CN108748255A - 机器人腕关节结构及码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人腕关节结构及码垛机器人，前者用于控制机器人腕关节末端执行器的夹具姿态，其包括动力输出盘和回转供气装置，动力输出盘具有输气通道，用于向机器人腕关节末端执行器输送气体；回转供气装置包括回转供气轴和压缩气源输入口，在回转供气轴的侧壁上开设有供气口，压缩气源输入口与供气口连接，在回转供气轴的内部设置有供气气路，供气气路的一端与供气口连通、供气气路的另一端与输气通道连通；或者具有前者。本发明能够为工业机器人末端执行器全圆周安全供气、供电，保证工业机器人末端执行器安全、紧凑，可减少维护成本，增加工业机器人的可靠性。

Description

机器人腕关节结构及码垛机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人腕关节结构及码垛机器人。

背景技术

在工业生产过程中，越来越多的工作场景需要使用到机器人进行作业，其中，码垛机器人使用广泛，码垛机器人腕关节用于控制末端执行器夹具姿态。

实际工业生产中使用的夹具的动力执行器，以气动执行元件为主，气动执行器的气源是压缩气体，所以需要从气泵中引入一根气管至末端腕关节，当腕关节运动时，气管会出现弯曲，同时控制电磁阀的I/O接口电线也会出现弯曲，这必然给气管的寿命及其控制电线的寿命带来影响，甚至有时出现程序失控，气管和电线缠绕，导致气管断裂和电线断的现象，给维护和实际工业生产带来巨大的效率损失。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种机器人腕关节结构及码垛机器人。

本发明能够为工业机器人末端执行器全圆周安全供气、供电，保证工业机器人末端执行器安全、紧凑，可减少维护成本，增加工业机器人的可靠性。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案。

本发明的第一技术方案为一种机器人腕关节结构，所述机器人腕关节结构用于控制机器人腕关节末端执行器的夹具姿态，其包括动力输出盘和回转供气装置。

所述动力输出盘具有输气通道，用于向所述机器人腕关节末端执行器输送气体；所述回转供气装置包括回转供气轴和压缩气源输入口，在所述回转供气轴的侧壁上开设有供气口，所述压缩气源输入口与所述供气口连接，在所述回转供气轴的内部设置有供气气路，所述供气气路的一端与所述供气口连通、所述供气气路的另一端与所述输气通道连通。

另外，第二技术方案的机器人腕关节结构，在第一技术方案的腕关节结构中，在所述压缩气源输入口与所述供气口之间设置有旋转密封圈。

另外，第三技术方案的机器人腕关节结构，在第一技术方案的腕关节结构中，所述机器人腕关节结构还包括回转供电装置，用于向所述机器人腕关节末端执行器提供电力。

所述回转供电装置为具有定子、转子和转子引线的供电滑环，所述定子与电源连接，所述转子固定设置于所述回转供气轴上，在所述回转供气轴的内部形成引线穿孔，所述转子引线的与所述转子连接的另一端穿过所述引线穿孔后与所述动力输出盘连接。

另外，第四技术方案的机器人腕关节结构，在第一至三中任一种技术方案的腕关节结构中，所述动力输出盘与所述回转供气轴为一体成型结构。

另外，第五技术方案的机器人腕关节结构，在第三技术方案的腕关节结构中，所述转子通过锁紧部件被锁紧于所述回转供气轴上。

另外，第六技术方案的机器人腕关节结构，在第五技术方案的腕关节结构中，所述锁紧部件为螺钉。

另外，第七技术方案的机器人腕关节结构，在第六技术方案的腕关节结构中，在所述转子上设置有沿所述转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在所述回转供气轴的顶部端面上设置有与所述第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，所述螺钉以依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔后被拧紧的方式将所述转子锁紧于所述回转供气轴上。

另外，第八技术方案的机器人腕关节结构，在第六技术方案的腕关节结构中，所述转子的轴向长度大于所述定子的轴向长度，沿所述转子的轴线方向，所述转子的一端的端面与所述定子的一端的端面平齐。

所述转子的直径大于所述回转供气轴的直径，在所述转子的另一端的周面上设置有沿平行于所述转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在所述回转供气轴的周面上设置有与所述第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，所述螺钉以依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔后被拧紧的方式将所述转子锁紧于所述回转供气轴上。

另外，第九技术方案的机器人腕关节结构，在第三技术方案的腕关节结构中，所述转子套设于所述回转供气轴的外部，且所述转子与所述回转供气轴之间为过盈连接。

另外，本发明的第十技术方案提供了一种码垛机器人，其具有第一至九中任一种技术方案所描述的机器人腕关节结构。

与现有技术相比，采用上述技术方案，本发明能产生如下有益效果。

在工业生产过程中，越来越多的工作场景需要使用到机器人进行作业，其中，码垛机器人使用广泛，码垛机器人腕关节用于控制末端执行器夹具姿态。

实际工业生产中使用的夹具的动力执行器，以气动执行元件为主，气动执行器的气源是压缩气体，所以需要从气泵中引入一根气管至末端腕关节，当腕关节运动时，气管会出现弯曲，同时控制电磁阀的I/O接口电线也会出现弯曲，这必然给气管的寿命及其控制电线的寿命带来影响，甚至有时出现程序失控，气管和电线缠绕，导致气管断裂和电线断的现象，给维护和实际工业生产带来巨大的效率损失。

相对于此，本发明提供了一种机器人腕关节结构及码垛机器人。

该机器人腕关节结构用于控制机器人腕关节末端执行器的夹具姿态，其包括动力输出盘和回转供气装置。

动力输出盘具有输气通道，用于向机器人腕关节末端执行器输送气体；回转供气装置包括回转供气轴和压缩气源输入口，在回转供气轴的侧壁上开设有供气口，压缩气源输入口与供气口连接，在回转供气轴的内部设置有供气气路，供气气路的一端与供气口连通、供气气路的另一端与输气通道连通。

该码垛机器人具有上述机器人腕关节结构。

机器人工作过程中，当腕关节全圆周旋转时，压缩气源可自压缩气源输入口经由供气口、供气气路到达动力输出盘，再由动力输出盘的输气通道向机器人腕关节末端执行器输送气体，以此代替外露的供气气管，避免气管缠绕弯曲，由此，可延长气管使用寿命。

本发明提供的机器人腕关节结构能够为工业机器人末端执行器全圆周安全供气、供电，保证工业机器人末端执行器安全、紧凑，可减少维护成本，增加工业机器人的可靠性。

本发明提供的码垛机器人具有上述机器人腕关节结构的全部优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是表示安装有本发明提供的机器人腕关节结构的机器人的腕关节剖视图。

附图标记：1-动力输出盘；2-回转供气装置；21-回转供气轴；211-引线穿孔；22-压缩气源输入口；3-旋转密封圈；4-回转供电装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

下面根据本发明提供的解耦型码垛机器人腕关节结构的整体结构，对其具体实施例进行说明。

图1是表示安装有本发明提供的机器人腕关节结构的机器人的腕关节剖视图。

如图1所示，本实施例提供了一种机器人腕关节结构。

该机器人腕关节结构用于控制机器人腕关节末端执行器的夹具姿态，其包括动力输出盘1和回转供气装置2。

其中，动力输出盘1具有输气通道，用于向机器人腕关节末端执行器输送气体；回转供气装置2包括回转供气轴21和压缩气源输入口22，在回转供气轴21的侧壁上开设有供气口，压缩气源输入口22与供气口连接；在回转供气轴21的内部设置有供气气路，供气气路的一端与供气口连通、供气气路的另一端与输气通道连通。

进一步地，在压缩气源输入口22与供气口之间设置有旋转密封圈3。

另外，该机器人腕关节结构还包括回转供电装置4，用于向机器人腕关节末端执行器提供电力。

具体而言，该回转供电装置4为具有定子、转子和转子引线的供电滑环，定子与电源连接，转子固定设置于回转供气轴21上，在回转供气轴21的内部形成引线穿孔211，转子引线的与转子连接的另一端穿过引线穿孔211后与动力输出盘1连接。

另外，动力输出盘1与回转供气轴21为一体成型结构。

另外，转子通过锁紧部件被锁紧于回转供气轴21上。

进一步地，该锁紧部件为螺钉。

更进一步地，在转子上设置有沿转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在回转供气轴21的顶部端面上设置有与第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，螺钉以依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔后被拧紧的方式将转子锁紧于回转供气轴21上。

另外，本发明还提供了一种码垛机器人，其具有上述机器人腕关节结构。

机器人工作过程中，当腕关节全圆周旋转时，压缩气源可自压缩气源输入口经由供气口、供气气路到达动力输出盘，再由动力输出盘的输气通道向机器人腕关节末端执行器输送气体，以此代替外露的供气气管，避免气管缠绕弯曲，由此，可延长气管使用寿命。

本发明提供的机器人腕关节结构能够为工业机器人末端执行器全圆周安全供气、供电，保证工业机器人末端执行器安全、紧凑，可减少维护成本，增加工业机器人的可靠性。

本发明提供的码垛机器人具有上述机器人腕关节结构的全部优点。

另外，在上述的具体实施方式中，通过在压缩气源输入口与供气口之间设置有旋转密封圈，从而，可利用旋转密封圈对压缩气源输入口进行密封，充分避免漏气。

另外，在上述的具体实施方式中，设置机器人腕关节结构还包括回转供电装置，用于向机器人腕关节末端执行器提供电力。

并进一步地设置回转供电装置为具有定子、转子和转子引线的供电滑环，定子与电源连接，转子固定设置于回转供气轴上，在回转供气轴的内部形成引线穿孔，转子引线的与转子连接的另一端穿过引线穿孔后与动力输出盘连接。

从而，可通过供电滑环对动力输出盘进行供电，其中，利用回转供气轴上的引线穿孔对转子引线进行保护，避免转子引线发生缠绕，提高机器人的运行可靠性。

另外，在上述的具体实施方式中，设置动力输出盘与回转供气轴为一体成型结构，从而，有利于机器人腕关节结构的紧凑性，提高机器人工作安全性，且易于组装、维护。

另外，在上述的实施方式中，对本发明提供的机器人腕关节结构及码垛机器人的具体结构进行了说明，但是不限于此。

例如，在上述的具体实施方式中，设置转子通过锁紧部件被锁紧于回转供气轴上，但是不限于此，也可以是，转子套设于回转供气轴的外部，且转子与回转供气轴之间为过盈连接，只要能够实现转子与回转供气轴之间稳固连接即可。

另外，在上述的具体实施方式中，在设置转子通过锁紧部件被锁紧于回转供气轴上的基础上，进一步地，设置锁紧部件为螺钉，但是不限于此，上述锁紧部件也可以不是螺钉，而是定位销等。

另外，在上述的实施方式中，在设置锁紧部件为螺钉的基础上，进一步地，在转子上设置有沿转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在回转供气轴的顶部端面上设置有与第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，螺钉以依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔后被拧紧的方式将转子锁紧于回转供气轴上。

但是不限于此，上述结构也可以替换为以下结构：

“转子的轴向长度大于定子的轴向长度，沿转子的轴线方向，转子的一端的端面与定子的一端的端面平齐，转子的直径大于回转供气轴的直径，在转子的另一端的周面上设置有沿平行于转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在回转供气轴的周面上设置有与第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，螺钉以依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔后被拧紧的方式将转子锁紧于回转供气轴上”。

或者替换为其他形式的转子通过螺钉被锁紧于回转供气轴上的结构。

另外，在上述的具体实施方式中，在压缩气源输入口与供气口之间设置有旋转密封圈，但是不限于此，也可以不设置上述的旋转密封圈，同样可通过压缩气源输入口向动力输出盘供气以实现机器人动作的功能，但是，按照具体实施方式中的结构，在压缩气源输入口与供气口之间设置有旋转密封圈，从而，可通过旋转密封圈对压缩气源输入口进行密封，充分避免气源外漏，保证机器人运行可靠性。

另外，在上述的具体实施方式中，机器人腕关节结构还包括回转供电装置，用于向机器人腕关节末端执行器提供电力。并且，进一步地，设置回转供电装置为具有定子、转子和转子引线的供电滑环，定子与电源连接，转子固定设置于回转供气轴上，在回转供气轴的内部形成引线穿孔，转子引线的与转子连接的另一端穿过引线穿孔后与动力输出盘连接。但是不限于此，也可以不设置上述的回转供电装置，而是使腕关节末端执行器直接与电源之间通过电线连接，电线露于外部，同样不影响本发明达到保护气管的功能，但是，明显地，按照具体实施方式的结构，进一步设置上述的回转供电装置，可在保护气管的基础上对电线进行保护，从而使该机器人腕关节结构能够实现为工业机器人末端执行器全圆周安全供气、供电的功能，同时避免气管、电线缠绕扭断，保证工业机器人末端执行器安全、紧凑，可减少维护成本，增加工业机器人的可靠性。

另外，在上述的具体实施方式中，设置动力输出盘与回转供气轴为一体成型结构，但是不限于此，动力输出盘与回转供气轴之间也可以通过可拆装的结构连接，例如，动力输出盘与回转供气轴之间通过螺栓连接等，但是，按照具体实施方式中的结构，设置动力输出盘与回转供气轴为一体成型结构，从而，有利于机器人腕关节结构的紧凑性，提高机器人工作安全性，且易于组装、维护。

另外，本发明的机器人腕关节结构及码垛机器人，可由上述实施方式的各种结构组合而成，同样能够发挥上述的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种机器人腕关节结构，用于控制机器人腕关节末端执行器的夹具姿态，其特征在于，

所述机器人腕关节结构包括动力输出盘和回转供气装置，

所述动力输出盘具有输气通道，用于向所述机器人腕关节末端执行器输送气体；

所述回转供气装置包括回转供气轴和压缩气源输入口，

在所述回转供气轴的侧壁上开设有供气口，所述压缩气源输入口与所述供气口连接，

在所述回转供气轴的内部设置有供气气路，所述供气气路的一端与所述供气口连通、所述供气气路的另一端与所述输气通道连通。

2.根据权利要求1所述的机器人腕关节结构，其特征在于，在所述压缩气源输入口与所述供气口之间设置有旋转密封圈。

3.根据权利要求1所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述机器人腕关节结构还包括回转供电装置，用于向所述机器人腕关节末端执行器提供电力，

所述回转供电装置为具有定子、转子和转子引线的供电滑环，

所述定子与电源连接，所述转子固定设置于所述回转供气轴上，

在所述回转供气轴的内部形成引线穿孔，所述转子引线的与所述转子连接的另一端穿过所述引线穿孔后与所述动力输出盘连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述动力输出盘与所述回转供气轴为一体成型结构。

5.根据权利要求3所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述转子通过锁紧部件被锁紧于所述回转供气轴上。

6.根据权利要求5所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述锁紧部件为螺钉。

7.根据权利要求6所述的机器人腕关节结构，其特征在于，在所述转子上设置有沿所述转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在所述回转供气轴的顶部端面上设置有与所述第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，

所述螺钉以依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔后被拧紧的方式将所述转子锁紧于所述回转供气轴上。

8.根据权利要求6所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述转子的轴向长度大于所述定子的轴向长度，沿所述转子的轴线方向，所述转子的一端的端面与所述定子的一端的端面平齐，

所述转子的直径大于所述回转供气轴的直径，

在所述转子的另一端的周面上设置有沿平行于所述转子的轴线方向延伸的第一螺纹孔，在所述回转供气轴的周面上设置有与所述第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，

所述螺钉以依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔后被拧紧的方式将所述转子锁紧于所述回转供气轴上。

9.根据权利要求3所述的机器人腕关节结构，其特征在于，所述转子套设于所述回转供气轴的外部，且所述转子与所述回转供气轴之间为过盈连接。

10.一种码垛机器人，其特征在于，具有权利要求1至9中任一项所述的机器人腕关节结构。