CN217861289U - 防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人，包括工作部，设于连接轴的末端，用于抓取物品；活动部，设于所述连接轴上；位移检测部，设于所述活动部的活动路径上；主控部，与所述位移检测部电性连接；其中，所述工作部在受压时带动所述连接轴及轴上的活动部活动，并当所述活动部活动至位移检测部所在位置时，触发所述位移检测部向所述主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前工作的控制指令。本实用新型在夹具上设置了接近传感器，在当接近传感器被触发时停止夹取操作，能够在损坏事件发生前及时触发工业机器人停止运动，保护设备及被抓去物品，为机器人技术与3D视觉技术的应用提供了有效的保险方案。

Description

防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人。

背景技术

随着3D视觉技术在机器人系统中的应用，视觉系统的智能性给工业抓取工作带来了更好的适应性。在传统的自动抓取工作中，需要依靠机械定位才能实现的事情，如今因为3D 视觉技术变得简单而便捷。但目前的市场大环境下，3D视觉产品均处于发展阶段，在工作时还不能做到100％准确无误，这就需要一定的安全保护措施，来防止设备及产品的损坏。

因此，本领域亟需一种新型的具有安全保护功能的夹具产品，能够为机器人技术与3D 视觉技术的应用提供有效的保险方案。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人，用于解决现有技术无法提供具有安全保护功能的夹具产品的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供防误触碰式末端执行器，包括：工作部，设于连接轴的末端；活动部，设于所述连接轴上；位移检测部，设于所述活动部的活动路径上；主控部，与所述位移检测部电性连接；其中，所述工作部在受压时带动所述连接轴及轴上的活动部活动，并当所述活动部活动至位移检测部所在位置时，触发所述位移检测部向所述主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前工作的控制指令。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述工作部包括抓取装置、焊接装置、切割装置、锁螺丝机构、涂胶机构、喷涂机构、3D打印机构中的任一种或多种的组合。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述连接轴被限制周向转动。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述工作部为抓取部；所述防误触碰式末端执行器包括：导向轮及导向轮安装环，所述导向轮安装环套于所述连接轴上，用于安装所述导向轮；所述导向轮卡于沿连接轴滑动方向开设的滑动槽内，用于限制所述连接轴周向转动；接近传感器，设于所述导向轮安装环的活动路径上；控制器，与所述接近传感器电性连接；其中，所述抓取部在受压时带动所述连接轴及导向轮安装环滑动，并当所述导向轮安装环或随轴一起移动的部件滑动至所述接近传感器所在位置时，触发接近传感器向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述抓取部动作。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述抓取部为工业抓手。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述抓取部为吸盘；所述连接轴为导气管。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述气动吸盘装置还包括轴承机构；所述轴承机构包括用于承载所述导气管的直线轴承；还包括所述沿导气管滑动方向开设的滑动槽；所述接近传感器设于所述滑动槽的槽框。

于本申请的第一方面的一些实施例中，外露于所述直线轴承的导气管两端分别设有限位套，用于限制所述导向轮对轴承机构产生撞击。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述直线轴承面向所述限位套的端面分别设有缓冲片。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述防误触碰式末端执行器包括：抓手，设于滑动轴上，用于抓取物品；抓手连接板，用于安装所述抓手；滑动轴，设于所述抓手连接板上；衬套，安装于衬套安装板上，套于所述滑动轴上以支撑所述滑动轴；限位板，设于所述滑动轴穿过所述衬套的轴端；接近传感器，设于所述限位板的滑动路径上；控制器，与所述接近传感器电性连接；其中，所述抓手在受压时带动滑动轴及轴端的限位板滑动，并当所述限位板滑动至所述接近传感器所在位置时，触发接近传感器向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述防误触碰式末端执行器动作。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述防误触碰式末端执行器还包括弹簧，套于所述滑动轴上，用于向抓手提供阻止其在未受压力时自由滑动的阻力。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述滑动轴上还套有缓冲片，位于所述衬套和限位板之间。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种机器人，包括所述防误触碰式末端执行器。

如上所述，本申请的防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人，具有以下有益效果：本实用新型提供了一种新型的具有安全保护功能的夹具产品，在夹具上设置了接近传感器，在当接近传感器被触发时停止夹取操作，能够在损坏事件发生前及时触发工业机器人停止运动，保护设备及被抓去物品，为机器人技术与3D视觉技术的应用提供了有效的保险方案。

附图说明

图1显示为本申请一实施例中防误触碰式气动吸盘装置的结构示意图。

图2A显示为本申请一实施例中防误触碰式气动吸盘装置在其接近传感器未被触发时的状态示意图。

图2B显示为本申请一实施例中防误触碰式气动吸盘装置在其接近传感器被触发时的状态示意图。

图3显示为本申请一实施例中工业抓手装置的结构示意图。

图4A显示为本申请一实施例中工业抓手装置在其接近传感器未被触发时的状态示意图。

图4B显示为本申请一实施例中工业抓手装置在其接近传感器被触发时的状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本实用新型提供了一种新型的具有安全保护功能的夹具产品，为机器人技术与3D视觉技术的应用提供了有效的保险方案。当3D视觉系统的低概率误差事件出现时，工业机器人的运动目标点将出现偏差，这可能会导致夹具及被抓取产品的损坏，而本产品会在损坏事件发生前及时触发工业机器人停止运动，以保护设备和被抓取产品。

应理解的是，本实用新型专利产品在实际应用中适于抓取的产品包括但不限于3C产品、工业零部件、食品、医药品、日用化学品、快递包裹等。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案的进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

实施例一：

本实用新型提供防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人，包括工作部、活动部、位移检测部、主控部。所述工作部设于连接轴的末端，是一种用于机械臂的末端执行器的执行机构，例如可以是抓取装置、焊接装置、切割装置、锁螺丝机构、涂胶机构、喷涂机构、3D 打印机构等，本实施例不做限定。为便于理解，下文的实施例将以抓取装置为例来进行说明，但本实用新型并不仅以此为限。

所述活动部设于所述连接轴上；所述位移检测部设于所述活动部的活动路径上；所述主控部与所述位移检测部电性连接。所述工作部在受压时带动所述连接轴及轴上的活动部活动，并当所述活动部活动至位移检测部所在位置时，触发所述位移检测部向所述主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前工作的控制指令。

应理解的是，所述位移检测部可以是接近传感器，是指代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。主控部例如可以是ARM(Advanced RISC Machines)控制器、FPGA(Field Programmable Gate Array)控制器、SoC(System on Chip) 控制器、DSP(Digital Signal Processing)控制器、或者MCU(Micorcontroller Unit)控制器等。

需说明的是，本实施例提供的防误触碰式末端执行器是一套硬件设备，其可以单独使用，也可与现有的软件或程序结合使用，但本实用新型本身并不涉及任何软件技术的更新。此外，本实施例中的防误触碰式末端执行器具体可以是气动吸盘装置或工业抓手装置，下文将分别罗列实施例来对这两种结构做详细的解释说明。

实施例二：

如图1所示，展示了本申请一实施例中防误触碰式气动吸盘装置的结构示意图。本该实施例中，抓取部为吸盘101，连接轴为用于为吸盘提供气流通道的导气管102，活动部为导向轮安装环104及其上安装的导向轮103，位置检测部为接近传感器105。另外值得说明的是，所述吸盘101可以替换为依靠夹紧力来抓取物品的工业抓手，此时导气管102可以是一般的连接轴。

具体而言，吸盘101设于导气管102的末端，吸盘101用于吸附物品，导气管102为吸盘101的工作提供气流通道。导向轮安装环104套于所述导气管102上，用于安装导向轮103。导向轮103卡于沿导气管102滑动方向开设的滑动槽106内，用于限制导气管102周向转动，以适用于具有放置方向要求的抓取工作。接近传感器105设于导向轮安装环104的活动路径上。控制器与所述接近传感器105电性连接。吸盘101在受压时带动所述导气管102及导向轮安装环104滑动，并当所述导向轮安装环104滑动至所述接近传感器105所在位置时，触发接近传感器105向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述气动吸盘装置动作。

在一些示例中，所述气动吸盘装置还包括轴承机构；所述轴承机构包括用于承载所述导气管的直线轴承107，用于降低导气管102的滑动摩擦力。轴承机构还包括所述沿导气管102 滑动方向开设的滑动槽106；所述接近传感器105设于所述滑动槽106的槽框。

在一些示例中，外露于所述直线轴承107的导气管102两端分别设有限位套108，用于限制所述导向轮103对轴承机构产生撞击。

在一些示例中，所述直线轴承107面向所述限位套108的端面分别设有缓冲片109，起到柔性接触的作用，减小可能存在的限位套与轴承之间的碰撞震动，延长产品寿命。

为便于理解，现结合图2A和2B来对本实施例中防误触碰式气动吸盘装置的工作原理做进一步的解释与说明。其中，图2A展示的是接近传感器未被触发时的状态示意图，图2B展示的是接近传感器被触发时的状态示意图。导气管201上安装了导向轮安装环202，导向轮安装环202安装导向轮203，导向轮203可活动地卡于滑动槽204内，接近传感器205设于槽框上。

在图2A中，气动吸盘装置的吸盘未受压，此时导向轮安装环202距离接近传感器205 较远，前者不足以触发后者。当气动吸盘装置的吸盘受压后，导气管201沿着箭头A的方向活动，从而带动导向轮安装环202朝着向接近传感器205的方向活动。在图2B中，导向轮安装环202移动到触发接近传感器205的位置，从而触发接近传感器205向主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前抓取动作的控制指令。

实施例三：

如图3所示，展示了本实用新型一实施例中工业抓手装置的结构示意图。在该实施例中，抓取部为抓手301，连接轴为滑动轴303，活动部为限位板305，位置检测部为接近传感器306。

具体而言，所述抓手301设于滑动轴303上，用于抓取物品。抓手连接板302用于安装抓手301。滑动轴303设于抓手连接板302上。衬套304安装于衬套安装板307，套于滑动轴上以支撑点所述滑动轴。限位板305设于所述滑动轴穿过所述衬套的轴端。接近传感器306设于限位板305的滑动路径上。控制器与所述接近传感器306电性连接。其中，所述抓手301在受压时带动滑动轴303及轴端的限位板滑动，并当所述限位板305滑动至所述接近传感器306所在位置时，触发接近传感器306向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述防误触碰式末端执行器动作。

在一些示例中，所述衬套304的数量有多个，且沿着衬套安装板307的周向均匀分布，相应地，滑动轴303的数量有多个，优选的，数量为3个。这样设置的好处是，限制滑动轴303的周向转动。

值得说明的是，在本申请优选的实施方案中，连接轴被限制周向转动，具体可通过在所述连接轴的周向布设若干止挡部件来限制连接轴的周向转动，还可通过设置抱紧装置来抱紧所述连接轴来限制其周向转动。这样设置的好处在于，可适用于具有抓取和放置方向要求的抓取和放置工作，便于固定抓取部的抓取姿态，避免因连接轴产生周向转动而导致抓取部即使到达目标位置仍因周向偏转而无法抓取目标物的问题。

为便于理解，现结合图1和图3进行详细说明如下：在图1所展示的吸盘装置的实施例中，连接轴102作为所述连接轴，导向轮103作为止挡部件，通过将导向轮103卡于沿连接轴102滑动方向开设的滑动槽106内，来限制连接轴102的周向转动；在图3所展示的工业抓手装置的实施例中，滑动轴303作为所述连接轴，衬套304作为止挡部件，通过沿着衬套安装板307的周向均匀布设多个衬套304，来限制滑动轴303的周向转动。

在一些示例中，所述工业抓手装置还包括弹簧308，套于所述滑动轴303上，用于向抓手提供阻止其在未受压力时自由滑动的阻力。

在一些示例中，所述滑动轴303上还套有缓冲片309，位于所述衬套304和限位板305 之间，用于减小衬套受到的冲击，降低碰撞噪音，延长产品寿命。

为便于理解，现结合图4A和4B对本实施例中防误触碰式工业抓手装置的工作原理做进一步的解释与说明。其中，图4A展示的是接近传感器未被触发时的状态示意图，图4B展示的是接近传感器被触发时的状态示意图。所述抓手401设于滑动轴403上，用于抓取物品。抓手连接板402用于安装抓手401。滑动轴403设于抓手连接板402上。衬套404安装于衬套安装板407，套于滑动轴上以支撑点所述滑动轴。限位板405设于所述滑动轴穿过所述衬套的轴端。接近传感器406设于限位板405的滑动路径上。

在图4A中，抓手401未受压，此时限位板405距离接近传感器406较远，前者不足以触发后者。当抓手401受压后，滑动轴403沿着箭头B的方向活动，从而带动限位板405朝着向接近传感器406的方向活动。在图4B中，限位板405移动到触发接近传感器406的位置，从而触发接近传感器406向主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前工作的控制指令。

实施例四：

本实施例提供一种机器人，包括上述的防误触碰式末端执行器。应理解，机器人是一种自动化机器，具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力(借助于安装在机器人身上的各种传感器实现的感知能力)、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。本实施例涉及的机器人包括但不限于服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等，本实施例不作限定。

综上所述，本申请提供防误触碰式末端执行器及其所应用的机器人，本实用新型提供了一种新型的具有安全保护功能的夹具产品，在夹具上设置了接近传感器，在当接近传感器被触发时停止夹取操作，能够在损坏事件发生前及时触发工业机器人停止运动，保护设备及被抓去物品，为机器人技术与3D视觉技术的应用提供了有效的保险方案。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.防误触碰式末端执行器，其特征在于，包括：

工作部，设于连接轴的末端；

活动部，设于所述连接轴上；

位移检测部，设于所述活动部的活动路径上；

主控部，与所述位移检测部电性连接；

其中，所述工作部在受压时带动所述连接轴及轴上的活动部活动，并当所述活动部活动至位移检测部所在位置时，触发所述位移检测部向所述主控部输出状态变化信号，以使所述主控部相应发出停止当前工作的控制指令。

2.根据权利要求1所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述工作部包括抓取装置、焊接装置、切割装置、锁螺丝机构、涂胶机构、喷涂机构、3D打印机构中的任一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述连接轴被限制周向转动。

4.根据权利要求1所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述工作部为抓取部；所述防误触碰式末端执行器包括：

导向轮及导向轮安装环，所述导向轮安装环套于所述连接轴上，用于安装所述导向轮；所述导向轮卡于沿连接轴滑动方向开设的滑动槽内，用于限制所述连接轴周向转动；

接近传感器，设于所述导向轮安装环的活动路径上；

控制器，与所述接近传感器电性连接；

其中，所述抓取部在受压时带动所述连接轴及导向轮安装环滑动，并当所述导向轮安装环或随轴一起移动的部件滑动至所述接近传感器所在位置时，触发接近传感器向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述抓取部动作。

5.根据权利要求4所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述抓取部为工业抓手。

6.根据权利要求4所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述抓取部为吸盘；所述连接轴为导气管。

7.根据权利要求6所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述防误触碰式末端执行器包括气动吸盘装置；所述气动吸盘装置还包括轴承机构；所述轴承机构包括用于承载所述导气管的直线轴承；还包括沿所述导气管滑动方向开设的滑动槽；所述接近传感器设于所述滑动槽的槽框。

8.根据权利要求7所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，外露于所述直线轴承的导气管两端分别设有限位套，用于限制所述导向轮对轴承机构产生撞击。

9.根据权利要求8所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述直线轴承面向所述限位套的端面分别设有缓冲片。

10.根据权利要求1或3所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述防误触碰式末端执行器包括：

抓手，设于滑动轴上，用于抓取物品；

抓手连接板，用于安装所述抓手；

滑动轴，设于所述抓手连接板上；

衬套，安装于衬套安装板上，套于所述滑动轴上以支撑所述滑动轴；

限位板，设于所述滑动轴穿过所述衬套的轴端；

接近传感器，设于所述限位板的滑动路径上；

控制器，与所述接近传感器电性连接；

其中，所述抓手在受压时带动滑动轴及轴端的限位板滑动，并当所述限位板滑动至所述接近传感器所在位置时，触发接近传感器向控制器输出状态变化信号，以使控制器停止所述防误触碰式末端执行器动作。

11.根据权利要求10所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述防误触碰式末端执行器还包括弹簧，套于所述滑动轴上，用于向抓手提供阻止其在未受压力时自由滑动的阻力。

12.根据权利要求10所述的防误触碰式末端执行器，其特征在于，所述滑动轴上还套有缓冲片，位于所述衬套和限位板之间。

13.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～12中任一项所述的防误触碰式末端执行器。

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