、摄像头安装架9、视觉机构10。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。下面对具体实施方式的描述仅仅是示范性的，应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本实用新型，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

实施例1

一种单臂式直角加注机器人，包括机械臂1、外盖开启执行机构2、内盖开启执行机构3、加注执行机构4和直角传动机构5，所述机械臂1末端通过固定法兰1-1与第一连接支架6的一端固定连接，所述第一连接支架6的另一端与直角传动机构5的一侧端面固定连接，所述外盖开启执行机构2通过连接杆2-1与所述直角传动机构5的顶端面固定连接，所述内盖开启执行机构3的底座3-1与第二连接支架7的一端固定连接，所述第二连接支架7的另一端与所述直角传动机构5的一侧端面固定连接，所述加注执行机构4通过第三连接支架8固定在直角传动机构5的底端面，所述机械臂1末端的旋转输出端与直角传动机构5的输入端连接，所述直角传动机构5的输出端与所述内盖开启执行机构3的旋转输入端配合安装，所述内盖开启执行机构3的安装端面与机械臂1末端的安装端面相互垂直，所述加注执行机构4的加注枪4-1伸缩运动方向与内盖开启执行机构3的轴线相互平行。

所述直角传动机构5包括齿轮箱5-1、第一齿轮5-2、第一连接中枢5-3、第一齿轮传动轴5-4、第一轴承5-5、第二轴承5-6、第二齿轮5-7、第二连接中枢5-8、第二齿轮传动轴5-9、第三轴承5-10和第四轴承5-11，所述第一轴承5-5和第二轴承5-6分别安装在齿轮箱5-1相对设置的两侧端面上，所述第三轴承5-10和第四轴承5-11安装在齿轮箱 5-2另一组相对设置在两侧端面上，且第四轴承5-11与内盖开启执行机构3安装在齿轮箱 5-1的同一端面上，所述第一齿轮转动轴5-4两端分别配合安装在第一轴承5-5和第二轴承5-6上，且所述第一齿轮传动轴5-4的一端穿过第一轴承5-5通过第一连接中枢5-3与机械臂1末端的旋转输出端连接，所述第一齿轮5-2安装在第一齿轮传动轴5-4上，且位于齿轮箱5-1内，所述第二齿轮传动轴5-9两端分别配合安装在第三轴承5-10和第四轴承5-11上，且所述第二齿轮传动轴5-9与第一齿轮传动轴5-4相互垂直，所述第二齿轮传动轴5-9的一端穿过第四轴承5-11通过第二连接中枢5-8与内盖开启执行机构3的旋转输入端配合安装，所述第二齿轮5-7安装在第二齿轮传动轴5-9上，且位于齿轮箱5-1 内，所述第一齿轮5-2和第二齿轮5-7均为斜齿轮，且所述第一齿轮5-2与第二齿轮5-7 相互啮合安装。

所述外盖开启执行机构2包括固定环2-2、弹性连接件2-3、真空吸盘2-4和缓冲装置 2-5，所述弹性连接件2-3的两端分别连接固定环2-2和真空吸盘2-4，所述固定环2-2安装在连接杆2-1上，所述缓冲装置2-5包括顶杆固定支架2-51、缓冲轴2-52和顶杆2-53，所述顶杆固定支架2-51一端安装在连接杆2-1上，另一端与所述缓冲轴2-52的一端固定连接，所述缓冲轴2-52另一端与顶杆2-53固定连接。

所述内盖开启执行机构3包括滑环3-2、滑环法兰3-3和气动夹爪机构3-4，所述滑环3-2的旋转输出端与所述滑环法兰3-3一端配合安装，所述滑环法兰3-3的另一端与气动夹爪机构3-4配合安装。

实施例2

在实施例1的装置结构的基础上，直角传动机构5的一侧端面通过摄像头安装架9安装有视觉机构10，所述视觉机构10通过安装在直角传动机构5的一侧端面，且所述视觉机构10的安装端面与内盖开启执行机构3的安装端面相互垂直。

本实用新型中，机械臂、内盖开启执行机构、外盖开启执行机构、加注执行机构以及视觉机构的具体控制连接由本领域的技术人员根据实际情况进行设计，属于常规技术，故而未加详述。

本实用新型中，机械臂由多个关节组成，可通过机械臂的关节实现内盖开启执行机构、外盖开启执行机构、加注执行机构的位置转换。

本实用新型中，视觉机构、加注执行机构属于现有技术，故而对其具体结构未加详述。

实施例2的工作过程如下：

当车辆驶入加注区后，由系统控制机械臂1调整位置，并带动外盖开启执行机构2转动至油箱外盖处，并控制真空吸盘2-4吸附油箱外盖，同时通过机械臂控制真空吸盘2-4后移，随后控制真空吸盘2-4停止对油箱外盖的吸附，即完成油箱外盖的开启。

随后控制机械臂调整内盖开启执行机构3的位置，使得内盖开启执行机构3到达相应的油箱内盖位置。然后控制内盖开启执行机构3的气动夹爪机构3-4夹取油箱内盖。随后同时由机械臂末端通过直角传动机构5带动气动夹爪机构3-4转动，从而将油箱内盖拧开，即完成油箱内盖的开启。

随即控制机械臂1调整加注执行机构4(由于加注执行机构4与内盖开启执行机构3的轴线平行，只需要控制机械臂1上移一定距离即可，减少了机械臂重新定位的时间)控制加注执行机构4的加注枪4-1伸出对油箱进行加注。

在上述加注过程，直角传动机构的工作原理如下：机械臂末端的旋转输出端通过第一连接中枢5-3带动第一齿轮传动轴5-4转动，使得第一齿轮传动轴5-4上的第一齿轮5-2随之转动，并带动与之啮合连接的第二齿轮5-7随之转动，第二齿轮5-7带动第二齿轮传动轴5-9转动，第二齿轮传动轴5-9通过第二连接中枢5-8带动滑环3-2旋转，滑环3-2通过滑环法兰3-3带动气动夹爪机构3-4旋转，实现拧盖动作。

在上述加注过程中，视觉机构10用于采集油箱盖的位置，并将采集到的信息反馈至控制系统，便于控制机械臂带动内盖开启执行机构3和加注执行机构4实现快速精确定位，提高加注效率。

本实用新型的单臂式直角传动加注机器人，可通过设计更改加注执行机构的加注枪类型，用于加注燃油、尿素液、CNG、LNG、氢能源、充电等加注(充电)场景。

本实用新型的单臂式直角传动加油机器人可以采用吊装、座装、侧装或者其他安装方式，对安装方式限制小，适用于各种加注场景，可由本领域技术人员根据实际情况进行选择性安装。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种单臂式直角加注机器人，其特征在于，包括机械臂、外盖开启执行机构、内盖开启执行机构、加注执行机构和直角传动机构，所述机械臂末端通过固定法兰与第一连接支架的一端固定连接，所述第一连接支架的另一端与直角传动机构的一侧端面固定连接，所述外盖开启执行机构通过连接杆与所述直角传动机构的顶端面固定连接，所述内盖开启执行机构的底座与第二连接支架的一端固定连接，所述第二连接支架的另一端与所述直角传动机构的一侧端面固定连接，所述加注执行机构通过第三连接支架固定在直角传动机构的底端面，所述机械臂末端的旋转输出端与直角传动机构的输入端连接，所述直角传动机构的输出端与所述内盖开启执行机构的旋转输入端配合安装，所述内盖开启执行机构的安装端面与机械臂末端的安装端面相互垂直，所述加注执行机构的加注枪伸缩运动方向与内盖开启执行机构的轴线相互平行。

2.根据权利要求1所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，还包括视觉机构，所述视觉机构通过摄像头安装架安装在直角传动机构的一侧端面，且所述视觉机构的安装端面与内盖开启执行机构的安装端面相互垂直。

3.根据权利要求1或2所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，所述直角传动机构包括齿轮箱、第一齿轮、第一连接中枢、第一齿轮传动轴、第一轴承、第二轴承、第二齿轮、第二连接中枢、第二齿轮传动轴、第三轴承和第四轴承，所述第一轴承和第二轴承分别安装在齿轮箱相对设置的两侧端面上，所述第三轴承和第四轴承安装在齿轮箱另一组相对设置在两侧端面上，且第四轴承与内盖开启执行机构安装在齿轮箱的同一端面上，所述第一齿轮转动轴两端分别配合安装在第一轴承和第二轴承上，且所述第一齿轮传动轴的一端穿过第一轴承通过第一连接中枢与机械臂末端的旋转输出端连接，所述第一齿轮安装在第一齿轮传动轴上，且位于齿轮箱内，所述第二齿轮传动轴两端分别配合安装在第三轴承和第四轴承上，且所述第二齿轮传动轴与第一齿轮传动轴相互垂直，所述第二齿轮传动轴的一端穿过第四轴承通过第二连接中枢与内盖开启执行机构的旋转输入端配合安装，所述第二齿轮安装在第二齿轮传动轴上，且位于齿轮箱内，所述第一齿轮与第二齿轮相互啮合安装。

4.根据权利要求3所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，所述第一齿轮和第二齿轮均为斜齿轮。

5.根据权利要求4所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，所述外盖开启执行机构包括固定环、弹性连接件和真空吸盘，所述弹性连接件的两端分别连接固定环和真空吸盘，所述固定环安装在连接杆上。

6.根据权利要求5所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，所述外盖开启执行机构还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括顶杆固定支架、缓冲轴和顶杆，所述顶杆固定支架一端安装在连接杆上，另一端与所述缓冲轴的一端固定连接，所述缓冲轴另一端与顶杆固定连接。

7.根据权利要求4所述的单臂式直角加注机器人，其特征在于，所述内盖开启执行机构包括滑环、滑环法兰和气动夹爪机构，所述滑环的旋转输出端与所述滑环法兰一端配合安装，所述滑环法兰的另一端与气动夹爪机构配合安装。

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