CN218747806U - 一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，该方案包括吸盘机构、拧开机构以及浮动机构；吸盘机构设于拧开机构上，包括吸盘、摆动复位机构、第一驱动器，通过摆动机构使得吸盘能够随外油箱盖的打开而摆动并自动复位；拧开机构包括手指座、手指、第二驱动器、连接手指的推拉杆、连接结构以及驱动电机，通过连接结构使得推拉杆与第二驱动器的输出端互相独立转动；浮动机构与拧开机构滑动连接，且浮动机构上设有第一弹性复位件。本申请通过摆动复位机构进行补偿，可避免过多的角度姿态变换，节省操作时间，通过连接结构实现手指座和手指的独立转动，避免了气缸气管缠绕的问题，可实现手指正反无限旋转。

Description

一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构

技术领域

本实用新型涉及自动加油机器人技术领域，具体涉及一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构。

背景技术

现有的机器人自动加油机器人汽车内外盖开启机构主要方式：

1、汽车外盖开启主要采用真空吸盘固接在夹爪上，吸盘吸住外盖后变换机械臂末端角度等位置姿态来实现打开外盖的目的。但是吸盘固接在夹爪上的方式由于吸盘没有浮动机构，在打开外盖的过程中机械臂需要进行比较复杂的路径规划，而且加油盖打开的角度及打开时候的旋转半径几乎不可识别，导致在吸开外盖的过程中吸盘与外盖之间产生相对位移，严重的甚至吸盘会脱离开外盖表面，导致打开外盖失败。

2、汽车内盖的开启主要采用标准的气动手指配合电机旋转或者用机械臂自身的六轴旋转来实现旋开内油盖的目的。但是内油盖打开和关闭的过程中气动手指需要有一点浮动以适应油盖拧入与拧出时的高度变化，现有方案是在标准气动手指上增加弹簧和伸缩导杆来实现浮动，这种方式刚性较差，结构容易变形，同时标准气动手指由于有通气的气管连接，在手指旋转时为了避免气管缠绕，势必导致气动手指不能无限旋转，这限制了夹爪的适用性，特别是面对打滑等情况时会出现故障。综上所述，上述方案仅适合作为展示或者演示的场景。

为此，亟待一种可有效解决上述问题的用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构包括用于吸住外油箱盖的吸盘机构、用于夹紧内油箱盖并拧开内油箱盖的拧开机构以及用于将吸盘机构和拧开机构连接于自动加油机器人上的浮动机构；

吸盘机构设于拧开机构上，包括吸盘、用于连接该吸盘的摆动复位机构、用于驱动该摆动复位机构和吸盘来回运动实现靠近和远离外油箱盖的第一驱动器，通过摆动机构使得吸盘能够随外油箱盖的打开而摆动并自动复位；

拧开机构包括手指座、设于该手指座内的手指、用于驱动手指撑开和夹紧的第二驱动器、连接手指的推拉杆、连接推拉杆和第二驱动器的输出端的连接结构以及用于驱动手指座转动的驱动电机，通过连接结构使得推拉杆与第二驱动器的输出端互相独立转动；

浮动机构与拧开机构滑动连接，且浮动机构上设有用于实现拧开机构和吸盘机构整体复位的第一弹性复位件。

进一步地，摆动复位机构包括连接吸盘的吸盘杆、连接该吸盘杆的铰接头、与铰接头转动连接的驱动器连接板以及设于驱动器连接板和铰接头之间的第二弹性复位件，第一驱动器的输出端与驱动器连接板连接。

进一步地，手指座连接有一中空设置的转轴，该转轴与驱动电机驱动连接，推拉杆位于转轴内。

进一步地，驱动电机通过带传动或齿轮传动或链条传动驱动转轴转动。

进一步地，拧开机构还包括第一轴承座和第二轴承座，转轴通过轴承安装于第一轴承座和第二轴承座内，且第二轴承座上设有用于安装第二驱动器的驱动器安装座。

进一步地，驱动器安装座通过支柱连接第二轴承座，驱动电机安装于第二轴承座上，第一驱动器安装于第一轴承座和第二轴承座上。

进一步地，浮动机构包括连接第二轴承座和驱动器安装座上的滑块安装板、设于滑块安装板上的导轨滑块、与该导轨滑块配合的直线导轨以及设于该直线导轨上的导轨安装板，导轨安装板与自动加油机器人连接，第一弹性复位件设于滑块安装板和导轨安装板之间。

进一步地，第一轴承座和第二轴承座之间通过隔套连接，以使得第一轴承座和第二轴承座之间具有间隙。

进一步地，手指的开闭行程为12～44mm。

进一步地，手指的夹持力为30～70kg。

工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请在吸盘上增加摆动复位机构，允许吸盘在一定角度内摆动，用于补偿自动加油机器人的机械臂路径与外油盖打开路径存在的偏差，同时可以允许机械臂在开外油箱盖的过程中路径走直线，打开完毕后，吸盘会断开真空实现吸盘从外油箱盖上脱落，然后摆动复位机构会使得吸盘自动复位，如此可避免过多的角度姿态变换，可以节省操作时间，提高效率；

2、与现有技术相比，通过结构上的设计改进，开内盖的手指夹持力达到68kg(30～70kg范围内)，保证了内盖夹持的可靠性(同级别的标准气动手指的夹持力仅约22kg)。开内油盖手指的开闭行程从12mm～44mm，几乎可以覆盖市场上所有带手柄的内油盖；

3、与现有技术相比，整个吸盘机构及拧开机构浮动，浮动机构采用直线导轨，依托直线导轨的高精度及高刚性，既能保证浮动的顺畅性也能保证整体的结构刚性；

4、与现有技术相比，用于手指开闭的第二驱动器与手指结构独立开，中间用推力轴承(连接结构)连接，实现在手指转动开盖的同时第二驱动器可以不转动并能保证第二驱动器力的输出，从而保持手指的夹紧状态，这样可以避免第二驱动器的气管的缠绕问题，实现手指正反无限旋转。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的内部结构示意图；

图3是手指的结构示意图。

图中，1、吸盘机构；2、拧开机构；3、浮动机构；5、支柱；6、隔套；7、深沟球轴承；8、驱动器安装座；9、压缩弹簧；11、吸盘；12、第一驱动器；13、吸盘杆；14、铰接头；15、驱动器连接板；16、第二弹性复位件；17、第一弹簧拉片；18、第二弹簧拉片；19、气管接头；21、手指座；22、手指；23、第二驱动器；24、推拉杆；25、连接结构；26、驱动电机；27、转轴；28、第一轴承座；29、第二轴承座；221、契子；251、推力轴承座；252、推力轴承；261、大同步带轮；262、小同步带轮；263、同步带；31、滑块安装板；32、导轨滑块；33、直线导轨；34、导轨安装板；35、第一弹性复位件。

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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

本申请的内外盖开启机构是安装在现有自动加油机器人(多轴机械臂的执行末端)上，用于开启汽车的外油箱盖和内油箱盖，同样也可适用于一些电动车的，充电外盖和内盖，因为有些电动车的充电外盖和用于罩住充电口的内盖设计的与汽油车的结构类似。

如图1-3所示，本用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构包括用于吸住外油箱盖的吸盘机构1、用于夹紧内油箱盖并拧开内油箱盖的拧开机构2以及用于将吸盘机构1和拧开机构2连接于自动加油机器人上的浮动机构3；

其中，吸盘机构1设于拧开机构2上，包括吸盘11、用于连接该吸盘11的摆动复位机构、用于驱动该摆动复位机构和吸盘11来回运动实现靠近和远离外油箱盖的第一驱动器12，通过摆动机构使得吸盘11能够随外油箱盖的打开而摆动并自动复位；

具体地，摆动复位机构包括连接吸盘11的吸盘杆13、连接该吸盘杆13的铰接头14、与铰接头14转动连接的驱动器连接板15以及设于驱动器连接板15和铰接头14之间的第二弹性复位件16，第一驱动器12的输出端与驱动器连接板15连接。

在本实施例中，吸盘11固接在吸盘杆13上，吸盘杆13固接在铰接头14上，铰接头14通过铰链销与驱动器连接板15连接，驱动器连接板15固接在导杆气缸(第一驱动器12)上，导杆气缸(第一驱动器12)固接在第一轴承座28和第二轴承座29上，第一弹簧拉片17固接在铰接头14上，第二弹簧拉片18固接在驱动器连接板15上，拉伸弹簧(第二弹性复位件16)安装在第一弹簧拉片17和第二弹簧拉片18之间，铰接头14可以在拉伸弹簧(第二弹性复位件16)的作用下回中。

优选地，吸盘11还可以通过在铰接头14上安装气管接头19，通过吸盘杆13作为通气通道，在接入真空设备后，只要吸真空就能够让吸盘11吸住外油箱盖，而关闭真空，吸盘11就会从外油箱盖上脱落或者很容易在机械臂的移动下脱离。

其中，拧开机构2包括手指座21、设于该手指座21内的手指22、用于驱动手指22撑开和夹紧的第二驱动器23、连接手指22的推拉杆24、连接推拉杆24和第二驱动器23的输出端的连接结构25以及用于驱动手指座21转动的驱动电机26，通过连接结构25使得推拉杆24与第二驱动器23的输出端互相独立转动；

具体地，手指座21连接有一中空设置的转轴27，该转轴27与驱动电机26驱动连接，推拉杆24位于转轴27内。驱动电机26通过带传动或齿轮传动或链条传动驱动转轴27转动。

其中，浮动机构3与拧开机构2滑动连接，且浮动机构3上设有用于实现拧开机构2和吸盘机构1整体复位的第一弹性复位件35。

具体地，拧开机构2还包括第一轴承座28和第二轴承座29，转轴27通过轴承安装于第一轴承座28和第二轴承座29内，且第二轴承座29上设有用于安装第二驱动器23的驱动器安装座8。驱动器安装座8通过支柱5连接第二轴承座29，驱动电机26安装于第二轴承座29上，第一驱动器12安装于第一轴承座28和第二轴承座29上。第一轴承座28和第二轴承座29之间通过隔套6连接，以使得第一轴承座28和第二轴承座29之间具有间隙。

优选地，第一驱动器12和第二驱动器23均为常见的气缸或者电缸。

在本实施例中，手指22通过铰链销安装在手指座21内，可以在手指座21的槽内摆动实现手指22的开闭，手指座21与转轴27固接，转轴27可以带动手指座21并带动手指22旋转，转轴27安装在两个深沟球轴承7上，两个深沟球轴承7分别安装在第二轴承座29和第一轴承座28内，大同步带轮261通过平键安装在转轴27上，转轴27是中空结构，中间穿过一根推拉杆24，推拉杆24一端连接推力轴承座251(即连接结构25，实际上就是类似联轴器，但是保持推拉杆24和第二驱动器23的输出端能够独立转动，并保证第二驱动器23的输出端能够通过这个推力轴承座251带动推拉杆24来回移动)，一端连接契子221，第二驱动器23的气缸力通过推力轴承252(安装在推力轴承座251内)、推力轴承座251、推拉杆24、契子221传递给手指22实现手指22的夹紧与张开，驱动电机26固接在上轴承座上，小同步带轮262固定在电机轴上，同步带263安装在大小同步带轮262之间，驱动电机26的旋转运动通过小同步带轮262、同步带263、大同步带轮261传递给转轴27，用于手指22开闭的紧凑型气缸固接在驱动器安装座8上，驱动器安装座8通过支柱5固定在第二轴承座29。

具体地，浮动机构3包括连接第二轴承座29和驱动器安装座8上的滑块安装板31、设于滑块安装板31上的导轨滑块32、与该导轨滑块32配合的直线导轨33以及设于该直线导轨33上的导轨安装板34，导轨安装板34与自动加油机器人连接，第一弹性复位件35设于滑块安装板31和导轨安装板34之间。

在本实施例中，用于浮动的直线导轨33的导轨滑块32安装在滑块安装板31上，滑块安装板31固定在第二轴承座29和驱动器安装座8上，导轨安装板34固定在直线导轨33上，导轨安装板34与自动加油机器人的机械臂末端固接，本申请的拧开结构和吸盘机构1在直线导轨33及第一弹性复位件35(弹簧)的作用下可以相对于导轨安装板34在一定距离内浮动。

优选地，手指22的开闭行程为12～44mm，手指22的夹持力为30～70kg。

工作原理：开外油盖时，导杆气缸(第一驱动器12)带动吸盘11伸出，真空开启以后吸盘11吸附住外油盖，吸盘机构1先向后移动将外油盖拉开一定角度，然后沿着车身长度方向移动，吸盘11在铰链结构(铰接头14和驱动器连接板15)的作用下随着外油盖的位置可以摆动一定角度，用以补偿开盖结构与外油盖的相对位置误差，外油盖被打开90°左右以后，关闭真空，吸盘11从外油盖上脱离开，并在拉伸弹簧的作用下回到结构中间位置。

开内油盖时，手指22移动到内油盖轴线正前方并抵近油盖(此时不需要预压)，紧凑型气缸(第二驱动器23)在压缩空气的作用下气缸杆伸出，通过推力轴承252、推力轴承座251、推拉杆24、契子221传递给手指22实现手指22的夹紧(手指22的张开通过两个手指22间的压缩弹簧9进行张开复位，此为手指22的具体结构，原理为现有技术)，气缸力通过契子221的斜契实现增力的作用，达到68公斤的夹持力(0.6Mpa气压)，伺服电机(驱动电机26)的旋转运动通过小同步带轮262、同步带263、大同步带轮261传递给转轴27，转轴27带动手指22旋转，如果是螺纹型油盖，在旋开的过程中浮动机构3会起作用，手指22会随着油盖往外退，伺服电机可以通过力矩的检测来判断内油盖是否旋开到位(此为一种优选方案，通过本申请的结构设置可以实现，本申请并不设计任何计算机程序改进，只是提供了结构，不涉及计算机方法)，从而实现各种类型油盖的兼容，包括螺纹型油盖、卡扣型油盖等。

关内油盖时，手指22夹持着内油盖移动到内油口轴线正前方，并预压一定距离(25mm左右)，在油盖旋紧的过程中，如果是螺纹型油盖，在旋紧的过程中浮动机构3会起作用，手指22会随着油盖往内移动，伺服电机可以通过力矩的检测来判断内油盖是否旋紧到位(此为一种优选方案，通过本申请的结构设置可以实现，本申请并不设计任何计算机程序改进，只是提供了结构，不涉及计算机方法)，旋紧以后紧凑型气缸杆缩回，手指22在压缩弹簧9作用下复位张开。

本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了吸盘机构1、拧开机构2、浮动机构3、支柱5、隔套6、深沟球轴承7、驱动器安装座8、压缩弹簧9、吸盘11、第一驱动器12、吸盘杆13、铰接头14、驱动器连接板15、第二弹性复位件16、第一弹簧拉片17、第二弹簧拉片18、气管接头19、手指座21、手指22、第二驱动器23、推拉杆24、连接结构25、驱动电机26、转轴27、第一轴承座28、第二轴承座29、契子221、推力轴承座251、推力轴承252、大同步带轮261、小同步带轮262、同步带263、滑块安装板31、导轨滑块32、直线导轨33、导轨安装板34、第一弹性复位件35等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，包括用于吸住外油箱盖的吸盘机构、用于夹紧内油箱盖并拧开内油箱盖的拧开机构以及用于将所述吸盘机构和所述拧开机构连接于自动加油机器人上的浮动机构；

所述吸盘机构设于所述拧开机构上，包括吸盘、用于连接该吸盘的摆动复位机构、用于驱动该摆动复位机构和所述吸盘来回运动实现靠近和远离所述外油箱盖的第一驱动器，通过所述摆动复位机构使得所述吸盘能够随所述外油箱盖的打开而摆动并自动复位；

所述拧开机构包括手指座、设于该手指座内的手指、用于驱动所述手指撑开和夹紧的第二驱动器、连接所述手指的推拉杆、连接所述推拉杆和所述第二驱动器的输出端的连接结构以及用于驱动所述手指座转动的驱动电机，通过所述连接结构使得所述推拉杆与所述第二驱动器的输出端互相独立转动；

所述浮动机构与所述拧开机构滑动连接，且所述浮动机构上设有用于实现所述拧开机构和所述吸盘机构整体复位的第一弹性复位件。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述摆动复位机构包括连接所述吸盘的吸盘杆、连接该吸盘杆的铰接头、与所述铰接头转动连接的驱动器连接板以及设于所述驱动器连接板和所述铰接头之间的第二弹性复位件，所述第一驱动器的输出端与所述驱动器连接板连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述手指座连接有一中空设置的转轴，该转轴与所述驱动电机驱动连接，所述推拉杆位于所述转轴内。

4.根据权利要求3所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述驱动电机通过带传动或齿轮传动或链条传动驱动所述转轴转动。

5.根据权利要求3所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述拧开机构还包括第一轴承座和第二轴承座，所述转轴通过轴承安装于所述第一轴承座和所述第二轴承座内，且所述第二轴承座上设有用于安装所述第二驱动器的驱动器安装座。

6.根据权利要求5所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述驱动器安装座通过支柱连接所述第二轴承座，所述驱动电机安装于所述第二轴承座上，所述第一驱动器安装于所述第一轴承座和所述第二轴承座上。

7.根据权利要求5所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述浮动机构包括连接所述第二轴承座和所述驱动器安装座上的滑块安装板、设于所述滑块安装板上的导轨滑块、与该导轨滑块配合的直线导轨以及设于该直线导轨上的导轨安装板，所述导轨安装板与所述自动加油机器人连接，所述第一弹性复位件设于所述滑块安装板和所述导轨安装板之间。

8.根据权利要求5所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述第一轴承座和所述第二轴承座之间通过隔套连接，以使得所述第一轴承座和所述第二轴承座之间具有间隙。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述手指的开闭行程为12~44mm。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于自动加油机器人的汽车内外盖开启机构，其特征在于，所述手指的夹持力为30~70kg。

Images