緊湊型協作機器人手腕的製作方法
2024-04-12 10:35:05 1
1.本發明涉及機械手技術領域，特別是涉及一種緊湊型協作機器人手腕。
背景技術：
2.協作機器人一般用於對部署空間尺寸要求緊湊、使用工況靈活度高、需要與人類頻繁交互的場合，多見於新興靈活的工業、醫療與商業應用的場景。因此協作機器人的手腕在本體設計上有如下的特徵與要求：（1）末端多接口設計：機器人工作過程中，末端需要連接末端執行機構，末端的接口能夠至二級為末端執行機構提供通信、供電能等功能。
3.（2）集成拖動使能按鍵：為了滿足和人類頻繁交互的功能要求，提升用戶使用機器人的便捷程度，需要提供給用戶相應的使能按鍵，去傳達給機器人相應的指令，降低用戶使用傳統有門檻的示教器編程控制機器人的頻率。
4.（3）手腕設計緊湊化：為了提高協作機械臂末端在緊湊狹小空間內的操作與可達能力，手腕的設計需遵循緊湊化原則。
5.基於以上的設計要求也衍生出相應協作機械臂緊湊型手腕的設計難點：（1）如何在在狹小的手腕本體空間內，放置關節，線纜，驅動器等多種部件，同時儘可能的縮小機器人末端的徑向和軸向尺寸。
6.（2）如何尺寸有限的同時，提供更豐富的接口類型，滿足機器人的大部分需求。
7.針對目前市面上常見的協作機器人的手腕設計方式，仍然存在如下的不足之處：（1）相應的手腕設計尺寸不夠緊湊化，不利於協作機械臂末端進入狹窄空間進行操作。
8.（2）部分線纜如網線，仍採用外部走線方式，這種外部走線方式，一方面不美觀，一方面影響機器人的活動空間以及線纜的壽命。
技術實現要素：
9.本發明提供一種協作機器人緊湊型的末端手腕，能實現拖動，燈光指示等功能，並且能同時滿足三種接口線纜的排布，尤其是內部可以直接走網線，解決市場絕大多數機器人網線外掛的缺點。
10.本發明緊湊型協作機器人手腕，包括手腕結構件，手腕結構件內部設置有伺服關節，伺服關節上設置有中空軸，伺服關節的上方設置有末端電路板和壓線板，伺服關節下方設置有轉接法蘭，轉接法蘭內部設置有末端浮動綁線板，末端浮動綁線板上設置有橡膠圈，橡膠圈與中空軸位置相對，轉接法蘭下方設置有末端法蘭，末端法蘭的側面設置有網線接口組件、io接口組件和拖動按鈕接口組件，三種組件的接口為分體式結構。
11.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述手腕結構件包括進線埠，進線埠內部設置有進線綁線板。
12.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中還包括後蓋支架，後蓋支架包括臺階結構，臺
階下層與手腕結構件連接，臺階上層與後蓋連接，多個後蓋支架分布在手腕結構件內部四周。
13.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述後蓋支架的臺階上層連接有轉接板，後蓋固定在轉接板上方。
14.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述末端電路板通過電氣通信線纜連接io接口組件和拖動按鈕接口組件。
15.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述後蓋上設置有散光環，末端電路板靠近散光環的位置布置有燈珠。
16.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述網線接口組件包括網線接口安裝板和網線接口，網線接口與網線接口安裝板連接，網線接口安裝板與轉接法蘭連接。
17.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中所述io接口組件包括io接口安裝板和io接口，io接口與io接口安裝板連接，io接口安裝板與轉接法蘭連接。
18.本發明緊湊型協作機器人手腕，其中拖動按鈕組件包括按鈕安裝板和按鈕，按鈕接口與按鈕安裝板連接，網線接口安裝板與轉接法蘭連接。
19.本發明緊湊型協作機器人手腕與現有技術不同之處在於，本發明緊湊型協作機器人手腕在手腕末端設置了三種能夠互換位置的功能組件，接口採用分體式設計，方便接口安裝和維護。手腕內部的伺服關節上設置有中空軸，可以方便網線在手腕內部安裝走線。本發明的手腕內部結構緊湊，配合上下設置的多個綁線板和壓線板，可以滿足手腕內部多條線纜規則排布的要求，從而減小手腕結構整體的尺寸。
20.下面結合附圖對本發明的緊湊型協作機器人手腕作進一步說明。
附圖說明
21.圖1為本發明緊湊型協作機器人手腕的結構示意圖；圖2為本發明緊湊型協作機器人手腕的左視圖；圖3為本發明緊湊型協作機器人手腕的後視圖；圖4為圖3中a-a向剖視圖；圖5為本發明緊湊型協作機器人手腕的內部結構示意圖；圖6為本發明緊湊型協作機器人手腕中後蓋支架的結構示意圖；圖7為本發明緊湊型協作機器人手腕的主視圖；圖8為圖7中b-b向剖視圖；圖中標記示意為：1-手腕結構件；2-散光環；3-後蓋；4-io接口組件；41-io接口；42-io接口安裝板；5-拖動按鈕接口組件；51-按鈕；52-按鈕安裝板；6-末端法蘭；7-轉接法蘭；8-網線接口組件；81-網線接口；82-網線接口安裝板；9-進線綁線板；10-伺服關節；11-中空軸；12-末端固線板；13-末端電路板；14-轉接板；15-壓線板；16-後蓋支架；161-臺階上層；162-臺階下層；17-末端浮動綁線板。
具體實施方式
22.以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
23.如圖1所示，本發明緊湊型協作機器人手腕包括手腕結構件1和後蓋3組成的主體
結構，後蓋3與手腕結構件1固定連接。後蓋3上方安裝有散光環2。手腕結構件1的一側設置有進線埠；手腕結構件1的下方安裝有轉接法蘭7，轉接法蘭7上設置有網線接口組件8、io接口組件4和拖動按鈕接口組件5，轉接法蘭7下方安裝有末端法蘭6。
24.手腕結構件1內部通過螺栓固定安裝有伺服關節10，伺服關節10內部設置有驅動器，驅動器的內部設置有電氣通信線纜。驅動器的電氣通信線纜分別連接兩個方向，一個方向是連接通過進線埠進入的來自上一個關節的的通信線纜，另一個方向是連接末端電路板13。伺服關節10的上方固定安裝有末端固線板12。
25.如圖2所示，進線埠內部設置有進線綁線板9，進線綁線板9通過螺釘與手腕結構件1固定連接。如圖4所示，手腕結構件1內部通過螺釘固定安裝有兩個壓線板15。從上一個關節進入手腕結構件1的通信線纜穿過進線綁線板9後分成兩路，分別用兩個壓線板15固定在手腕結構件1上，然後分兩路繞過伺服關節10，與伺服關節10內部的驅動器部分連接。通過進線綁線板9和兩個壓線板15的固定，手腕內部的空間利用率得以提高，同時能保證通信線纜在手腕運動過程中的穩定性。
26.如圖4和圖5所示，手腕結構件1內部通過螺釘固定安裝有後蓋支架16，如圖6所示，後蓋支架16上設置有臺階結構。後蓋支架16的臺階下層162與手腕結構件1固定連接，臺階上層161通過四個銅螺柱和螺釘與轉接板14固定連接，後蓋3通過螺釘與轉接板14固定連接。
27.多個後蓋支架16分布在手腕結構件1內部四周，臺階上層161位於臺階下層162內部，能夠圍繞伺服關節10為後蓋3提供支撐。此種結構能夠壓縮手腕內部空間，同時給能夠穩固連接後蓋3。後蓋3上通過膠水或其他粘合劑安裝有散光環2。
28.轉接板14上方通過銅螺柱和螺釘安裝有末端電路板13。末端電路板13內部設置有電氣通信線纜，電氣通信線纜分別連接兩個方向，一個方向是通過末端固線板12連接伺服關節10內部驅動器傳遞上來的線纜，另一個方向是穿過伺服關節10內部的中空軸11後，連接到手腕末端的io接口組件4和拖動按鈕接口組件5。末端電路板13靠近散光環2的位置布置有燈珠，散光環2為半透明材質，能夠把末端電路板13的燈光散發出去，通過不同的燈光狀態能夠顯示手腕或者機器人整體的運行狀態。
29.手腕結構件1下部通過螺釘安裝有轉接法蘭7，轉接法蘭7內部安裝有末端浮動綁線板17，末端浮動綁線板17上安裝有橡膠圈。橡膠圈與伺服關節10內部的中空軸11相對。
30.轉接法蘭7通過螺釘與，末端法蘭6固定連接，末端法蘭6即為手腕末端，如圖7和圖8所示，末端法蘭6的側面設置有網線接口組件8、io接口組件4和拖動按鈕接口組件5，這三個組件的位置可以根據需要進行互換調整。
31.網線接口組件8包括網線接口安裝板82、網線接口81和密封圈。與網線接口81連接的通信線纜依次穿過轉接法蘭7中的孔位、末端浮動綁線板17中的橡膠圈以及伺服關節10內部的中空軸11。連接網線接口81的通信線纜可以通過扎帶等方式固定在末端浮動綁線板上。網線接口81的通信線纜穿過伺服關節10後，被壓線板15固定在手腕結構件1上，後續線纜通過進線綁線板9後連通機器人上一個關節，實現機器人網線內部走線功能。
32.在網線接口組件8中，網線接口81直接與網線接口安裝板82連接，網線接口安裝板82與轉接法蘭7通過螺釘安裝，網線接口安裝板82和轉接法蘭7之間安裝有密封圈，通過螺釘鎖緊後達到密封效果。在後期維護升級過程中，接口位置或者形式需要變更時，可以直接
更改網線接口安裝板82即可，不需要對轉接法蘭7進行重新設計，從而降低後期維護升級的成本，方便多種接口的安裝。
33.io接口組件4包括io接口安裝板42、io接口41和密封圈。與io接口41連接的通信線纜依次穿過轉接法蘭7中的孔位、末端浮動綁線板17中的橡膠圈以及伺服關節10內部的中空軸11。連接網線接口81的通信線纜可以通過扎帶等方式固定在末端浮動綁線板上。通信線纜穿過伺服關節10後與末端電路板13連接，從而通過末端電路板13向機器人其他部分傳遞信息。
34.在io接口組件4中，io接口41直接與io接口安裝板42連接，io接口安裝板42與轉接法蘭7通過螺釘安裝，io接口安裝板42和轉接法蘭7之間安裝有密封圈，通過螺釘鎖緊後達到密封效果。在後期維護升級過程中，接口位置或者形式需要變更時，可以直接更改io接口安裝板42即可，不需要對轉接法蘭7進行重新設計，從而降低後期維護升級的成本，方便多種接口的安裝。
35.拖動按鈕組件包括按鈕安裝板52、按鈕51和密封圈。通過拖動按鈕組件可以實現對機器人的拖動示教等功能，按鈕組件的位置更利於人們右手對機器人進行操作。與按鈕安裝板52連接的通信線纜，依次穿過轉接法蘭7中的孔位、末端浮動綁線板17中的橡膠圈以及伺服關節10內部的中空軸11。連接按鈕51接口的通信線纜可以通過扎帶等方式固定在末端浮動綁線板上。通信線纜穿過伺服關節10後與末端電路板13連接，從而通過末端電路板13向機器人其他部分傳遞信息。
36.在拖動按鈕組件中，按鈕51接口直接與按鈕安裝板52連接，網線接口安裝板82與轉接法蘭7通過螺釘安裝，按鈕安裝板52和轉接法蘭7之間安裝有密封圈，通過螺釘鎖緊後達到密封效果。在後期維護升級過程中，接口位置或者形式需要變更時，可以直接更改網線接口81安裝板即可，不需要對轉接法蘭7進行重新設計，從而降低後期維護升級的成本，方便多種接口的安裝。
37.本發明緊湊型協作機器人手腕在手腕末端設置了三種能夠互換位置的功能組件，接口採用分體式設計，方便接口安裝和維護。手腕內部的伺服關節上設置有中空軸，可以方便網線在手腕內部安裝走線。本發明的手腕內部結構緊湊，配合上下設置的多個綁線板和壓線板，可以滿足手腕內部多條線纜規則排布的要求，從而減小手腕結構整體的尺寸。採用本發明的緊湊化的手腕結構設計，整體手腕的軸向尺寸可以控制在190mm以下，徑向尺寸控制在90mm以下。本發明設置有拖動按鈕組件，可以實現對機器人的拖動示教等功能。
38.雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。