一种机器人末端操作器自动更换装置的制作方法

本实用新型涉及换接结构领域，更具体的说，涉及一种机器人末端操作器自动更换装置。

背景技术：

当前，工业机器人运用的越来越多，范围也越来越广，例如焊接、喷涂、打磨、装配等场合。在不同的场合下，机器人需要在末端装有不同的末端执行器以适应不同的工作。特别是在复杂的加工或装配工作中，由于工艺过程复杂，因而需要的末端执行器的种类也是多种多样，且差别较大。传统的自动化生产线利用流水线工作，每个工位的机器人负责单一的工作，通过一组机器人完成整个工艺过程。但是，这样的自动化生产线需要的机器人较多，工作空间较大且成本很高。因而，流水线式作业对于产量较小、产品移动不便、装配空间狭小等情况下的生产过程并不合适，相反单机器人工作则更加合适。单机器人工作过程需要更换工作头，目前多采用的是人工手动更换。工作头更换过程中，一方面，更换工作头的过程本身很繁琐；另一方面，每次更换工作头后机器人都需要重新定位，加工误差变大。由此种种，极大限制了工业机器人的推广与普及。

现在，已经有学者开始研究机器人末端的自动快速换接装置以实现工业机器人末端操作器的自动更换，然而这些换接装置通常采用气动的方式，换气装置结构复杂，可靠性差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、可靠性强的快速实现机器人末端操作器更换的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种机器人末端操作器自动更换装置，包括：工具库和换接机构，所述换接结构包括设在所述机器人末端的主动端口和固连在所述操作器的被动端口，所述工具库包括光电传感器组件，所述主动端口和被动端口通过光电传感器组进行对位配合。

进一步的，

工具库还包括底板、底座，所述底座安装在底板上，所述底座内侧还设有第一凸台，所述被动端口外侧设有卡槽与第二凸台，所述卡槽和所述第二凸台与所述第一凸台配合；

光电传感器组件包括第一光电传感器，所述第一光电传感器设在在所述底板上，所述第一光电传感器用于检测所述被动端口水平方向上的位置。

进一步的，

工具库还包括电机以及螺杆梢，所述电机安装在所述底板上，所述螺杆梢可通过所述被动端口的侧孔伸入所述被动端口，所述电机驱动所述螺杆梢运动；

光电传感器组件还包括第二光电传感器和第三光电传感器，所述第二光电传感器和第三光电传感器设在所述底座的外侧，所述第二光电传感器和第三光电传感器用于检测所述螺纹梢的位置；

主动端口包括机械本体、推梢以及弹簧，所述推梢可活动的设置在所述机械本体外侧，所述推梢通过弹簧抵靠在所述机械本体的内侧，所述推梢用于与所述被动端口固定配合。

进一步的，

主动端口，主动端口的下端还设有插头；

被动端口，被动端口的上端设有与所述插头相配合的插座。

进一步的，所述被动端口上还设有过光孔，过光孔用于确定所述主动端口的位置。

进一步的，所述被动端口还设有台阶，所述光电传感器组件还包括第四传感器，所述第四传感器用于检测所述台阶的位置信号。

进一步的，所述主动端口还包括激光器和光探测器，所述激光器和光探测器与所述机器人控制器电连接

与现有技术相比，本实用新型的技术效果是：采用光电传感器组件对机器人末端主动端口和操作区的被动端口对接时的位置进行检测和确认，准确的实现机器人末端与操作器的对接更换，这种机器人末端操作器更换装置对接更加准确、结构更加简单。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型实施例机器人末端操作器更换装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例机器人末端操作器更换装置的俯视图；

图3是本实用新型实施例机器人末端操作器更换装置的主动端口剖视图；

图4是本实用新型实施例机器人末端操作器更换装置的被动端口剖视图；

图5是本实用新型实施例机器人末端操作器更换装置的被动端口俯视图。

其中，1、被动端口、2、凸台，3、底板，4、主动端口，5、底座，6、第三光电传感器，7、第二光电传感器，8、电机，9、电联结器，10、第四光电传感器，11、第一光电传感器，2、螺杆销，13、激光器，14、光探测器，15、推销，16、弹簧，17、台阶，18、卡槽，19、第二凸台，20、过光孔

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

机器人作业系统通常由视觉系统、机器人本体、操作器自动更换系统以及各种操作器组成。机器人本体包括行走机构及机座、机身、两只机械臂，机械臂末端安装有腕力传感器和微调节器，微调节器可根据需要被设置为刚性连接。

下面参考图1至5描述本实用新型实施例的一种机器人末端操作器自动更换装置，包括：工具库和换接机构，换接结构包括设在机器人末端的主动端口4和固连在操作器的被动端口1，工具库包括光电传感器组件，主动端口4和被动端口1通过光电传感器组进行对位配合。

采用光电传感器组件对机器人末端主动端口4和操作区的被动端口1对接时的位置进行检测和确认，准确的实现机器人末端与操作器的对接更换，这种机器人末端操作器更换装置对接更加准确、结构更加简单。

作为本实施例的进一步改进，工具库包括底板3、底座5、电机8、螺杆梢以及光电传感器组件，光电传感器组件包括第一光电传感器11、第二光电传感器、第三光电传感器6、第四光电传感器10，主动端口4包括机械本体、推梢、弹簧16、插头、激光器13以及光探测器14。

其中，底座5内侧还设有第一凸台2，被动端口1外侧设有卡槽18与第二凸台19，卡槽18和第二凸台19与第一凸台2配合；第一光电传感器11设在在底板3上，第一光电传感器11用于检测被动端口1水平方向上的位置。电机8安装在底板3上，螺杆梢可通过被动端口1的侧孔伸入被动端口1，电机8驱动螺杆梢运动。第二光电传感器和第三光电传感器6设在底座5的外侧，第二光电传感器和第三光电传感器6用于检测螺纹梢的位置。推梢可活动的设置在机械本体外侧，推梢通过弹簧16抵靠在机械本体的内侧，推梢用于与被动端口1固定配合。主动端口4的下端还设有插头，被动端口1的上端设有与插头相配合的插座9。

更换操作器时，将机器人末端引导至工具库相应位置入口处，根据第一光电传感器11检测到的更换装置的位置信号，确定被动端口1与工具库配合到位情况，控制工具库上的电机8驱动螺杆销12运动进入被动端口1上的侧孔内，同时迫使主动端口4上的推销15退出，根据第二光电传感器和第三光电传感器6发来的螺杆销12的位置信号确定主动端口4上的推销15已退出被动端口1上的孔时，电机8停止运动，被动端口1及其所连接的操作器被固定在工具库里，机器人末端沿轴向运动使主动端口4退出被动端口1。

然后，将机器人末端移动至所需要的操作器上方，当主动端口4与被动端口1接触后，控制机器人末端沿轴向运动，直至主动端口4的电连接器与被动端口1的电连接器可靠地连接。当第四光电传感器10检测到的被动端口1上台阶17时，控制工具库上的电机8驱动螺杆销12运动退出被动端口1上的侧孔，同时主动端口4上的推销15在弹簧16推力的作用下进入侧孔内。机械联接完成后，操作器被取出工具库，操作器更换完成。

其中，被动端口1上还设有过光孔20，过光孔20用于确定主动端口4的位置。

其中，被动端口1还设有台阶17，光电传感器组件还包括第四传感器，第四传感器用于检测台阶17的位置信号。

其中，主动端口4还包括激光器13和光探测器14，激光器13和光探测器14与机器人控制器电连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。