[發明專利]一種具有單向緩沖功能的機器人末端執行保護機構

有效

• 申請號: 201610363774.X
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105881586B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 李常;范慶麟;王燕波;陳志鴻;張科;鄒河彬;由曉明
• 申請（專利權）人: 北京新長征天高智機科技有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J19/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明涉及一種機械臂防撞保護機構，尤其適用于分揀機械臂。

背景技術

工業機械臂是可以完成預定動作的一種自動化機械設備，由于其工作內容和外形與人類手臂有相似性，固被稱為工業機械臂。工業機械臂的應用十分廣泛，遍布于點爆、弧輝、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼操等各個工位。對于不同的工作環境和工作目標，機械臂要承擔相應的的工作內容。

運用工業機械臂對生產工藝進行改進，可以在保障人身安全、降低工作環境對人體造成的危害、減輕勞動強度、提高生產效率的同時，還可以提高產品的質量與產量，節約生產原材料以及降低生產成本，帶來經濟效益，對工業制造業的發展具有重要的意義。常見的工業機械臂包括六個自由度的六軸垂直多關節機械臂、四自由度的四軸搬運機械臂和SCARA裝配機械臂以及DELTA并聯拾取機械臂等。

工業機械臂都是基于剛性機構連接來保證系統的精度和機構的剛度。當機械臂按照人工設定的軌跡進行重復性工作時，基本都是假定機械臂末端執行機構的操作對象和周圍環境是人工預定的狀態。而在實際工況中，由于不確定因素的存在，機械臂的操作對象和作為環境往往和人工預定的狀態不一致。比如機械臂在執行分揀、搬運、碼垛等任務時，機械臂的末端執行機構很容易與操作對象發生和著變化的操作環境發生碰撞。當末端執行器發生碰撞時會給剛性機械臂本體帶來巨大沖擊甚至直接損壞機械臂。目前還沒有發現針對這一問題的相關專利和文獻，為了保護末端執行器發生沖擊碰撞時機械臂本體的安全，本文特提出一種具有單向緩沖功能的機器人末端執行保護機構。

發明內容

本發明的技術解決問題：填補現有技術的空白，提供一種體積小、重量輕、可靠性高的具有單向緩沖功能的機械臂末端執行保護機構。

本發明的技術解決方案：一種具有單向緩沖功能的機器人末端執行保護機構，包括上法蘭板、上鎖緊螺母、彈簧套筒、壓縮彈簧、直線軸承、下法蘭板、下鎖緊螺母、導向限位軸、氣爪法蘭盤、氣爪、夾持機構；

夾持機構與氣爪固定，氣爪上端通過氣爪法蘭盤安裝在下法蘭板的下方；下法蘭板兩端固定安裝直線軸承，兩個直線軸承的內工作面與導向限位軸配合，導向限位軸穿過下法蘭板的部分通過兩個下鎖緊螺母連接，壓縮彈簧穿過導向限位軸，壓縮彈簧一端與直線軸承的外端面固定，另一端通過安裝在上法蘭板下方的彈簧套筒進行固定，彈簧套筒和直線軸承位于下法蘭板上方的部分作為壓縮彈簧上下兩端的導向限位機構，通過壓縮彈簧的預緊力使整個末端執行保護機構在正常工作時為剛性結構；導向限位軸穿過上法蘭板的部分通過兩個上鎖緊螺母進行鎖緊固定，上法蘭板與機械臂固定，氣爪接收機械臂上的氣體，實現對夾持機構的夾持控制。

所述壓縮彈簧的預緊力需要保證末端抓取機構在機械臂最大加速度運動時，壓縮彈簧不發生形變。

所述的夾持機構為彎曲的鈑金結構，通過優化彎曲角度和長度使得夾持機構對目標夾持物的適應性最好，具體確定步驟如下：

首先，根據機械臂末端最后一個關節即上法蘭板處伸出的距離要求，在要求范圍內選取目標夾持物中心相對夾持機構回轉中心高度差為H和夾持機構上半段長度L1；

然后，根據公式以目標夾持物圓周的覆蓋面積σ最大為優化目標進行優化，在已經目標夾持物的直徑的基礎上，確定夾持機構彎曲角度θ以及夾持夾片彎曲后的長度L₂；所述的目標夾持物為主要為圓柱形的物體。

當目標夾持物為瓶子時，夾片彎曲后的長度L₂為15～20mm，夾持機構彎曲角度θ為110°～125°。

在鈑金結構外側設計夾片加強筋，實現減重并保證剛度的目的。

本發明與現有技術相比的優點在于：該機構作為機械臂本體與末端執行器的連接機構，在機械臂最后一個關節的軸向上具有彈性。同時該機構在該方向上具有預緊力，當這個方向上的載荷小于預緊力的時候，該機構作為一個剛體保證機械臂的剛度；當這個方向上的沖擊載荷大于對應預緊力的時候，該機構會壓縮變形吸收沖擊勢能，保護機械臂本體。

附圖說明

圖1為本發明機構正常狀態示意圖；

圖2為本發明受力后緩沖碰撞機構示意圖；

圖3為本發明夾持結構相關參數表示示意圖；

圖4為本發明裝備在機械臂狀態下裝配簡圖。

具體實施方式