[發明專利]自動擰螺釘機器人

有效

• 申請號: 202010227550.2
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111250972B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 張偉軍;馮家波;楊保佳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06;B25J5/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種自動擰螺釘機器人，包括：三自由度機械手、導向輪裝置、平臺框架和車輪裝置，其中：三自由度機械手設置于平臺框架上，車輪裝置設置于平臺框架下，導向輪裝置設置于平臺框架上并與車輪裝置相連，用于提供方向導向；三自由度機械手包括：X向平移機構、Y向平移機構、Z向平移機構和自動擰螺釘機構；本發明采用輪式驅動、內壁導向方式，具備一個三自由度平移機械手和自動擰螺釘機構，并在前部安裝有攝像頭和光源，通過幾何特征識定位螺釘的位置，自動完成螺釘擰緊作業并達到設定的扭矩，可實現箱體內擰螺釘作業過程的自動化，從而將工人從狹窄空間的惡劣作業中解放出來，提高生產效率和質量。

技術領域

本發明涉及的是一種移動機器人領域的技術，具體是一種自動擰螺釘機器人。

背景技術

箱體內狹窄空間中的加工、檢測和裝配作業，施展空間小，勞動強度大，且作業質量難以保證。針對箱體內部狹小空間內自動擰螺釘作業需求，需要機器人將目前由工人爬進箱體內通過扭力扳手將螺釘鎖緊到指定扭矩的工藝過程，進行實現替代。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種自動擰螺釘機器人，采用輪式驅動、內壁導向方式，具備一個三自由度平移機械手和自動擰螺釘機構，并在前部安裝有攝像頭和光源，通過幾何特征識定位螺釘的位置，自動完成螺釘擰緊作業并達到設定的扭矩，可實現箱體內擰螺釘作業過程的自動化，從而將工人從狹窄空間的惡劣作業中解放出來，提高生產效率和質量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：三自由度機械手、導向輪裝置、平臺框架和車輪裝置，其中：三自由度機械手設置于平臺框架上，車輪裝置設置于平臺框架下，導向輪裝置設置于平臺框架上并與車輪裝置相連，用于提供方向導向。

所述的三自由度機械手包括：X向平移機構、Y向平移機構、Z向平移機構和自動擰螺釘機構，其中：X向平移機構、Y向平移機構和Z向平移機構分別以車輪行駛為X軸、Y軸和Z軸的方向設置，Z向平移機構設置于平臺框架上，Y向平移機構設置于Z向平移機構上，X向平移機構設置于Y向平移機構上，自動擰螺釘機構與X向平移機構相連。

所述的Z向平移機構包括：Z向導軌、Z向滑塊、Z向絲桿支座、Z向移動絲桿和Z向驅動結構，其中：Z向導軌豎直設置于平臺框架上，Z向滑塊活動設置于Z向導軌上并與Y向平移機構相連，Z向絲桿支座上下設置于平臺框架上并設置于Z向導軌中心，Z向移動絲桿設置于Z向絲桿支座之間并與Y向平移機構相連，Z向驅動結構設置于Z向絲桿支座上并通過Z向移動絲桿與Y向平移機構相連。

所述的Y向平移機構包括：Y向底板、Y向絲桿支座、Y向移動絲桿、Y向導軌、Y向滑塊、Y向驅動結構和齒輪，其中：Y向底板設置于平臺框架上并與Z向平移機構相連，Y向導軌設置于Y向底板上，Y向滑塊活動設置于Y向導軌上并與X向平移機構相連，Y向絲桿支座設置于Y向底板上，Y向移動絲桿設置于Y向絲桿支座之間并與X向平移機構相連，齒輪設置于Y向驅動結構和Y向絲桿支座上并相互嚙合，Y向驅動結構設置于Y向底板上并通過齒輪與Y向移動絲桿活動連接。

所述的X向平移機構包括：X向驅動結構、X向底板、X向導軌、X向滑塊和X向移動絲桿，其中：X向導軌設置于X向底板上，X向滑塊設置于X向底板上并與X向導軌滑動連接，X向滑塊設置于自動擰螺釘機構下，X向驅動結構設置于X向底板上并通過X向移動絲桿與自動擰螺釘機構相連。

所述的X向驅動結構包括：X向電機、X向減速器、電機安裝板和聯軸器，其中：電機安裝板和聯軸器設置于X向底板上，X向電機和X向減速器設置于電機安裝板內并通過聯軸器與X向移動絲桿相連。

所述的自動擰螺釘機構包括：擰螺釘電機減速器、用于減少Z方向高度的直角減速器、安裝底板、刀座、導向桿、刀桿、壓簧和第一軸端擋板，其中：安裝底板設置于X向平移機構上，直角減速器設置于安裝底板上，擰螺釘電機減速器與直角減速器相連，刀座設置于安裝底板下，導向桿設置于刀座內，刀桿通過第一軸端擋板設置于刀座另一端并通過壓簧與導向桿相連。