一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置的制作方法

本发明涉及智慧仓储技术领域，具体为一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置。

背景技术：

由于零件种类和规格的不同，工业机器人在进行例如上下料、分拣等作业操作时，需要根据零件形状和尺寸的不同，对机器人末端执行器的夹持手爪和手指进行快速的、可重构的替换，机器人可重构末端执行器是一套具有不同形状和尺寸特征的机械模块组成的，能以搭积木的方式通过机械模块之间简单、快速的组装和拆卸来改变末端执行器结构，提高工业机器人作业的适应性。

在目前研制的可替换末端执行器，替换手爪的接口的结构和尺寸不一致，降低了互换性；机械接口没有定位设计，增加各接口间的连接调整时间；机械接口缺少自动锁紧机构，降低了接口间连接的可靠性。上述问题的存在，直接影响了可重构末端执行器的灵活性、可靠性和实用性，在现有技术中，例如申请号为201620147037.1的发明专利包括机头固定部和至少两个快速更换部，所述机头固定部设置有凸出的套装头，所述快速更换部开设有与所述套装头对应的套装孔，所述套装头的圆周装设有第一电接端和第一气接端，所述套装孔的圆周装设有第二电接端和第二气接端；机头固定部与快速更换部连接时，套装头嵌入套装孔中，且第一电接端与第二电接端电接触，第一气接端与第二气接端密封导通，该发明虽然结构简单，但是存在很多不足与缺陷，在现有设备中，气动机械手爪的设计存在缺陷，使用中，二指气动手爪仅仅能对常规工件进行抓取，非常规工件的抓取功能有限，并且气动机器手爪的工位过少，自动化程度低，针对这些情况，为避免上述技术问题，确有必要提供一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置，包括机械手、机架、旋转气缸、机械手碗口、第一连接法兰、连接主盘、工具副盘、第二连接法兰、短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪，所述机械手的右端设有机械手碗口，且机械手碗口与机械手铰接相连，且机械手碗口的底部设有第一连接法兰，且第一连接法兰与机械手碗口铰接相连，且第一连接法兰的底部设有连接主盘，且连接主盘与第一连接法兰铰接相连，且连接主盘通过第一连接法兰与机械手碗口相连，所述连接主盘与工具副盘活动卡接，所述短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪的顶部均设有第二连接法兰，且四个所述第二连接法兰分别与短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪铰接相连，且第二连接法兰的顶部设有连接副盘，且四个所述连接副盘通过第二连接法兰分别与短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪铰接相连。

优选的，所述机械手的右侧设有机架，且机械手与机架相邻，且机架的底部设有固定角码，且固定角码的底部设有固定螺杆，且固定角码通过固定螺杆与地面相连，且机架通过固定角码与地面相连，且机架的顶部设有四个工位，且每个工位的左右两侧对称设置有旋转气缸，且八个所述旋转气缸与机架铰接相连，且旋转气缸与外接电源电性连接，且四个所述工位从左至右依次设有短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪，且八个所述旋转气缸分别与短轴类零件工具手爪、长轴类零件工具手爪、环形类工具手爪和非规则形状类零件工具手爪活动卡接。

优选的，所述连接主盘由主盘体、气动控制模块、定位销、连接盘、锁紧钢球、气动连杆和卡板组成，所述主盘体的内部设有凹槽，所述凹槽的内部设有气动连杆，且气动连杆与凹槽活塞连接，且气动连杆的底端设有卡板，且卡板呈“圆形”，且卡板的端部具有锥度，且卡板与气动连杆铰接相连，所述主盘体的底部设有连接盘，且连接盘的左侧设有定位销，且连接盘通过定位销与主盘体相连，所述连接盘的内部设有圆槽，且圆槽分布在连接盘的圆周上，且圆槽为六个，且圆槽的内部设有锁紧钢球，且锁紧钢球与圆槽相契合，且卡板与锁紧钢球活动卡接，所述主盘体的内部左侧设有气动控制模块，且气动控制模块与主盘体铰接相连，所述主盘体的内部右侧设有单项回路气密通道，所述锁紧钢球通过卡板的推动，可部分伸出连接盘的外侧。

优选的，所述卡板的外圆周上沿周方向设有六v型槽，分别用于锁紧六个锁紧钢球，且v型槽为度槽。

优选的，所述工具副盘由工具盘体、连接端卡和刚性密封圈组成，所述工具盘体的底端与连接端卡铰接相连，所述连接端卡与第二连接法兰铰接相连，所述工具盘体的顶端设有圆形凹槽，所述圆形凹槽的内壁上设有环形槽，所述刚性密封圈容置于该环形槽内，所述刚性密封圈上设有密封孔，用于将连接主盘和工具副盘内的气体通道连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置，所有主要部件中轴线重合，外框尺寸采用与机器人第六关节相同的圆盘结构，整体结构紧凑、体积小、惯量小，通过自动、快速替换工具副盘，可实现多种类型零件夹取替换；同时，通过气体单向回路，气动连杆和钢球所在的90°v型槽实现自锁功能，在气动控制模块失效、气压泄露不足时，保证连接主盘和工具副盘仍锁紧连接，防止工具副盘和工具手爪在机器人工作过程中脱落；同时，钢球运动机构的无弹簧设计，又能实现连接主盘和工具副盘可靠脱离，通过连接主盘和工具副盘连接，采用止口、定位销的法兰设计，使连接准确快速；可换工具副盘与第二连接法兰通过凹槽三面定位、螺钉手动连接固定，实现四个种类、不同尺寸规格零件的快速夹取替换从而克服传统上料机器人使用中，二指气动手爪仅仅能对常规工件进行抓取，非常规工件的抓取功能有限，并且气动机器手爪的工位过少，自动化程度低的缺点，提高了该智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置的工作效率和使用寿命，还让现有的智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置能够在市场上得到更多的认可，提高了该智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置的产品质量，节省了使用者的采购成本，适合推广使用。

附图说明

图1为机械手、机架和固定角码的连接关系图；

图2为机架、旋转气缸和短轴类零件工具手爪的连接关系图；

图3为主盘体、连接盘和锁紧钢球的连接关系图；

图4为图3的a向剖面图；

图5为图4的b向剖面图；

图6为本发明的结构示意图；

图7为工具副盘、连接端卡和刚性密封圈的连接关系图。

图中：1、机械手，2、机架，3、固定角码，4、机器手碗口，5、第一连接法兰，6、连接主盘，601、主盘体，602、气动控制模块，603、定位销，604、连接盘，605、锁紧钢球，606、单项回路气密通道，607、凹槽，608、圆槽，609、气动连杆，610、卡板，611、v型槽，7、第二连接法兰，8、工具副盘，801、工具盘体，802、刚性密封圈，803、连接端卡，9、固定螺杆，10、旋转气缸，11、短轴类零件工具手爪，12、长轴类零件工具手爪，13、环形类零件工具手爪，14、非规则形状类零件工具手爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置，包括机械手1、机架2、旋转气缸10、机械手碗口4、第一连接法兰5、连接主盘6、工具副盘8、第二连接法兰7、短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14，机械手1的右端设有机械手碗口4，机械手1为仓储用机器手，主要用于码垛、分拣和整理，机械手碗口4用于安装并固定不同规格的连接法兰，用以适应不同规格的手爪或手指，且机械手碗口4与机械手1铰接相连，机械手1的右侧设有机架2，机架2由3根40x40x1000mm铝型材1根40x80x1000铝型材和多组旋转气缸10、多套固定角码3以及固定螺杆9组成，首先将机架2通过固定螺杆9和固定角码3固定在地面上，且机械手1与机架2相邻，且机架2的底部设有固定角码3，固定角码3用于连接机架2，使机架2与地面相互连接，且固定角码3的底部设有固定螺杆9，且固定角码3通过固定螺杆9与地面相连，且机架2通过固定角码3与地面相连，且机架2的顶部设有四个工位，且每个工位的左右两侧对称设置有旋转气缸10，旋转气缸10的型号为bg-09l，用于在气压的作用下对短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14进行夹紧固定，并通过接近开关控制正反转，正转锁紧，翻转放开，且八个旋转气缸10与机架2铰接相连，且旋转气缸10与外接电源电性连接，且四个工位从左至右依次设有短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14，短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14用于对不同规格的零件进行抓取，且八个旋转气缸10分别与短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14活动卡接，旋转气缸10在气压的作用下，通过接近开关的控制，将短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14固定在机架1上，使短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14在机架2上的定位准确，且机械手碗口4的底部设有第一连接法兰5，第一连接法兰5用于将连接主盘6和机器手碗口4连接在一起，且第一连接法兰5与机械手碗口4铰接相连，且第一连接法兰5的底部设有连接主盘6，连接主盘6用于通过卡板610与锁紧钢球605之间的活动卡接实现快速连接与更换，且连接主盘6与第一连接法兰5铰接相连，连接主盘6由主盘体601、气动控制模块602、定位销603、连接盘604、锁紧钢球605、气动连杆609和卡板610组成，主盘体601的内部设有凹槽607，凹槽607用于放置气动连杆609和卡板610，凹槽607的内部设有气动连杆609，气动连杆609与机械手1的外接气泵相连接，在气压的作用下，带动气动连杆609在凹槽607内做活塞运动，且气动连杆609与凹槽607活塞连接，且气动连杆609的底端设有卡板610，卡板601用于对锁紧钢球605进行限位，防止锁紧杆球605从圆槽608中脱落，且卡板610呈“圆形”，且卡板610的端部具有锥度，且卡板610与气动连杆609铰接相连，卡板610的外圆周上沿周方向设有六v型槽611，分别用于锁紧六个锁紧钢球605，且v型槽611为90度槽，主盘体601的底部设有连接盘604，连接盘604用于容置锁紧钢球605，且连接盘604的左侧设有定位销603，定位销603用于使连接主盘6与连接副盘8的连接更加准确，且连接盘604通过定位销603与主盘体601相连，连接盘604的内部设有圆槽608，圆槽608用于容置锁紧钢球605，且圆槽608分布在连接盘604的圆周上，且圆槽608为六个，且圆槽608的内部设有锁紧钢球605，锁紧钢球605能够与工具盘体801快速卡紧连接固定，且锁紧钢球605与圆槽608相契合，且卡板610与锁紧钢球605活动卡接，主盘体601的内部左侧设有气动控制模块602，气动控制模块602用于控制连接主盘1和工具副盘2的连接锁紧及控制气体流向、流量状态，实现对工具手指的夹紧和松开控制，且气动控制模块602与主盘体601铰接相连，主盘体601的内部右侧设有单项回路气密通道606，单项回路气密通道606用于通气推动所述活塞向下运动，从而推动卡板610向下运动锁紧钢球605，通过卡板610的推动，可部分伸出连接盘604的外侧，且连接主盘6通过第一连接法兰5与机械手碗口4相连，连接主盘6与工具副盘8活动卡接，工具副盘8由工具盘体801、连接端卡803和刚性密封圈802组成，工具盘体801的底端与连接端卡803铰接相连，连接端卡803与第二连接法兰7铰接相连，工具盘体801的顶端设有圆形凹槽，圆形凹槽的内壁上设有环形槽，刚性密封圈802容置于该环形槽内，刚性密封圈23上设有密封孔，用于将连接主盘6和工具副盘8内的气体通道连通，短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14的顶部均设有第二连接法兰7，第二连接法兰7用于将短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14和工具副盘8连接在一起，且四个第二连接法兰7分别与短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14铰接相连，且第二连接法兰7的顶部设有连接副盘8，且四个连接副盘8通过第二连接法兰7分别与短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规则形状类零件工具手爪14铰接相连。

一种智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置,该智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置由机械手1、机架2、固定角码3、机械手碗口4、第一连接法兰5、连接主盘6、第二连接法兰7、工具副盘8、固定螺杆9、旋转气缸10、短轴类零件工具手爪11、长轴类零件工具手爪12、环形类工具手爪13和非规格形状类零件手爪14等零部件组成，装配前应对零部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查，同一零件用多件螺钉（螺栓）紧固时，各螺钉（螺栓）需交叉、对称、逐步、均匀拧紧，使用时，在机架2的底部安装固定角码3，使用固定螺杆9将机架2和固定角码3固定在地面上，使机架2与地面的连接更加牢固，以上部件安装完成后，根据机器手1夹取零件指令，以夹取短轴类零件为例，首先机器手移动至工具机架2的短轴类工具零件手爪11和工具副盘8的正上方；然后机器手1向下移动使连接主盘6上的主盘体601通过定位销603插入工具副盘8；同时气动控制模块602的三位五通电磁阀通电工作，气体通过单项回路气密通道606，将锁紧钢球605压入到v型槽611中，并且将工具盘体801内部的刚性密封圈压紧802，触发气动连杆609处的接近开关，确认连接主盘6和工具副盘8连接锁紧；工具副盘8通过第二连接法兰7与短轴类工具零件工具手爪11铰接固定在一起，然后机器手1向上移动，触发旋转气缸10处的接近开关，旋转气缸10在气压的作用下反向旋转松开短轴类工具零件工具手爪11，将短轴类工具零件工具手爪11提出机架2上所对应的工位，通过连接主盘6和工具副盘8的可重构设计，实现一台机器手对四个种类、不同尺寸规格零件的快速夹取替换，通过机架2实现工具副盘8的摆放与定位作用，并通过气缸10及接近开关，检测确定工具副盘8已被机器手1抓取与放下，完成该智慧仓储用上料机器人末端执行器的重构装置的提取工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。