一种机器人末端防护结构及机器人的制作方法

1.本发明涉及工业自动化生产技术领域，尤其涉及一种机器人末端防护结构及机器人。


背景技术：

2.随着工业自动化的快速发展，工业机器人在生产制造中得到广泛应用。在实际工程项目中，如果需要进行不同类型的作业时，在机器人的末端会加装多种作业工具，以满足不同工况的需要。但是，在机器人末端加装不同的作业工具难免会与外部设备之间出现干涉的情况，如果出现刚性碰撞会引发机器人报警停机，影响生产效率。
3.为了解决这个问题，现有采用在机器人的末端增加一定柔性的方式，即在机器人末端加装被动柔顺手腕，使作业工具与作业对象逐渐实现柔性接触或称软着陆，可有效避免碰撞。但是这种方式，虽然在一定程度上可以避免碰撞，但是机器人末端不能伸入狭窄的缝隙内进行操作，或无法在较大空间内同时操作等，无法与分拣、装配及打磨等具体多种工况实际相匹配，适用性较低，难以满足用户多元化的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种机器人末端防护结构及机器人，用于对机器末端进行防护，适用性强。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种机器人末端防护结构，在机器人末端设置有作业工具，包括：
7.连接件，所述连接件为柱体结构，所述连接件的一端包裹于所述作业工具末端的外部并与其可拆卸连接，所述连接件的另一端设置有功能件，所述功能件被配置为能够伸入缝隙或接触平面。
8.作为优选，所述连接件的横截面为圆形结构或长圆形结构。
9.作为优选，在所述连接件的内部沿其轴向方向设置有固定孔，所述作业工具的末端伸入所述固定孔内。
10.作为优选，所述连接件的另一端为所述功能件。
11.作为优选，所述连接件的另一端和所述功能件为分体式结构。
12.作为优选，所述功能件包括过渡部和功能部，所述过渡部的一端连接于所述连接件，另一端连接于所述功能部，所述功能部被配置为能够伸入缝隙或接触平面。
13.作为优选，所述功能部的横截面为圆形结构，所述功能部的直径小于所述连接件的直径。
14.作为优选，所述功能部相对于所述连接件同轴设置或偏心设置。
15.作为优选，所述功能部的横截面为长圆形结构，所述功能部的长度大于所述连接件的直径。
16.为达上述目的，本发明还提供了一种机器人，包括机器人本体及上述的机器人末
端防护结构，所述机器人末端防护结构的连接件包裹于作业工具的末端。
17.本发明的有益效果：
18.本发明提供的机器人末端防护结构，连接件为柱体结构，柱体结构的结构比较简单，生产成本比较低，且由于柱体结构的上下横截面尺寸相同，能够方便检测作业工具和外部设备之间的干涉情况。通过设置连接件的一端包裹于作业工具末端的外部，实现对作业工具末端的包覆，起到保护作业工具末端的作用，避免作业工具的末端和外部设备之间出现刚性碰撞的情况。通过设置连接件的一端可拆卸连接于作业工具末端，能够根据不同的作业工况，自由更换连接件，自由灵活，便于安装和拆卸。通过设置连接件的另一端设置有功能件，功能件被配置为能够伸入缝隙或接触平面，使得该机器人末端防护结构能够分别适应于尺寸比较狭小的缝隙工况或者尺寸较大的接触平面工况，适应性比较强。
19.本发明提供的一种机器人，机器人末端防护结构的连接件包裹于作业工具的末端，机器人末端防护结构的连接件起到了连接和防护的作用，实现对机器人末端进行防护，在不影响作业工具功能的情况下，适用性强。
附图说明
20.图1是本发明实施例一提供的机器人末端防护结构一种形式的结构示意图；
21.图2是本发明实施例一提供的机器人末端防护结构另一种形式的结构示意图；
22.图3是本发明实施例二提供的机器人末端防护结构一种形式的结构示意图；
23.图4是本发明实施例二提供的机器人末端防护结构另一种形式的结构示意图；
24.图5是本发明实施例三提供的机器人末端防护结构一种形式的结构示意图；
25.图6是本发明实施例三提供的机器人末端防护结构另一种形式的结构示意图。
26.图中：
27.1、连接件；2、功能件；21、过渡部；22、功能部。
具体实施方式
28.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
29.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。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发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
31.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
32.实施例一
33.为了保证资源的优化配置，在现有工业自动化生产中，可以在机器人末端设置有作业工具，通过在机器人末端加装不同的作业工具，从而实现利用一个机器人就能完成不同类型的作业，提高机器人的利用率。
34.由于不同的作业工具的尺寸不同，如果作业工具的尺寸比较大，容易出现作业工具和外部设备出现刚性碰撞的问题，影响使用寿命。为了解决这个问题，现有采用在机器人末端加装被动柔顺手腕，利用弹性的方式，减少碰撞带来的损伤，但是不能完全满足和操作空间的匹配。
35.为了解决这个问题，本实施例提供了一种机器人末端防护结构，如图1所示，该机器人末端防护结构包括连接件1，连接件1的一端包裹于作业工具末端的外部并与其可拆卸连接，连接件1的另一端设置有功能件2，功能件2被配置为能够伸入缝隙或接触平面。
36.本实施例提供的机器人末端防护结构，连接件1为柱体结构，柱体结构的结构比较简单，生产成本比较低，且由于柱体结构的上下横截面尺寸相同，能够方便检测作业工具和外部设备之间的干涉情况。通过设置连接件1的一端包裹于作业工具末端的外部，实现对作业工具末端的包覆，起到保护作业工具末端的作用，避免作业工具的末端和外部设备之间出现刚性碰撞的情况。通过设置连接件1的一端可拆卸连接于作业工具末端，能够根据不同的作业工况，自由更换连接件1，自由灵活，便于安装和拆卸。通过设置连接件1的另一端设置有功能件2，功能件2被配置为能够伸入缝隙或接触平面，使得该机器人末端防护结构能够分别适应于尺寸比较狭小的缝隙工况或者尺寸较大的接触平面工况，适应性比较强。
37.为了能够实现对作业工具末端的包覆，在连接件1的内部沿其轴向方向设置有固定孔(图中未示出)，作业工具的末端伸入固定孔内，固定孔起到了固定作业工具的同时，还能实现对作用工具的末端的包裹，避免作业工具的末端受到刚性碰撞的情况。
38.本实施例优选连接件1的另一端为功能件2，即连接件1的一端为连接端，用于连接作业工具，连接件1的另一端为功能端，用于适应不同类型的工况，连接件1集成连接、防护及功能性一体，功能多样，一个连接件1就能实现多种功能，生产成本较低。
39.如图1所示，连接件1的横截面为圆形结构，即连接件1具体为单圆柱体结构，如果作业工具为机械手的手指，相当于连接件1作为手指的指套，在保护手指的同时，还不影响手指的操作灵活性，实用性更强。
40.如图2所示，连接件1的横截面为长圆形结构，即连接件1具体为双圆柱平移体，可以认为是单圆柱体竖直放置，使单圆柱体的轴线与水平面保持平衡，然后将单圆柱体沿水平方向平移一段距离后形成双圆柱平移体。双圆柱平移体的两端均为圆弧形结构，没有菱角，结构光滑，避免出现剐蹭的情况，安全性高。
41.如果作业工具的末端为直杆状结构，那么该直杆状结构能够嵌入双圆柱平移体内，便于这种结构的作业工具进行操作。另外，如果作业工具为打磨等工具，需要和接触面进行较大面积的接触，此时采用连接件1为双圆柱平移体，其底面平整，且与单圆柱体相比，增加了有效接触面积，提高了接触、打磨效果。
42.具体地，在作业工具的末端设置有xyz坐标系，其目的是，第一，能够检测作业工具
和外部设备之间的位置关系，避免出现刚性碰撞的情况；第二，方便作业工具和连接件1在安装时调节安装相对位置，以保证安装的精准性。其中，作业工具末端相对于连接件1顶面的初始位置为z1，单圆柱体的半径为r1,单圆柱体的高度为h1，双圆柱平移体两端部分的半径也为r1。
43.实施例二
44.如图3所示，本实施例和实施例一类似，区别在于，实施例一的连接件1的另一端为功能件2，而实施例二中连接件1的另一端单独设置有功能件2，换而言之，连接件1的另一端和功能件2为分体式结构。
45.采用这种设置，连接件1和功能件2分开设置，连接件1起到作业工具和功能件2中间连接的作用，连接件1在实现连接的功能的同时，还能对作业工具的包裹和防护，功能件2用于适应各种工况，连接件1和功能件2分工明确，相互独立，互不干涉影响。
46.具体地，如图3所示，功能件2包括过渡部21和功能部22，过渡部21的一端连接于连接件1，另一端连接于功能部22，功能部22被配置为能够伸入缝隙或接触平面。过渡部21的直径大于连接件1的直径，过渡部21起到了中间过渡的作用，实现连接件1和功能部22之间的缓冲连接，便于功能部22实现各种功能性操作。
47.如果作业工具需要伸入尺寸较小的狭缝或者沟槽进行操作时，可能会出现作业工具因自身尺寸较大难以保证操作效果的情况，为了解决这个问题，功能部22的横截面为圆形结构，功能部22的直径小于连接件1的直径。功能部22具体为单圆柱体结构，如果作业工具为机械手的手指，相当于功能部22作为手指的延伸指尖套。通过设置功能部22的直径小于连接件1的直径，功能部22的直径比较小，使得该功能部22能够伸入尺寸较小的缝隙或沟槽内，避免因功能件2的外形尺寸过大，影响功能件2的功能发挥。
48.可选地，功能部22相对于连接件1同轴设置，即连接件1、过渡部21及功能部22的轴线共线，当功能部22伸入缝隙时，过渡部21能够为功能部22提供强度支撑。
49.可选地，功能部22还可以相对于连接件1偏心设置，即连接件1、过渡部21的轴线共线。本实施例优选功能部22相对于连接件1偏心设置，功能部22的轴线位于过渡部21的边缘位置，功能部22在伸入缝隙时，方便功能部22和缝隙之间的对准，避免出现过渡部21干涉功能部22的情况。
50.可以理解的是，如图3和图4所示，该偏心设置的功能部22的数量可以为一个或多个，多个功能部22均匀环设于过渡部21的周围，以保证多个功能部22之间的平衡效果。
51.实施例三
52.如图5所示，本实施例和实施例二的区别在于功能部22的结构不同，实施例二功能部22的横截面为圆形结构，本实施例提供的功能部22的横截面为长圆形结构，使得该功能部22为双圆柱平移体。双圆柱平移体的两端均为圆弧形结构，没有菱角，结构光滑，避免出现剐蹭的情况，安全性高。
53.其中，功能部22的长度大于连接件1的直径。功能部22相当于增加了作业接触面积。如果作业工具的末端为直杆状结构，那么该直杆状结构能够嵌入双圆柱平移体内，便于这种结构的作业工具进行操作。另外，如果作业工具为打磨等工具，需要和接触面进行较大面积的接触，此时采用连接件1为双圆柱平移体，其底面平整，且与单圆柱体相比，增加了有效接触面积，提高了接触、打磨效果。
54.可选地，由于功能部22的长度比较大，过渡部21还可以设置于功能部22的一侧(如图5所示)，优选地，由于功能部22为双圆柱平移体结构，功能部22其中一端的圆弧形结构的中心线和过渡部21的轴线重合，使得过渡部21相对于功能部22偏心设置，适用于单侧打磨等工况。
55.可选地，过渡部21可以设置于功能部22的中间位置(如图6所示)，即功能部22相对于过渡部21的轴线呈对称设置。采用这种方式，连接件1、过渡部21及功能部22的尺寸依次增加，呈现递增效果，均匀过渡，且整个结构的平衡性好。
56.可选地，在连接件1的内部、功能件2的内部或两者之间的连接处可以设置有柔性结构，例如橡胶连接件或缓冲弹簧等，进一步减少因刚性碰撞带来的损伤。
57.本实施例提供了一种机器人，包括机器人本体及上述的机器人末端防护结构，机器人末端防护结构的连接件1包裹于作业工具的末端，机器人末端防护结构的连接件1起到了连接和防护的作用，实现对机器人末端进行防护，在不影响作业工具功能的情况下，适用性强。
58.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
60.此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。