功能模块及具有其的机器人的制作方法

1.本技术涉及机器人技术领域，特别是涉及一种功能模块及具有其的机器人。


背景技术：

2.功能模块是安装在机器人末端以使得机器人能够实现特定功能的主要机构；相关技术中，机器人出厂时主要有两种配置形式：第一种是机器人末端设置有丝杆，丝杆的一端用于连接功能模块；第二种是在第一种的基础上还配置有法兰，并通过可连接于丝杆一端的法兰来连接功能模块；对于上述第一种配置形式，各个机器人生产厂家所设置的丝杆有很多差异，例如丝杆的直径规格会有很大不同；而对于上述第二种配置形式，各个机器人生产厂家所设置的法兰也会有很多差异，例如法兰上连接孔的位置和大小的差异等；因此，功能模块其通常需要根据不同的机器人而设置对应的配合连接结构，才能实现在该机器人上连接和安装，所以功能模块的通用性不佳。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种功能模块，其具有较高的通用性，能够适配多种厂家生产的机器人。
4.本技术还提供了一种具有上述功能模块的机器人。
5.根据本技术第一方面实施例的一种功能模块，包括变径部、驱动部和功能部；所述变径部中部形成有夹持腔，且所述变径部能够在径向压力下向中部收缩，以缩小所述夹持腔的内径；驱动部套设于所述变径部外侧，且用于向所述变径部施加径向压力；功能部连接于所述变径部或所述驱动部。
6.根据本技术第一方面实施例的功能模块，至少具有如下有益效果：
7.通过在功能模块上设置变径部，当需要将功能模块连接到机器人末端时，可以先将机器人上的丝杆插入到夹持腔内，然后再通过驱动部给变径部施压，使得夹持腔的腔壁向内收缩，即可快速将丝杆夹持在夹持腔内；因此，本技术的功能模块，借助变径部的可收缩性能，能够适应一定直径范围内的丝杆，从而在很大程度上提高其与不同机器人的适配性，通用性更佳。
8.根据本技术一些实施例的功能模块，所述驱动部包括有筒体，所述筒体的一端设置容纳腔，所述变径部设置于所述容纳腔内，所述驱动部通过所述筒体的内壁或设置于所述筒体内壁的施压件向所述变径部施压，所述功能部连接于所述筒体远离所述容纳腔的一端。
9.根据本技术一些实施例的功能模块，所述驱动部还包括有压紧螺母，所述筒体的外侧面设有与所述压紧螺母配合的外螺纹，所述变径部的外侧面和所述容纳腔的内壁设置有相互匹配的锥面，所述压紧螺母远离所述功能部的一端设置有向内侧凸起的凸台，所述凸台用于与所述变径部抵接，以将所述变径部压紧在所述容纳腔内。
10.根据本技术一些实施例的功能模块，所述筒体采用高线膨胀系数材料制成，且所
述筒体在冷却后能够向内收缩，以向所述变径部施压。
11.根据本技术一些实施例的功能模块，所述施压件为薄壁胀套，所述薄壁胀套套设于所述筒夹外侧，所述筒体设置有油腔和连通所述油腔的油道，所述油腔设置于所述筒体的内侧壁，且所述薄壁胀套覆盖于所述油腔的一侧，所述筒体的外侧面设置有调节孔，所述油道连通所述油腔和调节孔，所述调节孔内设置有活塞组件，所述油腔及所述油道内填充有液压油。
12.根据本技术一些实施例的功能模块，所述活塞组件包括有活塞段和螺纹段，所述活塞段位于所述螺纹段远离所述调节孔开口的一侧，所述螺纹段与所述调节孔螺纹配合。
13.根据本技术一些实施例的功能模块，所述变径部为筒夹。
14.根据本技术一些实施例的功能模块，所述变径部包括有薄壁套筒，所述驱动部包括有转动套、锥形保持架和滚针，所述薄壁套筒的外侧面、所述转动套的内侧面及所述锥形保持架设置成锥度相同的锥形，所述转动套转动设置于所述薄壁套筒的外侧，所述锥形保持架安装在所述转动套和所述薄壁套筒之间，所述滚针转动连接在所述锥形保持架上，且与所述薄壁套筒和所述转动套滚动接触，每一所述滚针的轴线相对于所述薄壁套筒与这一滚针接触点所在位置的转动切线倾斜设置，通过转动所述转动套可使所述滚针向所述薄壁套筒的筒壁施压；所述功能部连接于所述薄壁套筒远离所述夹持腔开口的一端。
15.根据本技术一些实施例的功能模块，所述变径部还包括有筒夹，所述筒夹设置于所述薄壁套筒内侧。
16.根据本技术一些实施例的功能模块，所述功能部为连接丝杆、刀具、手爪、焊把、吸取盘和针体中的任意一种。
17.根据本技术第二方面一些实施例的机器人，其包括有上述第一方面实施例的功能模块。
18.根据本技术第二方面一些实施例的机器人，至少具有如下有益效果：由于本实施例的机器人其具有上述第一方面实施例的功能模块，其可以方便快速地完成功能模块与机器人末端的连接，并且这一功能模块还能够通用于多种不同厂家的机器人。
19.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为本技术第一种实施例的功能模块与丝杆的连接结构剖视图；
22.图2为本技术第二种实施例的功能模块与丝杆的连接结构剖视图；
23.图3为本技术第三种实施例的功能模块与丝杆的连接结构剖视图；
24.图4为本技术第四种实施例的功能模块的分解结构示意图；
25.图5为本技术第四种实施例的功能模块与丝杆的连接结构剖视图。
26.附图说明：
27.变径部10、夹持腔110、环形抵接面120、功能部30、筒体20a、压紧螺母20b、薄壁胀套20c、活塞组件20d、转动套20e、锥形保持架20f、滚针20g、容纳腔210、凸台220、油腔230、
油道240、调节孔250、活塞段260、螺纹段270、丝杆40。
具体实施方式
28.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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，因此不能理解为对本技术的限制。
30.在本技术的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
31.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
32.以下参照附图1至附图5，描述本技术第一方面实施例的功能模块。
33.参照图1，本实施例的功能模块，其可应用于多种不同的机器人，功能模块包括有变径部10、驱动部和功能部30；所述变径部10中部形成有夹持腔110，且所述变径部10能够在径向压力下向中部收缩，以缩小所述夹持腔110的内径；驱动部套设于所述变径部10外侧，且用于向所述变径部10施加径向压力；功能部30连接于所述变径部10或所述驱动部。
34.通过在功能模块上设置变径部10，当需要将功能模块连接到机器人末端时，可以先将机器人上的丝杆40插入到夹持腔110内，然后再通过驱动部给变径部10施压，使得夹持腔110的腔壁向内收缩，夹持腔110的内径缩小，即可快速将丝杆40夹持在夹持腔110内；因此，本技术的功能模块，借助变径部10的可收缩性能，能够适应一定直径范围内的丝杆40，从而在很大程度上提高其与不同机器人的适配性，通用性更佳。
35.可以理解的是，功能部30可以为机器人用于进行作业的执行工具或用于进行标定的标定工具；当功能部30为执行工具时，其可以根据所需执行的作业类型进行设置，例如，功能部30可以为用于切削的刀具，还可以为用于夹持物品的手爪，或者可以为焊接用的焊把，或者可以为用于吸取光洁产品的吸取盘；当功能部30为标定工具时，例如功能部30还可以为用于标定的针体等。
36.应当理解的是，功能部30除了可以选择采用上述执行工具和标定工具之外，功能部30还可以为用于连接执行工具和标定工具的连接结构，例如功能部30还可以为连接丝杆，并且连接丝杆用于与刀具、手爪、焊把和吸取盘等螺纹连接。
37.可以理解的是，功能部30可以有两种设置形式，例如将功能部30连接到变径部10上，或者将功能部30连接到驱动部。
38.参照图1至图3，在功能部30连接到驱动部的情况下，可以理解的是，驱动部包括有筒体20a，所述筒体20a的一端设置容纳腔210，所述变径部10设置于所述容纳腔210内，所述驱动部通过所述筒体20a的内壁或设置于所述筒体20a内壁的施压件向所述变径部10施压，
所述功能部30连接于所述筒体20a远离所述容纳腔210的一端。
39.可以理解的是，通过设置筒体20a，并将变径部10设置在筒体20a的容纳腔210内，并借助筒体20a内壁或者借助设置于筒体20a内壁的施压件来对变径部10施压，可以实现从整个周向360度向变径部10的外侧面施压，从而有利于变径部10在其周向上变形的均匀性，从而使得变形后夹持腔110能够与丝杆40具有更高地同轴度，进而提高功能模块装配于机器人的精度，提高机器人作业的精准度。
40.具体地，筒体20a设置为一端开口的筒状，并且功能部30可以通过摩擦焊或者螺纹连接等多种形式连接到筒体20a远离容纳腔210的一端，或者筒体20a与功能部30可以通过同一材料一体加工成型等；例如，在功能部30为刀具等在工作过程中需要承受较大冲击负载的情况下，可以以摩擦焊的形式将刀具连接到筒体20a上，或者将功能部30与筒体20a一体加工成型；而对应功能部30为吸取盘等工作过程中负载较小的情况下，可以选择以螺纹连接等形式将功能部30连接到筒体20a上。
41.可以理解的是，为实现通过筒体20a的内壁直接对变径部10的施压，参照图1，在本技术的第一种实施例中，所述驱动部还包括有压紧螺母20b，所述筒体20a的外侧面设有与所述压紧螺母20b配合的外螺纹，所述变径部10的外侧面和所述容纳腔210的内壁设置有相互匹配的锥面，所述压紧螺母20b远离所述功能部30的一端设置有向内侧凸起的凸台220，所述凸台220用于与所述变径部10抵接，以将所述变径部10压紧在所述容纳腔210内。
42.当需要将功能模块连接于机器人的丝杆40时，先使得压紧螺母20b处于相对松开的一个状态，此时变径部10将在自身弹性作用下保持一个相对张开的状态，变径部10的夹持腔110的直径也将大于丝杆40的直径，从而使得丝杆40的一端能够直接穿过压紧螺母20b，并插入到夹持腔110内；然后，通过旋紧压紧螺母20b，压紧螺母20b上的凸台220将与变径部10抵接，并将变径部10逐步向容纳腔210底部的一侧推进；由于，变径部10与筒体20a的内壁通过锥面配合，因此在凸台220挤压推进变径部10的过程中，变径部10的外侧面将与筒体20a的内壁之间产生逐步加大的挤压接触力，从而实现向变径部10的径向施压，使得变径部10逐步向中心收缩，也即夹持腔110的腔壁逐步向夹持腔110内侧收缩，从而使得变径部10内侧与丝杆40接触，并逐步夹紧丝杆40；并且，借助变径部10与筒体20a之间相互配合的锥面，在变径部10向容纳腔210底部一侧运动并收缩的过程中，变径部10的外侧面将能够始终与筒体20a的内壁面贴合，因此筒体20a将时刻能够与变径部10保持良好地同心度，而功能部30是连接于筒体20a的，丝杆40是同轴连接于变径部10的，也即使得功能部30相对于丝杆40能够有更好的位置精度，进而提高作业精度。
43.而当需要将功能模块从机器人上取下时，则向通过旋松压紧螺母20b，然后再使得丝杆40脱出夹持腔110即可，因此功能模块的安装及拆卸都较为方便。
44.参照图1，具体地，凸台220设置成环形，且位于压紧螺母20b远离功能部30的一端，环形的凸台220的中部形成有中心孔，以便于变径部10的端部和丝杆40插入，变径部10远离功能部30的一端设置环形抵接面120，凸台220抵接在环形抵接面120，从而借助环形的凸台220与环形抵接面120的配合，以使压紧螺母20b将压紧力沿周向均匀施加于变径部10，进而使变径部10与筒体20a内壁之间的径向挤压力在周向上分布更加均匀，变径部10的变形也更加均匀。
45.具体地，在本技术的第一种实施例中，变径部10可以选择采用外侧面为锥形的筒
夹，例如sk筒夹或者采用er筒夹等，其中锥面的锥度可选择设置在5度至45度之间。
46.可以理解的是，除了可以选择采用上述筒体20a和变径部10锥面配合，并以压紧螺母20b压紧的形式之外，为实现筒体20a的内壁对变径部10的直接施压，参照图2，在本技术的第二种实施例中，还可以将筒体20a采用高线膨胀系数材料制成，以使所述筒体20a在冷却后能够向内收缩，以向所述变径部10施压。
47.通过将筒体20a设置成能够在受热后产生较大幅度线性膨胀，并且在冷却后能收缩恢复的材料；在需要将功能模块连接到丝杆40时，可以先对筒体20a进行加热，从而使得筒体20a膨胀、筒体20a内的容纳腔210变大，然后容纳腔210内的变径部10可在自身弹性恢复力作用下随之恢复到松开的状态，且夹持腔110的内径将大于丝杆40的直径，从而便于将丝杆40插入到夹持腔110内；然后，当丝杆40进入到夹持腔110后，使得筒体20a逐步自然冷却，从而筒体20a逐步收缩，进而使得容纳腔210逐步减小，以使得筒体20a挤压变径部10，进而使得变径部10逐步收缩，夹持腔110的内径逐步缩小并逐步夹紧丝杆40。
48.而当需要将功能模块从机器人上取下时，则在再次对筒体20a进行加热，然后使得丝杆40脱出夹持腔110即可。
49.可以理解的是，为简化结构，在本实施例中通过外部电热设备，例如高频加热线圈等，对筒体20a进行加热；可以理解的是，在其他一些实例中，也可以选择在功能模块中设置壳体，壳体包覆在筒体20a外侧，并且壳体内设置电热元件和可充电电源，可充电电源与电热元件电连接用于供电，而电热元件用于加热筒体20a，以使筒体20a产生热膨胀。
50.可以理解的是，为实现通过设置于筒体20a内壁的施压件对变径部10的施压，参照图3，在本技术第三种实施例中，所述施压件为薄壁胀套20c，所述筒体20a设置有油腔230和连通所述油腔230的油道240，所述油腔230设置于所述筒体20a的内侧壁，所述薄壁胀套20c套设于所述变径部10外侧，且所述薄壁胀套20c覆盖于所述油腔230朝向变径部10的一侧，所述油道240连通所述油腔230和调节孔250，所述调节孔250内设置有活塞组件20d，所述油腔230及所述油道240内填充有液压油；通过调节活塞组件20d在调节孔250内的位置，将能够改变油道240及油腔230内液压油的液体压强，进而使得液压油作用在薄壁胀套20c上的压力发生改变，而薄壁胀套20c又是套设于变径部10外侧的，因此薄壁胀套20c施加给变径部10的压力也将可以随之改变，进而调整变径部10的收缩变形程度。
51.当需要将功能模块连接于机器人的丝杆40上时，可以先将活塞组件20d的位置向调节孔250的口部的方向进行调整，以使得油腔230内的液压油的液压降低，从而使得薄壁胀套20c及变径部10恢复到松开的状态，此时变径部10内侧的夹持腔110的直径将大于丝杆40的直径，以便于将丝杆40插入到夹持腔110内；然后，在丝杆40插入夹持腔110后，通过将活塞组件20d的位置向调节孔250的深处进行调整，即可使得油腔230内的液压油的液压逐步升高，进而使得施加给薄壁胀套20c的压力也逐步增大，与此同时，薄壁胀套20c也将向内侧收缩变形，并挤压变径部10，变径部10也随之逐步向内收缩，并逐步将夹紧丝杆40。
52.可以理解的是，具体地，所述活塞组件20d包括有活塞段260和螺纹段270，所述活塞段260位于所述螺纹段270远离所述调节孔250开口的一侧，所述螺纹段270与所述调节孔250螺纹配合；活塞段260用于与调节孔250未设置螺纹的部分或者与油道240进行密封，以使得油道240和油腔230内形成密闭空间，而通过所述螺纹段270与所述调节孔250的螺纹配合，将能够通过旋转所述活塞组件20d以调整活塞组件20d的位置，从而便于丝杆40的夹紧
或松开。具体地，所述螺纹段270的端部设置有用于与扳手进行配合的凹槽，例如一字槽、十字槽或者六角槽等。
53.具体地，在本技术的第二种实施例和第三种实施例中，变径部10可以选择采用筒夹，筒体20a的内壁面可以选择设置成锥面或者是圆柱面，当筒体20a的内壁面设置成锥面的，筒夹可以对应设置为锥形筒夹，例如sk筒夹、er筒夹等，而当筒体20a的内壁面设置成圆柱面的，筒夹对应设置为直筒型筒夹。
54.以下描述将功能部30连接到变径部10的实施方式，参照图4和图5，可以理解的是，在本技术的第四种实施例中，所述变径部10包括有薄壁套筒，所述功能部30连接于所述薄壁套筒的一端，，且具体地，薄壁套筒远离功能部30的一端形成有夹持腔110的插入口；所述驱动部包括有转动套20e、锥形保持架20f和滚针20g，所述薄壁套筒的外侧面、所述转动套20e的内侧面及所述锥形保持架20f设置成锥度相同的锥形，所述转动套20e转动设置于所述薄壁套筒的外侧，所述锥形保持架20f安装在所述转动套20e和所述薄壁套筒之间，所述滚针20g转动连接在所述锥形保持架20f上，且与所述薄壁套筒和所述转动套20e滚动接触，每一所述滚针20g的轴线相对于所述薄壁套筒与这一滚针20g接触点所在位置的转动切线倾斜设置，也即滚针20g的轴线与上述转动切线之间成一定角度且并不垂直，从而通过转动所述转动套20e可使所述滚针20g向所述薄壁套筒的筒壁施压；由于薄壁套筒是中部具有容纳腔210的薄壁筒类部件，当转动转动套20e使得滚针20g挤压筒壁时，将能够使得薄壁套筒的筒壁向其内侧收缩。
55.当需要将功能模块连接于机器人的丝杆40上时，首先向能够使得薄壁套筒松开的方向旋转转动套20e，从而使得薄壁套筒在其自身弹性作用下恢复到松开的状态，并且使得此时薄壁套筒中部的夹持腔110的内径能大于丝杆40的外径，进而便于丝杆40的插入；当丝杆40插入到夹持腔110后，再以相反的方向转动转动套20e，即可将使得滚针20g逐步挤压薄壁套筒的筒壁，使得薄壁套筒的筒壁逐步向其内侧收缩，并逐步夹紧丝杆40。而当需要将功能模块从机器人上取下时，则向能够使得薄壁套筒松开的方向旋转转动套20e，然后再使得丝杆40脱出夹持腔110即可，因此功能模块的安装及拆卸都较为方便。
56.可以理解的是，在薄壁套筒的内侧还设置有条形槽130，以进一步提高薄壁套筒的变形收缩能力，从而使得薄壁套筒的内径能够缩小到更小。
57.可以理解的是，根据丝杆40内径的不同，还可以在薄壁套筒的内侧可拆卸地设置筒夹，也即在薄壁套筒内侧安装有筒夹时，变径部10还包括有筒夹，此时夹持腔110位于筒夹内侧，从而通过旋转转动套20e，可以使得滚针20g逐步挤压薄壁套筒的筒壁，再通过薄壁套筒的筒壁挤压筒夹，进而夹紧筒夹内侧的丝杆40，进而可以夹持直径相对更小的丝杆40，以进一步提高通用性。
58.可以理解的是，类似地，功能部30可以通过摩擦焊或者螺纹连接等多种形式连接到薄壁套筒，或者功能部30可以与薄壁套筒通过同一材料一体加工成型。
59.以下描述本技术第二方面实施例的机器人，其包括有上述第一方面实施例的功能模块，由于本实施例的机器人其具有上述第一方面实施例的功能模块，因此可以很方便地快速完成功能模块与机器人末端的连接，并且这一功能模块还能够通用于多种不同厂家的机器人。
60.具体地，机器人的末端设置有丝杆40，在变径部10处于自然松开的状态下，变径部
10中夹持腔110的内径将大于丝杆40的直径，而变径部10达到所收缩的最大程度时，夹持腔110的内径将能够小于丝杆40的直径，从而在驱动部向变径部10施加合理的压力后，可以夹紧机器人的丝杆40。
61.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。