机器人零件组件的制作方法
【专利摘要】一种机器人零件组件，包括一个机器人零件（7）和一个冲击吸收安排，该冲击吸收安排包括一个环绕该机器人零件的外壳（9）。该组件包括至少一个第一组的合作性连接构件，所述第一组包括位于该外壳（9）上的一个连接构件（15；25；19；37）和位于该机器人零件（7）上的一个连接构件（17；27；21；39）。这些连接构件被配置成使得在通过将所述这些连接构件相连接而将该外壳安装于该机器人零件上时，在这些连接构件之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第一方向上移动。
【专利说明】机器人零件组件
【技术领域】
[0001]本披露涉及一种包括机器人零件和冲击吸收安排的机器人零件组件。
【背景技术】
[0002]在机器人学领域，正在朝能够密切与人类一起工作的机器人发展。在现有技术中，用于工业应用中的机器人通常被围起来，使得在机器人工作时人类不能靠近该机器人。这一点的原因是，需要一个安全距离而使得不会有机器人可能碰撞到出现在机器人附近的人的风险。
[0003]然而，如果要机器人例如在生产线上能够更靠近人来工作、并且也许甚至与人进行合作和交互的话，就需要将机器人制造成安全的。换言之，需要不同类型的安全设备。根据一个方案，这些安全措施被设计成用于防止机器人碰撞到人。根据另一个方案，机器人被装备成使得如果发生了碰撞的话，则会减小或甚至优选地避免对人造成的伤害。在W02011/04772中披露了根据后一种方案的一个实例。该文件披露了一种冲击吸收结构，该结构包括一个环绕机器人零件的护罩以及至少两个间隔元件，该护罩被安装于这些间隔元件上而使得在护罩与机器人零件之间形成间隙，并且这些间隔元件中的至少一个间隔元件是弹性地安装该护罩的。
实用新型内容
[0004]本披露的一个目的是提供一种带有冲击吸收安排的机器人零件，该冲击吸收安排防止或至少部分地减小了对该机器人零件和/或与该机器人零件发生碰撞的物体的伤害。
[0005]根据本发明限定了一种机器人零件组件，该机器人零件组件包括一个机器人零件和一个冲击吸收安排,该冲击吸收安排包括环绕该机器人零件的一个外壳,其特征在于该机器人零件组件包括至少一个第一组的合作性连接构件，所述第一组包括位于该外壳上的一个连接构件和位于该机器人零件上的一个连接构件，并且其特征在于这些连接构件被配置成使得在通过将所述这些连接构件相连接而将该外壳安装于该机器人零件上时，在这些连接构件之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第一方向上移动。通过这样实现了以下优点，即该外壳被弹性地连接至该机器人零件上，因为该外壳上的连接构件是相对于该机器人零件上的合作性连接构件可移动的。因此，来自冲击中的能量会被吸收。该外壳也可以被描述为是相对于该机器人零件“漂浮的”，并且这些连接构件限制了该外壳的移动。进一步，通过这个冲击吸收结构获得了相对低的重量。
[0006]根据一个实施例，在这些连接构件之间可以存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第二方向上移动。因此，该外壳也在一个第二方向上被弹性地连接于该机器人零件上，并且同一组的连接构件因此可以被配置成使得它们提供在两个方向上的相对于彼此的移动。这两个方向可以是彼此垂直的。
[0007]根据另一个实施例，该机器人零件组件可以包括至少一个第二组的合作性连接构件，所述第二组包括位于该外壳上的一个连接构件和位于该机器人零件上的一个连接构件，并且这些连接构件被配置成使得在通过将所述这些连接构件相连接而将该外壳安装于该机器人零件上时，在这些连接构件之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第二方向上移动。这样具有的优点是，可以提供多于一个组的合作性连接构件，并且这些组可以具有不同的构型以便提供在不同方向上的相对移动。
[0008]根据这些连接构件的一个实施例，至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件可以包括一个销连接构件和一个被适配成用于接收所述销连接构件的凹陷连接构件。这是提供在一个方向上相对于彼此可移动的连接构件的一种简单方式。该销和凹陷均应该在其纵向方向上具有一个延伸段以允许在该方向上的相对移动，而该销和凹陷不会失去接触和它们的连接功能。该凹陷可以是一个通孔或者具有一个封闭的底端。该销和凹陷可以主要具有圆柱形构型，但其他几何形式也是可能的，例如具有方形截面的销和具有对应的内部形状的凹陷。
[0009]根据这些连接构件的另一个实施例,至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件可以包括一个第一突出连接构件和一个第二突出连接构件，这些突出连接构件被配置成面向彼此以进行连接。这种类型的连接构件可以被配置成是在两个方向上相对于彼此可移动的。作为一个实例，这种类型的连接构件可以是钩状的。它们具有的优点是，该外壳绝不会在这些方向之一上与机器人零件脱接合，因为这些钩的接合作用会限制在这些方向之一上的移动。
[0010]根据这些连接构件的又一个实施例，至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件可以包括一个榫舌连接构件和一个被适配成用于接收所述榫舌连接构件的凹槽连接构件。同样，这种类型可以提供这些连接构件在两个方向上相对于彼此的移动。自然，该榫舌也应当具有使得这种相对移动有可能在该凹槽中发生的宽度和长度，并且该凹槽也应当具有必要的深度和长度。
[0011]一般，在冲击时这些连接构件之间的相对移动将在Imm至10_的范围内。
[0012]根据另一个特征，该冲击吸收安排可以进一步包括被设置在该外壳的内表面上的至少一个弹性构件。替代地或者另外地，该冲击吸收安排可以包括设置在该机器人零件的一个表面上的至少一个弹性构件，该表面面向该外壳。这样的弹性构件用于额外地吸收外壳与机器人零件之间的冲击能量。它可以包括多个泡沫橡胶块。特别有利的是将此类弹性构件定位在外壳的挠曲受限的地方，例如外壳配备有连接销或其他连接构件的地方。
[0013]根据又一个特征，该外壳的至少一部分是由一种柔性材料制成的。通过提供一个柔性的外壳，更多冲击能量可以被吸收并且对外壳或冲击物体造成损害的风险被进一步减小。这还具有以下优点，即对于来自除了这些连接构件可以吸收能量的方向之外的其他方向上的碰撞，外壳本身会发生挠曲并且吸收能量。
[0014]此外，该冲击吸收安排可以进一步包括位于外壳的外表面的一部分上的多个垫塞装置。这些垫塞装置将吸收冲击而使得该冲击绝不会影响这些垫塞装置下方的外壳。并且在任何情况下，对外壳的冲击都将小得多，因为它已经被这些垫塞装置减小。例如，这些垫塞装置可以包括泡沫橡胶块。例如，此类泡沫橡胶块可以通过3D打印来获得。
[0015]根据一个实施例，该机器人零件是一个机器人手零件。该机器人零件组件可以进一步包括一个抓紧机构，该抓紧机构被设置在该机器人手零件上并且从该外壳突出，并且可以在该抓紧机构上设置多个另外的垫塞装置。这是有利的，因为该抓紧机构包括对于冲击格外敏感的多个可移动零件。
[0016]这些垫塞装置的垫塞可以包括一种蜂巢状结构，该结构对于吸收冲击能量是有利的。
[0017]根据又一个实施例，该外壳可以包括至少两个外壳部分，这些外壳部分被安装在一起而形成所述外壳。这样的外壳更方便安装到机器人零件上并且它一般也是更容易处置的。
[0018]本发明的进一步的特征和优点也将从以下对实施例的详细说明中变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]现在将参考示意性附图来进行本发明及其仅以举例方式给出的实施例的详细说明，在附图中:
[0020]图1是根据本发明的机器人零件组件的第一实施例的透视图；
[0021]图2是根据本发明的机器人零件组件的第一实施例的分解视图；
[0022]图3是根据本发明的机器人零件组件的外壳的一个实施例的侧视图；
[0023]图4是根据本发明的机器人零件组件的机器人零件的一个实施例的仰视透视图；
[0024]图5是根据本发明的机器人零件组件的下部外壳部分的一个实施例的透视图；
[0025]图6是根据本发明的机器人零件组件的上部外壳部分的一个实施例的透视图；
[0026]图7是根据本发明的机器人零件组件的机器人零件的一个实施例的俯视透视图；
[0027]图8a和Sb示出了根据本发明的机器人零件组件沿图3中的A-A截取的截面图；
[0028]图9a和9b示出了根据本发明的机器人零件组件沿图3中的B-B截取的截面图；并且
[0029]图10示出了连接构件的一个替代性实施例的透视图。
【具体实施方式】
[0030]在图1中展示了一个机器人的零件，即机器人手臂1，在该机器人手臂的外端处安装了一个机器人手腕2，并且进一步有一个机器人手3被安装在该机器人手腕上。机器人手3配备有一个抓紧机构5，该抓紧机构带有从该手的前部突出的多个抓紧件6，并且在所展示的实例中，该抓紧机构包括两个抓紧装置，如可以看到的。图1展示的机器人手3是根据本发明的机器人零件组件的一个实施例的实例。
[0031]如在机器人手3中体现的，该机器人零件组件包括一个机器人零件7和一个冲击吸收安排，该安排包括一个外壳9。机器人零件7在所展示的实施例中是一个机器人手零件，并且在图4和7中被展示为如此。尽管该机器人手零件被显示为带有抓紧机构5，应该提到的是，术语机器人手或机器人手零件不应被理解为必然包括一个抓紧机构。在图3中不出了外壳9,并且在所呈现的实施例中该外壳包括两个外壳半件:一个上部外壳部分11和一个下部外壳部分13。在图6中出了该上部外壳部分并且在图5中出了该下部外壳部分。该外壳是由一种柔性或弹性材料制成的，这样使得如果它碰撞到物体或人则可以向内挠曲并且由此用作一个冲击吸收安排。优选地，它应该还能够在碰撞物体被移除后反向挠曲并且恢复其原始形状。
[0032]如图4中所示，下部外壳部分13包括两组根据连接构件第一实施例配置的连接构件。根据这个第一实施例，处于销15形式的多个连接构件从下部外壳部分13的内表面在朝向机器人手零件7的方向上突出。这些销相对于它们所在的外壳以基本上直角而突出。每组的连接构件进一步包括在该机器人手零件7中形成的一个凹陷17。这些销15和凹陷17被配置成进行合作而使得这些销是可插入这些凹陷中的，并且在每个销与其所对应的凹陷之间将存在一个游隙，从而使得该销可以在该凹陷内滑动。这进一步被展示在图8a和Sb中。例如，这些凹陷可以是圆柱形孔，带有或不带有开放的底端。如果它们具有封闭的底端，则这将对销可以移动进入凹陷中多远有所限制。凹陷应当具有一定的轴向长度或深度而允许该销在凹陷内并且沿着凹陷轴向地移动某个距离而同时仍被引导在该凹陷中。自然，该销应该还具有使得这种相对移动成为可能的一个长度。因此，这两个连接构件可以在它们相连接时、即在销被插入凹陷中时相对于彼此在一个第一方向上移动。这个移动方向在这些图中被标示为Y方向。换言之，该销和凹陷均应该在其纵向方向上具有一个延伸段，该延伸段允许在该方向上的相对移动，而该销和凹陷不失去接触和它们的连接功能。这还可以在销与凹陷之间存在的游隙的意义上在相对移动方向上描述。销相对于其凹陷的移动被展示在图8a和Sb中、并且将在后文中进行讨论。自然，将有可能具有一组包括仅一个销和一个凹陷、或若干销和若干凹陷的合作性连接构件。
[0033]下部外壳部分13还可以包括另一组根据所展示的实施例的合作性连接构件，并且这些连接构件是根据一个连接构件第二实施例来设计的。这一组连接构件包括一个榫舌连接构件19，该榫舌连接构件被配置成与一个凹槽连接构件21合作。榫舌19设置在下部外壳部分13的一个内侧壁中并且向内突出。该凹槽设置在机器人手零件7中。榫舌19以一个小游隙被安装在凹槽中，这样使得它可以从下方滑动进入凹槽21中并且因此它在图4和5所示的Y方向上是可移动的。另外，榫舌在该凹槽内部在一个第二方向上也是可移动的，该第二方向在此被称为X方向。该凹槽在X方向上具有一定的深度并且在Y方向上具有一定的长度而使得该榫舌可以在任一方向上移动某个距离而同时仍被引导在该凹槽中。自然，该榫舌应该还具有使得这种相对移动成为可能的一个宽度和长度。这也可以在这些合作性连接构件，即榫舌19与对应的凹槽21之间存在的游隙的意义上来描述，这样使得在它们相连接时在这两个连接构件之间在第一方向和第二方向二者上都可以存在相对移动。这两个方向，即X方向和Y方向，是彼此垂直的。在所展示的实施例中，机器人手零件7和下部外壳部分13具有两组属于这个第二实施例的合作性连接构件。然而，可以存在任何数目的这种类型的连接构件。
[0034]在图6中展示了一个上部外壳部分11，该上部外壳部分配备有两组根据连接构件第一实施例配置的连接构件。这些连接构件包括销连接构件25，这些销连接构件从该上部外壳部分的内表面向下突出、并且被配置成用于与在机器人手零件7的上部部分中以相同方式设置的并且具有与之前关于图4和5所描述的相同功能的多个凹陷27进行合作。
[0035]在图4中展示了机器人手组件3的一个实施例是如何可以进一步包括安排在外壳9与机器人手零件7之间的一个弹性构件29的。这个弹性构件具有冲击吸收功能。优选的，这个弹性构件29位于一组合作性连接构件附近，以便在这些连接构件之一在向内的方向上、即在朝向该机器人手零件的方向上移动时帮助吸收能量。在所展示的实施例中，有一个弹性构件29被设置在机器人手零件7的下部部分上、在这些凹陷17之间。作为一个替代方案，弹性构件可以替代地设置在下部外壳部分上的这些销15之间。自然，对应的弹性构件可以被设置在外壳与机器人手零件之间的任何地方，只要适合即可，并且它们可以被紧固到机器人手零件上或外壳上。这样的弹性构件还可以用作停止构件来防止该外壳向内挠曲超出可容许的量。这些弹性构件因此还可以被认为具有机器人手零件7与外壳9之间的间隔构件的功能。
[0036]根据本发明的机器人零件组件可以进一步包括安排在外壳3的外表面的至少一部分上的多个垫塞装置30，32。这些垫塞装置是由一种冲击吸收材料制成的并且被设计成如果机器人手与另一物体、例如人发生碰撞，就会吸收冲击能量。这些垫塞装置30，32将既保护外壳和机器人免于损坏又保护碰撞物体免于损坏或伤害。例如，一个垫塞装置30可以设置在上部外壳部分11的顶上。其他垫塞装置32可以设置在该外壳的多个侧面上。例如，这些垫塞装置30，32可以由泡沫橡胶块制成。自然，这样的外部垫塞装置可以设置在外壳表面上的任何地方。
[0037]类似的垫塞装置34也可以设置在该抓紧机构的外侧上，如图2中所示。
[0038]该冲击吸收安排的这些不同元件的功能被展示在图8a_8b和9a_9b中，这些图展示了在来自碰撞物体M的冲击的过程中发生了什么。图8a示出了根据本发明的机器人零件组件沿图3中的A-A截取的截面图。以黑色示出了该冲击吸收安排在冲击之前的样子，包括:柔性外壳3，位于该上部外壳部分11中和机器人手零件7的上部部分中的第一组的销和凹陷连接构件25、27，位于下部壳体部分13中和机器人手零件7的下部部分中的第二组的销和凹陷连接构件15、17，以及弹性构件29和这些垫塞装置30、32。在图8b中以黑色示出了在冲击之后的这些相同的元件，并且在同一图中还通过用规则的截面标记示出了它们的原始位置，以作为对比。已经向这些元件中的一些的参考号增加了 A来指示在冲击之前的位置，并且增加了 B来指示在冲击之后的位置。从图Sb中可以看到该冲击是如何使外壳向内、朝向机器人手零件7挠曲，并且迫使下部外壳部分13中的第二组连接构件的这些销15进一步穿过这些凹陷的开放底部进入和离开这些凹陷17，同时位于这些销之间的弹性构件29被压缩。事实上，来自物体M的从下方的冲击迫使整个外壳3向上，如通过3A示出的其原始位置和3B示出的其冲击之后的位置所示的。上部壳体部分11的连接销25部分地移出凹陷27中，如通过25A示出的其原始位置和25B示出的其冲击之后的位置所示的。
[0039]图9a示出了根据本发明的机器人零件组件沿图3中的B_B截取的截面图，其中不包括该抓紧机构。以黑色示出了该冲击吸收安排在冲击之前的样子，包括:柔性的下部外壳部分13，位于下部外壳部分13的侧面中和机器人手零件7的下部部分中的一组榫舌和凹槽连接构件19、21，以及这些垫塞装置32。在图9b中以黑色示出了在冲击之后的这些相同的元件，并且在同一图中还通过用规则的截面标记示出它们的原始位置，以作为对比。从图9b中可以看到该冲击是如何将榫舌19进一步向下压入凹槽21中，并且垫塞装置32的如何通过从32A指示的其原始位置移动至由32B指示冲击之后的位置(移动了表示为Xl的距离)而被压入外壳部分13中。在该机器人零件组件的另一侧处，该侧在图9b中面向上，来自根据所展示的实施例的冲击会有较小的效果，并且移动较小，如x2所示出的，并且取决于来自该冲击的力，可能根本没有。来自这种冲击的大部分能量被位于冲击侧、即图9b中的面向下的一侧上的这些冲击吸收元件所吸收。
[0040]一般，在冲击时这些连接构件之间的相对移动将在Imm至1mm的范围内。
[0041]在图10中示意性示出了一组连接构件37、39的替代实施例。这个第三实施例的连接构件包括设置在一个壳体部分上的支撑件38上的一个第一突出连接构件37、以及设置在机器人零件上的支撑件40上的一个第二突出连接构件39。这些突出部分37、39被安排成面向彼此并且带有这些突出部分的这些支撑件可以相对于彼此平行地、朝向彼此或背离彼此而移动，这是通过使这些支撑件中的至少一者及其突出部分以与关于图4、5和9a-9b所描述的榫舌相对于凹槽可以移动的相同方式进行移动的。因此这些突出部分37、39可以相对于彼此在两个方向上、即图10中指示的X方向和Y方向上移动。这些连接构件可以被成型为钩。这种类型的连接构件也是销和凹陷类型的连接构件的一个替代方案，例如位于上部壳体部分/上部机器人手部分中。参照图8b，用钩类型的连接构件37、39代替销25和凹陷27将具有以下优点，即上部外壳部分11绝不会与机器人手零件7脱接合，无论外壳被迫向上多远都是如此，这是因为这些钩的接合作用将限制这种移动。
[0042]应该提及的是，这样的不同的连接构件替代性实施例当然可以按任何可设想的方式进行组合、并且不局限于附图中所展示的该机器人零件组件的这些所展示实施例。进一步，还可设想的是该外壳被制成一件式的，在此情况下它可以被设计成带有多个连接构件而使得它可以从其前端被安装到机器人零件上。另外，所展示的X方向和Y方向中的任一者都可以被认为是第一方向或第二方向。
[0043]不应认为本发明局限于这些展示的实施例、而是可以按许多方式进行修改和改变，如本领域技术人员认识到的，而并不背离所附权利要求书中限定的范围。
【权利要求】
1.一种机器人零件组件，包括一个机器人零件(7)和一个冲击吸收安排，该冲击吸收安排包括一个环绕该机器人零件的外壳(9), 其特征在于，该机器人零件组件包括至少一个第一组的合作性连接构件，所述第一组包括位于该外壳(9)上的一个连接构件(15 ；25 ；19 ；37)和位于该机器人零件(7)上的一个连接构件(17 ；27 ；21 ;39)，并且其特征在于这些连接构件被配置成使得在通过将所述这些连接构件相连接而将该外壳安装于该机器人零件上时，在这些连接构件之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第一方向上移动。
2.根据权利要求1所述的机器人零件组件，其中，在这些连接构件(19，21;37，39)之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第二方向上移动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，该机器人零件组件包括至少一个第二组的合作性连接构件，所述第二组包括位于该外壳上的一个连接构件和位于该机器人零件上的一个连接构件，并且这些连接构件被配置成使得在通过将所述这些连接构件相连接而将该外壳安装于该机器人零件上时，在这些连接构件之间存在一个游隙，该游隙允许这些连接构件相对于彼此在一个第二方向上移动。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件包括一个销连接构件(15 ；25)和一个被适配成用于接收所述销连接构件的凹陷连接构件(17 ;27)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件包括一个第一突出连接构件(37)和一个第二突出连接构件(39)，这些突出连接构件被配置成面向彼此以进行连接。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，至少一个组的合作性连接构件的这些连接构件包括一个榫舌连接构件(19)和一个被适配成用于接收所述榫舌连接构件的凹槽连接构件(21)。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，该冲击吸收安排进一步包括被设置在该外壳的内表面上的至少一个弹性构件。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，该冲击吸收安排进一步包括被设置在该机器人零件的一个表面上的至少一个弹性构件(29),该表面面向该外壳。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，该外壳(9)的至少一部分是由一种柔性材料制成的。
10.根据权利要求1所述的机器人零件组件，其中，该冲击吸收安排进一步包括位于该外壳(9)的外表面的一部分上的多个垫塞装置(30，32)。
11.根据权利要求1所述的机器人零件组件，其中，该机器人零件是一个机器人手零件。
12.根据权利要求11所述的机器人零件组件，其中，该机器人零件组件包括一个抓紧机构(5)，该抓紧机构被设置在该机器人手零件上并且从该外壳(9)突出，并且其中在该抓紧机构上设置了多个另外的垫塞装置(34)。
13.根据权利要求10或权利要求12所述的机器人零件组件，其中，这些垫塞装置包括泡沫橡胶块。
14.根据权利要求10或权利要求12所述的机器人零件组件，其中，该垫塞包括一种蜂巢状结构。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人零件组件，其中，该外壳(9)包括至少两个外壳部分(11，13),这些外壳部分被安装在一起而形成所述外壳。
【文档编号】B25J19/06GK203993912SQ201420090488
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】S.维拉普, D.瑟克特 申请人:Abb 技术有限公司