[發(fā)明專利]一種用于汽車加油機(jī)器人的末端執(zhí)行器

在審

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• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107150994A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐海波;李和薇;付興;白志東
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B67D7/06
• 分類號: B67D7/06;B25J15/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于汽車加油機(jī)器人的末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是自動化、信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，以人為主導(dǎo)的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向著以機(jī)器人為主導(dǎo)的智能化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為加油站提供了新的服務(wù)方式，即汽車加油機(jī)器人，而汽車加油機(jī)器人研究開發(fā)成為熱點和難點。汽車加油過程涉及步驟很多，而且汽車油箱蓋形狀各異，油槍形狀特殊，對末端執(zhí)行器的適應(yīng)性和多功能性提出了極高要求。在傳感器定位技術(shù)與六自由度機(jī)器人技術(shù)比較成熟的情況下，現(xiàn)有的功能集成化末端執(zhí)行器重量大不便于懸掛安裝作業(yè)，如何集成化地實現(xiàn)汽車內(nèi)、外油箱蓋的自動化開閉、油槍的抓取與油槍開關(guān)把的自動化開閉功能成為難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種用于汽車加油機(jī)器人的末端執(zhí)行器，能夠集成化地實現(xiàn)汽車內(nèi)、外油箱蓋的自動化開閉、油槍的抓取與油槍開關(guān)把的自動化開閉，降低系統(tǒng)的控制復(fù)雜程度，減小系統(tǒng)體積，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化汽車加油過程，有助于汽車加油機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：包括與汽車加油機(jī)器人末端連接的安裝架，安裝架上固定設(shè)置有內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)連接有油槍抓取機(jī)構(gòu)和外蓋開閉機(jī)構(gòu)，所述油槍抓取機(jī)構(gòu)和外蓋開閉機(jī)構(gòu)的相對位置固定，所述傳動系統(tǒng)包括擺動氣缸，擺動氣缸連接油槍抓取機(jī)構(gòu)和外蓋開閉機(jī)構(gòu)，擺動氣缸用于驅(qū)動油槍抓取機(jī)構(gòu)和外蓋開閉機(jī)構(gòu)軸向擺動；所述油槍抓取機(jī)構(gòu)包括第一氣爪和第二氣爪，第一氣爪上設(shè)置有用于抓取油槍的手爪，第二氣爪上設(shè)置有用于控制油槍開關(guān)的撥指；所述外蓋開閉機(jī)構(gòu)包括用于吸取外油箱蓋的伸縮吸盤；所述內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)包括能夠軸向轉(zhuǎn)動的圓柱形氣爪，圓柱形氣爪上設(shè)置有用于抓取內(nèi)油箱蓋的卡指。

所述油槍抓取機(jī)構(gòu)包括與擺動氣缸連接的右安裝臂，所述第一氣爪和第二氣爪設(shè)置在右安裝臂，所述第一氣爪上對稱設(shè)置有兩個手爪，兩個手爪閉合時形成兩個多邊形孔，所述第二氣爪上通過安裝板設(shè)置有小型氣缸，小型氣缸的末端連接撥指。

所述右安裝臂上設(shè)置有第一電磁閥，第一氣爪和第二氣爪均連接有第一電磁閥。

所述內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)包括減速步進(jìn)電機(jī)，減速步進(jìn)電機(jī)連接有彈性伸縮桿，所述減速步進(jìn)電機(jī)用于帶動彈性伸縮桿軸向轉(zhuǎn)動；彈性伸縮桿末端連接圓柱形氣爪，圓柱形氣爪上對稱設(shè)置有兩個卡指。

所述安裝架上設(shè)置有軸承座，彈性伸縮桿與軸承座通過軸承連接。

所述彈性伸縮桿上固設(shè)有上卡扣和下卡扣，上卡扣和下卡扣上設(shè)置有用于測量彈性伸縮桿伸縮量的直線位移傳感器。

所述外蓋開閉機(jī)構(gòu)包括與擺動氣缸連接的左安裝臂，伸縮吸盤通過套筒設(shè)置在左安裝臂上。

所述左安裝臂上設(shè)置有依次連接的真空發(fā)生器和第二電磁閥，伸縮吸盤連接至真空發(fā)生器。

所述左安裝臂上設(shè)置有用于定位汽車位置和油箱蓋位置的定位傳感器。

所述擺動氣缸通過軸承與安裝架連接，擺動氣缸的輸出軸固定連接關(guān)節(jié)軸，關(guān)節(jié)軸端部固定設(shè)置有端蓋，端蓋固定連接法蘭，法蘭固定連接油槍抓取機(jī)構(gòu)和外蓋開閉機(jī)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將油槍抓取機(jī)構(gòu)、內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)、外蓋開閉機(jī)構(gòu)集成于一體，在機(jī)器人的位姿調(diào)節(jié)和擺動氣缸的擺動作用下，使外蓋開閉機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)油箱蓋位置，使得伸縮吸盤貼合并吸取外油箱蓋，打開外油箱蓋，內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)利用圓柱形氣爪和卡指抓取內(nèi)油箱蓋并旋轉(zhuǎn)，打開內(nèi)油箱蓋，利用油槍抓取機(jī)構(gòu)上的第一氣爪和手爪抓取油槍，機(jī)器人位姿調(diào)節(jié)，使油槍出油口插入油箱口，同時第二氣爪帶動撥指動作打開油槍加油，加油完畢后反向工作，完成內(nèi)外油箱蓋的開閉、油槍的抓取、油槍開關(guān)把的開閉動作，克服了當(dāng)前汽車加油機(jī)器人末端執(zhí)行器功能單一的缺點。之前需要多臺機(jī)器人配合才能完成的汽車加油過程，現(xiàn)在只需要一臺安裝該末端執(zhí)行器的六自由度機(jī)器人便可完成，降低系統(tǒng)控制復(fù)雜程度，節(jié)約成本，減少能耗，并減少整體系統(tǒng)的占地面積，有助于汽車加油機(jī)器人投入實用。本發(fā)明提高了汽車加油機(jī)器人末端執(zhí)行器的功能集成化程度，有助于加油機(jī)器人技術(shù)的推廣與發(fā)展。

進(jìn)一步，油槍抓取機(jī)構(gòu)、內(nèi)蓋開閉機(jī)構(gòu)、外蓋開閉機(jī)構(gòu)均采用氣動元件，采用氣動驅(qū)動的方法，最大化的減輕了末端執(zhí)行器的重量，克服了某些六自由度工業(yè)機(jī)器人因工作載荷不足而無法安裝功能集成化末端執(zhí)行器的難題，同時末端執(zhí)行器工作環(huán)境為加油站，采用氣動驅(qū)動的方法提高了末端執(zhí)行器的安全性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為油槍抓取機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；