CN114473474B - 用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器及*** - Google Patents

Abstract

本发明属于螺栓自动化装配技术领域，具体涉及一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器及***，旨在实现全自动化螺栓侧面拆装并且消除螺栓拧紧过程中的产生反力矩；其中，机器人末端执行器用于对靶标螺栓进行装配，包括用于螺栓的侧面旋拧的旋拧装置、用于与靶标基座固定以消除旋拧力矩的夹紧装置、用于承载夹紧装置的承载板以及用于调节旋拧装置高度的调节装置；旋拧装置包括第一驱动组件、C形旋拧轴和可变宽度旋拧组件，可实现从螺栓侧面以任意角度进入进行旋拧；夹紧装置包括第三驱动组件、固定抱紧组件、第一活动抱紧组件和第二活动抱紧组件；通过本发明可实现螺栓的高效侧面拆装和拧紧反力矩的消除，大大拓宽自动化旋拧螺栓的应用场景。

Description

用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器及***

技术领域

本发明属于螺栓自动化装配技术领域，具体涉及一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器及***。

背景技术

螺栓连接用于各行各业，在生产生活中起着极为重要的作用。实现螺栓的自动化拆装可极大地提高生产效率。目前，使用机器人末端搭载成熟的电动扳手，以实现螺栓的自动锁付，已经被广泛的使用。

目前已有的电动扳手，绝大多数都是沿着螺栓的轴线自上而下进入，其驱动轴轴线与螺栓轴线基本重合，通过驱动轴直接驱动螺栓旋转。然而，对于一些在特殊场合使用的螺栓，往往难以使用从轴线进入的方式直接驱动其旋转，如五百米口径球面射电望远镜（FAST）的靶标螺栓，其为双头螺栓，上下螺纹部分都连接有工件，且靶标螺栓安装在固定的圆柱形靶标基座上，只能从螺栓中间、以侧面进入的方式驱动螺栓平口旋转，目前已有的电动扳手无法实现从侧面驱动螺栓旋转的功能。

合格的螺栓装配应达到所要求的拧紧力矩。使用机器人进行螺栓锁付时，其最终拧紧力矩的反力矩会通过机器人本体传递到机器人基座。若机器人基座无法较好的被固定，如搭载电动扳手的机械臂位于移动机器人、水下机器人或者空间站，会引起机器人本体发生位移甚至倾倒。因此，机器人在拧紧螺栓的过程中，其产生的反力矩是否能够被消除十分重要。目前很少有能够消除螺栓装配过程中的反力矩的装置。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了实现全自动化螺栓侧面拆装并且消除螺栓拧紧过程中的产生反力矩，本发明提供了一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器及***。

本发明的第一方面公开了一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，用于对靶标螺栓进行装配，其中靶标螺栓装设于靶标基座，包括：旋拧装置，用于螺栓的侧面旋拧；所述旋拧装置包括第一驱动组件、C形旋拧轴和可变宽度旋拧组件，所述C形旋拧轴的顶部与所述第一驱动组件的动力输出端连接；所述可变宽度旋拧组件包括第二驱动组件、第一夹紧组件和第二夹紧组件，所述第二驱动组件与所述C形旋拧轴连接。

所述第二驱动组件用于驱动所述第一夹紧组件、所述第二夹紧组件相对运动以夹紧靶标螺栓或者驱动所述第一夹紧组件、所述第二夹紧组件相背运动以松开靶标螺栓；所述C形旋拧轴在所述第一驱动组件的驱动下带动所述可变宽度旋拧组件旋转以旋紧或旋松靶标螺栓。

夹紧装置，用于与靶标基座固定，以消除旋拧力矩。

所述夹紧装置包括第三驱动组件、固定抱紧组件、第一活动抱紧组件和第二活动抱紧组件，所述固定抱紧组件用于与靶标基座的主侧部抵紧；所述第一活动抱紧组件、所述第二活动抱紧组件在所述第三驱动组件的驱动下相对运动抱紧靶标基座的第一侧部、第二侧部，或者在所述第三驱动组件的驱动下相背运动松开靶标基座；所述主侧部、所述第一侧部与所述第二侧部构成锐角三角形。

承载板，用于承载所述夹紧装置。

调节装置，设置于所述承载板的上方，并承载所述旋拧装置；所述调节装置用于调节所述旋拧装置的高度，并限制所述旋拧装置与所述夹紧装置在水平方向的相对位置。

在一些优选实施例中，所述第一驱动组件包括第一驱动装置、第一驱动轮、减速轮组和第二驱动轮，所述第一驱动轮与所述第一驱动装置的动力输出端固连。

所述减速轮组与所述第一驱动轮啮合传动；所述第二驱动轮与所述减速轮组啮合传动；所述C形旋拧轴的顶部设置有凸起轴，所述凸起轴的顶部与所述第二驱动轮固定连接。

所述第二驱动轮与所述C形旋拧轴的顶部之间设置有顶板和限位构件，所述顶板的一侧固设于所述第一驱动装置的壳体外侧；所述限位构件包括安装套筒、以及设置于所述安装套筒内部的轴系组件，所述轴系组件设置于所述凸起轴的外侧，所述轴系组件的顶部与所述第二驱动轮的底部滚动设置，所述轴系组件的底部与所述C形旋拧轴的顶部滚动设置。

所述顶板的悬臂端开设有通孔；所述安装套筒贯穿所述通孔悬伸至所述C形旋拧轴的顶部设置。

在一些优选实施例中，所述第二驱动组件包括第二驱动装置、传动组件和推动连杆，所述传动组件的动力输入端与所述第二驱动装置的动力输出端固连。

所述推动连杆上开设有第一滑孔、第二滑孔、第三滑孔和限位孔，所述第一滑孔设置于所述推动连杆的一端，所述第三滑孔设置于所述推动连杆的另一端；所述第二滑孔设置于所述限位孔与所述第一滑孔之间；所述第二滑孔与所述第三滑孔相对于所述限位孔对称设置；所述第二滑孔、所述第三滑孔与所述限位孔所处的连杆段为直线段。

所述传动组件的动力输出端设置有贯穿所述第一滑孔的第一凸起；所述第一夹紧组件的动力输入端设置有贯穿所述第二滑孔的第二凸起；所述第二夹紧组件的动力输入端设置有贯穿所述第三滑孔的第三凸起。

所述C形旋拧轴的底部还固设有用于承载所述推动连杆的支撑支架，所述支撑支架悬伸设置，并且所述支撑支架的悬伸端设置有与所述限位孔匹配的限位轴。

在一些优选实施例中，所述C形旋拧轴竖直设置，所述C形旋拧轴包括竖直段、第一悬臂段、第二悬臂段；所述凸起轴固设于第一悬臂段的顶部。

所述第二悬臂段为板状结构，所述板状结构远离所述竖直段的一端设置有第一悬伸结构、第二悬伸结构，所述第一悬伸结构与所述第二悬伸结构平行设置，并且所述第一悬伸结构与所述竖直段垂直设置。

所述第一悬伸结构开设有第一导轨限位孔；所述第二悬伸结构开设有第二导轨限位孔。

所述第一夹紧组件包括第一连杆、第一滑动导轨组件和第一旋拧件；所述第一连杆包括构成L型结构的第一连杆段和第二连杆段，所述第二凸起固设于所述第一连杆段的一端；所述第一连杆段设置于所述C形旋拧轴的底部；所述第二连杆段固设于所述第一连杆段的另一端，并且所述第二连杆段的高度大于所述第一连杆段的高度。

所述第一滑动导轨组件的一端与所述第二连杆段固连，另一端贯穿所述第一导轨限位孔与所述第一旋拧件固定连接。

所述第一滑动导轨组件的纵向轴线与所述第一连杆段的轴向轴线平行设置；所述第一旋拧件与靶标螺栓的一侧旋拧平面匹配设置。

所述第二夹紧组件包括第二连杆、第二滑动导轨组件和第二旋拧件，所述第二连杆包括水平连杆段和竖直连杆段，所述第三凸起固设于所述水平连杆段的一端；所述第二滑动导轨组件的一端与所述竖直连杆段固连接，另一端贯穿所述第二导轨限位孔与所述第二旋拧件固定连接；所述第二旋拧件与靶标螺栓的另一侧旋拧平面匹配设置。

在一些优选实施例中，所述第一滑动导轨组件包括两个平行设置的第一滑动导轨，第一导轨限位孔为两个；所述第二滑动导轨组件包括两个平行设置的第二滑动导轨，第二导轨限位孔为两个。

所述第二旋拧件与所述第一旋拧件等高设置。

在一些优选实施例中，所述传动组件包括驱动联轴器、螺杆和推动螺母，所述驱动联轴器固设于所述第二驱动装置的动力输出端。

所述螺杆设置于所述驱动联轴器的外侧。

所述推动螺母包括L型支架，所述L型支架的竖直端开设有与所述螺杆匹配的螺纹孔；所述第一凸起固设于所述L型支架的水平端。

所述第二驱动装置通过第二驱动装置支架与所述C形旋拧轴的外侧固连。

所述螺杆通过螺杆支架与所述C形旋拧轴的外侧固连。

所述螺杆远离所述驱动联轴器的一端穿过所述螺纹孔与所述螺杆支架上设置有轴承组件匹配设置。

在一些优选实施例中，所述第三驱动组件包括第三驱动装置、主传动组件、第一子传动组件和第二子传动组件；所述第三驱动装置固设于所述承载板。

所述主传动组件包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆设置于所述第三驱动装置的动力输出端；所述蜗轮与所述蜗杆啮合传动设置；所述蜗轮装设于所述承载板。

所述蜗轮上设置有第一传动凸起轴和第二传动凸起轴，所述第一传动凸起轴的轴心与所述第二传动凸起轴的轴心的连线过所述蜗轮的转动轴心。

所述第一子传动组件包括第一子传动杆、第二子传动杆、第三子传动杆和第一子活动抱紧件，所述第一子传动杆的一端与所述第一传动凸起轴铰接；所述第二子传动杆与所述第一子传动杆的另一端铰接；所述第三子传动杆与所述第二子传动杆远离所述第一子传动杆的一端滑动连接；所述第一子活动抱紧件与所述第三子传动杆的悬臂端铰接；所述第三子传动杆与所述承载板铰接。

所述第二子传动组件包括第四子传动杆、第五子传动杆、第六子传动杆和第二子活动抱紧件，所述第四子传动杆的一端与所述第二传动凸起轴铰接；所述第五子传动杆与所述第四子传动杆的另一端铰接；所述第六子传动杆与所述第五子传动杆远离所述第四子传动杆的一端滑动连接；所述第二子活动抱紧件与所述第六子传动杆的悬臂端铰接；所述第六子传动杆与所述承载板铰接。

所述固定抱紧组件装设于所述承载板。

在一些优选实施例中，所述第三驱动组件还包括对称设置的第一直线滑槽、第二直线滑槽，所述第一直线滑槽、所述第二直线滑槽均与所述承载板固连。

所述第一直线滑槽开设有与所述第二子传动杆匹配的第一贯穿孔；所述第二直线滑槽开设有与所述第五子传动杆匹配的第二贯穿孔。

所述第一子活动抱紧件的作用面、所述第二子活动抱紧件的作用面、所述固定抱紧组件的作用面与靶标基座的外侧匹配设置。

在一些优选实施例中，所述调节装置包括第四驱动组件和顶板拓展板，所述顶板拓展板设置于所述承载板的上方。

所述第四驱动组件为N组，N组所述第四驱动组件设置于所述顶板拓展板与所述承载板之间。

所述第四驱动组件包括第四驱动装置和升降传动组件，所述第四驱动装置设置于所述承载板，所述升降传动组件设置于所述第四驱动装置的动力输出端。

所述升降传动组件的悬伸端与所述顶板拓展板连接。

在工作状态下，N个所述升降传动组件在N个所述第四驱动装置的驱动下旋转，以带动所述顶板拓展板上升或下降。

本发明的第二方面公开了一种用于螺栓侧面装配的***，该***包括总控中心和机械臂，所述机械臂与所述总控中心信号连接；所述机械臂上装设有所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器；所述总控中心通过所述机械臂控制所述用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器的运动，以进行侧面螺栓的自动化装配；所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第三驱动装置、所述第四驱动装置均与所述总控中心信号连接。

本发明的有益效果为：本发明公开的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，通过齿轮多级减速驱动C形旋拧轴，不仅实现了侧面旋拧操作，并且旋拧力矩非常巨大。通过可变宽度的旋拧口，该机器人末端执行器在螺栓的侧面、以任意方向进入并退出，大大提高了操作的灵活性；夹紧装置的设置，可消除拧紧螺栓过程中产生的反力矩，拓宽了使用场景，在机械臂无法被很好的固定的情况下也能使用；通过调节装置的设置，可主动适应旋转过程中产生的竖直方向的位移，不需要外部机械臂末端通过控制的方法适应，相比于一般的旋拧工具降低了对外部机械臂的控制要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明中的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器的一种具体实施例的立体结构示意图。

图2是图1中的旋拧装置的一种具体实施例的结构示意图。

图3是图2中的C形旋拧轴的结构示意图。

图4是图2中的限位构件的一种具体实施例的结构示意图。

图5是图2中的可变宽度旋拧组件的一种具体实施例的立体结构示意图。

图6是图5中的第一夹紧组件的一种具体实施例的结构示意图。

图7是图5中的第二夹紧组件的一种具体实施例的结构示意图。

图8是图3中的可变宽度旋拧组件的一种具体实施例的原理示意图。

图9是图1中的夹紧装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

图10中图1中的调节装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

附图标记说明：10、靶标，11、靶标螺栓，12、靶标基座；20、旋拧装置，21、第一驱动装置，22、第一驱动轮，23、第一减速轮，24、第二减速轮，25、第二驱动轮，26、顶板，26a、顶板扩展板，27、C形旋拧轴，271、推力轴承，272、安装套筒，273a、上深沟球轴承，273b、下深沟球轴套，274、限位套筒，28、减速轮固定轴系；30、可变宽度旋拧组件，31、第二驱动装置，32、第二驱动装置支架，32a、螺杆支架，33，驱动联轴器，34、螺杆，35、推动螺母，35a、滑动销，36、推动连杆，37、第一连杆，371、第一滑动导轨，372、第一旋拧件，38、支撑支架，39、第二连杆，391、第二滑动导轨，392、第二旋拧件；40、夹紧装置，41、第三驱动装置，41a、第三驱动装置支架，41b、蜗杆支架，42a、蜗杆，42b、蜗轮，43、第一子传动杆，44、第一直线滑槽，45、第二子传动杆，46、第三子传动杆，47、第三子传动杆铰链，48、第一子活动抱紧件，49、固定抱紧块，491、承载板；50、调节装置，51、驱动丝杠，52、驱动螺母，53、直线轴承，54、滑轨，55、支撑推力轴承，56、丝杠支架，57、第四驱动装置；60、机械接口。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面公开了一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，用于对靶标螺栓进行装配，其中靶标螺栓装设于靶标基座，包括：旋拧装置，用于螺栓的侧面旋拧；旋拧装置包括第一驱动组件、C形旋拧轴和可变宽度旋拧组件，C形旋拧轴的顶部与第一驱动组件的动力输出端连接；可变宽度旋拧组件包括第二驱动组件、第一夹紧组件和第二夹紧组件，第二驱动组件与C形旋拧轴连接；第二驱动组件用于驱动第一夹紧组件、第二夹紧组件相对运动以夹紧靶标螺栓或者驱动第一夹紧组件、第二夹紧组件相背运动以松开靶标螺栓；C形旋拧轴在第一驱动组件的驱动下带动可变宽度旋拧组件旋转以旋紧或旋松靶标螺栓。

夹紧装置，用于与靶标基座固定，以消除旋拧力矩；夹紧装置包括第三驱动组件、固定抱紧组件、第一活动抱紧组件和第二活动抱紧组件，固定抱紧组件用于与靶标基座的主侧部抵紧；第一活动抱紧组件、第二活动抱紧组件在第三驱动组件的驱动下相对运动抱紧靶标基座的第一侧部、第二侧部，或者在第三驱动组件的驱动下相背运动松开靶标基座；主侧部、第一侧部与第二侧部构成锐角三角形。

承载板，用于承载夹紧装置；调节装置，设置于承载板的上方，并承载旋拧装置；调节装置用于调节旋拧装置的高度，并限制所述旋拧装置与所述夹紧装置在水平方向的相对位置。

本发明通过旋拧装置的设置，在保证侧面旋拧操作的基础上，不仅可以实现不同量级的旋拧力矩，还可以在螺栓的侧面、以任意方向进入并退出，大大提高了操作的灵活性；通过夹紧装置的设置，消除了拧紧螺栓过程中产生的反力矩，拓宽了使用场景，在机械臂无法被很好的固定的情况下也能使用；通过调节装置的设置，可主动适应旋转过程中产生的竖直方向的位移，不需要外部机械臂末端通过控制的方法适应，相比于一般的旋拧工具降低了对外部机械臂的控制要求。

以下参照附图结合实施例进一步说明本发明。

参照附图1至附图10，本发明的第一方面公开了一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，用于对靶标螺栓11进行装配，其中靶标螺栓装设于靶标基座，在本实施例中，以靶标螺栓为例进行详细说明，五百米口径球面射电望远镜的靶标10通过靶标螺栓安装在固定的圆柱形靶标基座上，由于其安装位置限制，靶标螺栓的拆装只能从螺栓的中间，并且以侧面进入的方式进行靶标螺栓的平口部作业；具体地，用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器包括旋拧装置20、夹紧装置40、承载板491和调节装置50，其中，旋拧装置装设于调节装置的顶部；旋拧装置用于螺栓的侧面旋拧；夹紧装置用于与靶标基座12固定，以消除旋拧力矩；调节装置设置于承载板的上方，并承载旋拧装置；调节装置用于调节旋拧装置的高度，以进行旋拧装置与待旋拧的螺栓之间的空间位姿；承载板，用于承载夹紧装置。

具体地，旋拧装置包括第一驱动组件、C形旋拧轴27和可变宽度旋拧组件30，C形旋拧轴的顶部与第一驱动组件的动力输出端连接。具体地，第一驱动组件包括第一驱动装置21、第一驱动轮22、减速轮组和第二驱动轮25，第一驱动轮与第一驱动装置的动力输出端固连；减速轮组与第一驱动轮啮合传动；第二驱动轮与减速轮组啮合传动。

其中，C形旋拧轴的顶部设置有凸起轴，凸起轴的顶部与第二驱动轮固定连接。

第二驱动轮与C形旋拧轴的顶部之间设置有顶板26和限位构件，顶板的一侧固设于第一驱动装置的壳体外侧。

限位构件包括安装套筒272、以及设置于安装套筒内部的轴系组件，轴系组件设置于凸起轴的外侧，以承载第二驱动轮，轴系组件的顶部与第二驱动轮的底部滚动设置，轴系组件的底部与C形旋拧轴的顶部滚动设置，即通过轴系组件的设置实现顶板与C形旋拧轴的铰接设置；顶板的悬臂端开设有通孔；安装套筒贯穿通孔悬伸至C形旋拧轴的顶部设置。

具体参照附图4，轴系组件包括从上至下依次的推力轴承271、上深沟球轴承273a、限位套筒274和下深沟球轴承273b；推力轴承的顶部与第二驱动轮的底部滚动设置；下深沟球轴承的底部与C形旋拧轴的顶部滚动设置。

优选地，减速轮组包括第一减速轮23和第二减速轮24，第一减速轮与第一驱动轮啮合传动，第二减速轮与第二驱动轮啮合传动；第二减速轮与第一减速轮同轴设置，并且第二减速轮的外径小于第一减速轮的外径。

进一步地，减速轮组通过减速轮固定轴系28设置于顶板上。

其中，可变宽度旋拧组件包括第二驱动组件、第一夹紧组件和第二夹紧组件，第二驱动组件与C形旋拧轴连接；第二驱动组件用于驱动第一夹紧组件、第二夹紧组件相对运动以夹紧靶标螺栓或者驱动第一夹紧组件、第二夹紧组件相背运动以松开靶标螺栓；C形旋拧轴在第一驱动组件的驱动下带动可变宽度旋拧组件旋转以旋紧或旋松靶标螺栓。

优选地，第二驱动组件包括第二驱动装置31、传动组件和推动连杆36，传动组件的动力输入端与第二驱动装置的动力输出端固连。

具体地，参照附图5至附图8，推动连杆上开设有第一滑孔、第二滑孔、第三滑孔和限位孔，第一滑孔设置于推动连杆的一端，第三滑孔设置于推动连杆的另一端；第二滑孔设置于限位孔与第一滑孔之间；第二滑孔与第三滑孔相对于限位孔对称设置；第二滑孔、第三滑孔与限位孔所处的连杆段为直线段。

传动组件的动力输出端设置有贯穿第一滑孔的第一凸起（即滑动销35a）；第一夹紧组件的动力输入端设置有贯穿第二滑孔的第二凸起；第二夹紧组件的动力输入端设置有贯穿第三滑孔的第三凸起。

其中，C形旋拧轴的底部还固设有用于承载推动连杆的支撑支架38，支撑支架悬伸设置，并且支撑支架的悬伸端设置有与限位孔匹配的限位轴。

具体地，C形旋拧轴竖直设置，C形旋拧轴包括竖直段、第一悬臂段、第二悬臂段；第一悬臂段、第二悬臂段均水平设置；竖直段为镂空设置的框架结构，以减少质量，降低转动惯量，提高旋拧的精度；第一悬臂段设置于上部，凸起轴固设于第一悬臂段的顶部；凸起轴与竖直段之间的第一悬臂段的区域镂空设置。

第二悬臂段为板状结构，板状结构远离竖直段的一端设置有第一悬伸结构、第二悬伸结构，第一悬伸结构与第二悬伸结构平行设置，并且第一悬伸结构与竖直段垂直设置；第一悬伸结构开设有第一导轨限位孔；第二悬伸结构开设有第二导轨限位孔。

第一夹紧组件包括第一连杆37、第一滑动导轨组件和第一旋拧件372；第一连杆包括构成L型结构的第一连杆段和第二连杆段，第二凸起固设于第一连杆段的一端；第一连杆段设置于C形旋拧轴的底部；第二连杆段固设于第一连杆段的另一端，并且第二连杆段的高度大于第一连杆段的高度，在本实施例中，第二连杆段的底面与第一连杆段的顶面齐平，顶面与第二悬臂段的顶面齐平。

第一滑动导轨组件的一端与第二连杆段固连，另一端贯穿第一导轨限位孔与第一旋拧件固定连接。

优选地，第一滑动导轨组件的纵向轴线与第一连杆段的轴向轴线平行设置；第一旋拧件与靶标螺栓的一侧旋拧平面匹配设置。

第二夹紧组件包括第二连杆39、第二滑动导轨组件和第二旋拧件392，第二连杆包括水平连杆段和竖直连杆段，第三凸起固设于水平连杆段的一端；第二滑动导轨组件的一端与竖直连杆段固连接，另一端贯穿第二导轨限位孔与第二旋拧件固定连接；第二旋拧件与靶标螺栓的另一侧旋拧平面匹配设置。

进一步地，第一滑动导轨组件包括两个平行设置的第一滑动导轨371，第一导轨限位孔为两个；第二滑动导轨组件包括两个平行设置的第二滑动导轨391，第二导轨限位孔为两个；第二旋拧件与第一旋拧件等高设置。

具体地，传动组件包括驱动联轴器33、螺杆34和推动螺母35，驱动联轴器固设于第二驱动装置的动力输出端；螺杆设置于驱动联轴器的外侧；推动螺母包括L型支架，L型支架的竖直端开设有与螺杆匹配的螺纹孔；第一凸起固设于L型支架的水平端。

进一步地，第二驱动装置通过第二驱动装置支架32与C形旋拧轴的外侧固连；螺杆通过螺杆支架32a与C形旋拧轴的外侧固连；螺杆远离驱动联轴器的一端穿过螺纹孔与螺杆支架上设置有轴承组件匹配设置。

进一步地，参照附图9，夹紧装置（即本实施中用于与靶标基座固定的抱紧装置）包括第三驱动组件、固定抱紧组件、第一活动抱紧组件和第二活动抱紧组件，固定抱紧组件用于与靶标基座的主侧部抵紧；第一活动抱紧组件、第二活动抱紧组件在第三驱动组件的驱动下相对运动抱紧靶标基座的第一侧部、第二侧部，或者在第三驱动组件的驱动下相背运动松开靶标基座；主侧部、第一侧部与第二侧部构成锐角三角形。

进一步地，主侧部所作用的圆弧段的中心点切面为第一垂面，过靶标基座中心的与第一垂面平行的垂面为第二垂面，主侧部位于第一垂面与第二垂面之间。

具体地，第三驱动组件包括第三驱动装置41、主传动组件、第一子传动组件和第二子传动组件；第三驱动装置通过第三驱动装置支架41a固设于承载板；第一子传动组件、第二子传动组件在第三驱动装置的控制下相对运动以夹紧靶标基座，或者相背运动松开靶标基座。

其中，主传动组件包括蜗杆42a和蜗轮42b，蜗杆设置于第三驱动装置的动力输出端；蜗轮与蜗杆啮合传动设置；蜗轮装设于承载板。进一步地，蜗杆通过蜗杆支架41b设置，蜗杆的一端与第三驱动装置的动力输出段固定连接，另一端悬伸至蜗杆支架的轴承孔，并与蜗杆支架铰接。

蜗轮上设置有第一传动凸起轴和第二传动凸起轴，第一传动凸起轴的轴心与第二传动凸起轴的轴心的连线过蜗轮的转动轴心，保证第三驱动装置通过主传动组件对第一子传动组件、第二子传动组件的控制为同步控制。

其中，第一子传动组件包括第一子传动杆43、第二子传动杆45、第三子传动杆46和第一子活动抱紧件48，第一子传动杆的一端与第一传动凸起轴铰接；第二子传动杆与第一子传动杆的另一端铰接；第三子传动杆与第二子传动杆远离第一子传动杆的一端滑动连接；第一子活动抱紧件与第三子传动杆的悬臂端铰接；第三子传动杆与承载板铰接。

在本实施例中，第二子传动杆远离第一子传动杆的一端设置有凸起销轴，第三子传动杆上设置有对凸起销轴滑动限位的腰型槽，保证第三子传动杆与第二子传动杆的滑动连接。

第三子传动杆包括直线杆段和L型杆段，L型杆段的竖直段与直线杆段的端部固定连接，L型杆段的水平段与第一子活动抱紧件铰接。其中，腰型槽设置于直线杆段远离L型杆段的端部；直线杆段通过第三子传动杆铰链47与承载板连接，第三子传动杆铰链既能承载直线杆段，又不影响直线杆段的运动。通过第三子传动杆的设置，既能实现连杆传动，又能实现相对于承载板空间位置的错位设置，保证承载板对第三子传动杆的运动轨迹不干涉。

进一步地，第三子传动杆铰链设置于直线杆段靠近L型杆段的一端。

在本实施例中，固定抱紧组件为固定抱紧块49；固定抱紧块的一端与承载板固定连接，另一端悬伸设置，以与靶标基座的圆柱面抱紧。

第二子传动组件包括第四子传动杆、第五子传动杆、第六子传动杆和第二子活动抱紧件，所述第四子传动杆的一端与所述第二传动凸起轴铰接；所述第五子传动杆与所述第四子传动杆的另一端铰接；所述第六子传动杆与所述第五子传动杆远离所述第四子传动杆的一端滑动连接；所述第二子活动抱紧件与所述第六子传动杆的悬臂端铰接；第六子传动杆与承载板铰接。

优选地，第二子传动组件的具体结构、连接关系与第一子传动组件的具体结构、连接关系相同设置。

优选地，第二子传动组件与第一子传动组件对称设置。

进一步地，第三驱动组件还包括对称设置的第一直线滑槽44、第二直线滑槽，第一直线滑槽、第二直线滑槽均与承载板固连；第一直线滑槽开设有与第二子传动杆匹配的第一贯穿孔；第二直线滑槽开设有与第五子传动杆匹配的第二贯穿孔。

第一子活动抱紧件的作用面、所述第二子活动抱紧件的作用面、所述固定抱紧组件的作用面与靶标基座的外侧匹配设置。

在实现抱紧靶标基座的过程中，第三驱动装置旋转带动蜗杆转动，进而带动蜗轮转动，蜗轮的转动通过第一子传动杆、第四子传动杆分别带动第二子传动杆、第五子传动杆在承载板上同时向内或者向外滑动。

在第一子传动组件中，第二子传动杆的滑动通过第三子传动杆设置腰型槽带动第三子传动杆绕承载板上的铰链转动；在第二子传动组件中，第五子传动杆的滑动通过第六子传动杆设置腰型槽带动第六子传动杆绕承载板上的铰链转动；进而实现第一子活动抱紧件、第二子活动抱紧件的开合，最终活动抱紧块和固定抱紧块共同将靶标基座抱紧；在本实施例中，第一子活动抱紧件、第二子活动抱紧件均为活动抱紧块。

进一步地，参照附图10，调节装置包括第四驱动组件和顶板拓展板26a，顶板拓展板设置于承载板的上方；顶板拓展板用于承载顶板，即用于承载旋拧装置。调节装置的设置，主动调节在旋拧过程中装置间在竖直方向的距离变化，并用于限制旋拧装置与夹紧装置在水平方向的相对位置。

第四驱动组件为N组，N组第四驱动组件设置于顶板拓展板与承载板之间；

。

具体地，第四驱动组件包括第四驱动装置57和升降传动组件，第四驱动装置设置于承载板，升降传动组件设置于第四驱动装置的动力输出端；升降传动组件的悬伸端与顶板拓展板连接；在工作状态下，N个升降传动组件在N个第四驱动装置的驱动下旋转，以带动顶板拓展板上升或下降。

其中，升降传动组件包括驱动丝杠51、驱动螺母52、支撑推力轴承55和丝杠支架56，驱动丝杠通过丝杠支架和支撑推力轴承装设于承载板，即通过丝杠支架和支撑推力轴承承载轴向的向下的压力；丝杠支架固定在承载板上。

驱动丝杠的一端与第四驱动装置的动力输出端固定连接，另一端通过驱动螺母与顶板拓展板连接，驱动螺母与驱动丝杠螺纹连接，驱动螺母固定设置于顶板拓展板。当多个第四驱动装置通过驱动螺母同时产生直线运动时，可调节顶板拓展板与顶板在竖直方向上距离。

进一步地，调节装置还包括多个水平限位装置；其中，水平限位装置包括直线轴承53和滑轨54。顶板拓展板上开有多个通孔，以供多个直线轴承穿过对应的通孔固定在顶板扩展板上；滑轨的底部固定在承载板上，中部与直线轴承分别一一套设，以进一步提高顶板和承载板在水平方向上的限位能力，多根导轨可传递更大的扭矩。

N组第四驱动组件相对于顶板拓展板的中轴线对称设置；多个水平限位装置相对于顶板拓展板的中轴线对称设置。

在本实施例中，第四驱动组件为两组；水平限位装置为四组。

进一步地，承载板上还设置有机械接口60，机械接口穿过顶板拓展板，可与外部的机械臂固定连接。

需要说明的是，在本实施例中，相对运动为相迎运动，即面对面相互靠近运动。

本发明公开的方案旋拧装置的齿轮更小、数量更少，极大的减轻了结构重量；增加了可变宽度旋拧组件，当旋拧口宽度调整到最大时，末端执行器可从侧面以任意角度进入旋拧，同样地，旋拧完成后，可从任意角度退出，极大增加了操作的灵活性；夹紧装置的体积集中于靶标基座以上的空间，通过“下探”的方式进行抱紧，赋予了末端执行器在靶标基座的有限作业空间内的作业能力；旋拧装置和夹紧装置之间的高度调节由被动调节转为主动调节，在操作过程中旋拧口不需要完全夹紧靶标螺栓以提供夹紧力，因此旋拧口可以调整到比靶标螺栓稍宽一点的宽度，该宽度可以用于补偿旋拧口的旋拧中心与靶标螺栓的轴线之间可能存在的偏心误差，避免在末端执行器在旋拧过程中可能出现卡死的情况。

本发明的第二方面公开了一种用于螺栓侧面装配的***，该***包括总控中心和机械臂，机械臂与总控中心信号连接；机械臂上装设有所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器；总控中心通过机械臂控制用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器的运动，以进行侧面螺栓的自动化装配；第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置均与总控中心信号连接。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，用于对靶标螺栓进行装配，其中靶标螺栓装设于靶标基座，其特征在于，包括：

旋拧装置，用于螺栓的侧面旋拧；所述旋拧装置包括第一驱动组件、C形旋拧轴和可变宽度旋拧组件，所述C形旋拧轴的顶部与所述第一驱动组件的动力输出端连接；所述可变宽度旋拧组件包括第二驱动组件、第一夹紧组件和第二夹紧组件，所述第二驱动组件与所述C形旋拧轴连接；

所述第二驱动组件用于驱动所述第一夹紧组件、所述第二夹紧组件相对运动以夹紧靶标螺栓或者驱动所述第一夹紧组件、所述第二夹紧组件相背运动以松开靶标螺栓；所述C形旋拧轴在所述第一驱动组件的驱动下带动所述可变宽度旋拧组件旋转以旋紧或旋松靶标螺栓；

夹紧装置，用于与靶标基座固定，以消除旋拧力矩；

所述夹紧装置包括第三驱动组件、固定抱紧组件、第一活动抱紧组件和第二活动抱紧组件，所述固定抱紧组件用于与靶标基座的主侧部抵紧；所述第一活动抱紧组件、所述第二活动抱紧组件在所述第三驱动组件的驱动下相对运动抱紧靶标基座的第一侧部、第二侧部，或者在所述第三驱动组件的驱动下相背运动松开靶标基座；所述主侧部、所述第一侧部与所述第二侧部构成锐角三角形；

承载板，用于承载所述夹紧装置；

调节装置，设置于所述承载板的上方，并承载所述旋拧装置；所述调节装置用于调节所述旋拧装置的高度，并限制所述旋拧装置与所述夹紧装置在水平方向的相对位置；

所述第一驱动组件包括第一驱动装置、第一驱动轮、减速轮组和第二驱动轮，所述第一驱动轮与所述第一驱动装置的动力输出端固连；

所述减速轮组与所述第一驱动轮啮合传动；

所述第二驱动轮与所述减速轮组啮合传动；

所述C形旋拧轴的顶部设置有凸起轴，所述凸起轴的顶部与所述第二驱动轮固定连接；

所述第二驱动轮与所述C形旋拧轴的顶部之间设置有顶板和限位构件，所述顶板的一侧固设于所述第一驱动装置的壳体外侧；所述限位构件包括安装套筒、以及设置于所述安装套筒内部的轴系组件，所述轴系组件设置于所述凸起轴的外侧，所述轴系组件的顶部与所述第二驱动轮的底部滚动设置，所述轴系组件的底部与所述C形旋拧轴的顶部滚动设置；

所述顶板的悬臂端开设有通孔；所述安装套筒贯穿所述通孔悬伸至所述C形旋拧轴的顶部设置；

所述第二驱动组件包括第二驱动装置、传动组件和推动连杆，所述传动组件的动力输入端与所述第二驱动装置的动力输出端固连；

所述推动连杆上开设有第一滑孔、第二滑孔、第三滑孔和限位孔，所述第一滑孔设置于所述推动连杆的一端，所述第三滑孔设置于所述推动连杆的另一端；所述第二滑孔设置于所述限位孔与所述第一滑孔之间；所述第二滑孔与所述第三滑孔相对于所述限位孔对称设置；所述第二滑孔、所述第三滑孔与所述限位孔所处的连杆段为直线段；

所述传动组件的动力输出端设置有贯穿所述第一滑孔的第一凸起；

所述第一夹紧组件的动力输入端设置有贯穿所述第二滑孔的第二凸起；

所述第二夹紧组件的动力输入端设置有贯穿所述第三滑孔的第三凸起；

所述C形旋拧轴的底部还固设有用于承载所述推动连杆的支撑支架，所述支撑支架悬伸设置，并且所述支撑支架的悬伸端设置有与所述限位孔匹配的限位轴；

所述C形旋拧轴竖直设置，所述C形旋拧轴包括竖直段、第一悬臂段、第二悬臂段；所述凸起轴固设于第一悬臂段的顶部；

所述第二悬臂段为板状结构，所述板状结构远离所述竖直段的一端设置有第一悬伸结构、第二悬伸结构，所述第一悬伸结构与所述第二悬伸结构平行设置，并且所述第一悬伸结构与所述竖直段垂直设置；

所述第一悬伸结构开设有第一导轨限位孔；所述第二悬伸结构开设有第二导轨限位孔；

所述第一夹紧组件包括第一连杆、第一滑动导轨组件和第一旋拧件；所述第一连杆包括构成L型结构的第一连杆段和第二连杆段，所述第二凸起固设于所述第一连杆段的一端；所述第一连杆段设置于所述C形旋拧轴的底部；所述第二连杆段固设于所述第一连杆段的另一端，并且所述第二连杆段的高度大于所述第一连杆段的高度；

所述第一滑动导轨组件的一端与所述第二连杆段固连，另一端贯穿所述第一导轨限位孔与所述第一旋拧件固定连接；

所述第一滑动导轨组件的纵向轴线与所述第一连杆段的轴向轴线平行设置；所述第一旋拧件与靶标螺栓的一侧旋拧平面匹配设置；

所述第二夹紧组件包括第二连杆、第二滑动导轨组件和第二旋拧件，所述第二连杆包括水平连杆段和竖直连杆段，所述第三凸起固设于所述水平连杆段的一端；所述第二滑动导轨组件的一端与所述竖直连杆段固连接，另一端贯穿所述第二导轨限位孔与所述第二旋拧件固定连接；所述第二旋拧件与靶标螺栓的另一侧旋拧平面匹配设置。

2.根据权利要求1所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，其特征在于，所述第一滑动导轨组件包括两个平行设置的第一滑动导轨，第一导轨限位孔为两个；所述第二滑动导轨组件包括两个平行设置的第二滑动导轨，第二导轨限位孔为两个；

所述第二旋拧件与所述第一旋拧件等高设置。

3.根据权利要求2所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，其特征在于，所述传动组件包括驱动联轴器、螺杆和推动螺母，所述驱动联轴器固设于所述第二驱动装置的动力输出端；

所述螺杆设置于所述驱动联轴器的外侧；

所述推动螺母包括L型支架，所述L型支架的竖直端开设有与所述螺杆匹配的螺纹孔；所述第一凸起固设于所述L型支架的水平端；

所述第二驱动装置通过第二驱动装置支架与所述C形旋拧轴的外侧固连；

所述螺杆通过螺杆支架与所述C形旋拧轴的外侧固连；

所述螺杆远离所述驱动联轴器的一端穿过所述螺纹孔与所述螺杆支架上设置有轴承组件匹配设置。

4.根据权利要求3所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，其特征在于，所述第三驱动组件包括第三驱动装置、主传动组件、第一子传动组件和第二子传动组件；所述第三驱动装置固设于所述承载板；

所述主传动组件包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆设置于所述第三驱动装置的动力输出端；所述蜗轮与所述蜗杆啮合传动设置；所述蜗轮装设于所述承载板；

所述蜗轮上设置有第一传动凸起轴和第二传动凸起轴，所述第一传动凸起轴的轴心与所述第二传动凸起轴的轴心的连线过所述蜗轮的转动轴心；

所述第一子传动组件包括第一子传动杆、第二子传动杆、第三子传动杆和第一子活动抱紧件，所述第一子传动杆的一端与所述第一传动凸起轴铰接；所述第二子传动杆与所述第一子传动杆的另一端铰接；所述第三子传动杆与所述第二子传动杆远离所述第一子传动杆的一端滑动连接；所述第一子活动抱紧件与所述第三子传动杆的悬臂端铰接；所述第三子传动杆与所述承载板铰接；

所述第二子传动组件包括第四子传动杆、第五子传动杆、第六子传动杆和第二子活动抱紧件，所述第四子传动杆的一端与所述第二传动凸起轴铰接；所述第五子传动杆与所述第四子传动杆的另一端铰接；所述第六子传动杆与所述第五子传动杆远离所述第四子传动杆的一端滑动连接；所述第二子活动抱紧件与所述第六子传动杆的悬臂端铰接；所述第六子传动杆与所述承载板铰接；

所述固定抱紧组件装设于所述承载板。

5.根据权利要求4所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，其特征在于，所述第三驱动组件还包括对称设置的第一直线滑槽、第二直线滑槽，所述第一直线滑槽、所述第二直线滑槽均与所述承载板固连；

所述第一直线滑槽开设有与所述第二子传动杆匹配的第一贯穿孔；

所述第二直线滑槽开设有与所述第五子传动杆匹配的第二贯穿孔；

所述第一子活动抱紧件的作用面、所述第二子活动抱紧件的作用面、所述固定抱紧组件的作用面与靶标基座的外侧匹配设置。

6.根据权利要求5所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器，其特征在于，所述调节装置包括第四驱动组件和顶板拓展板，所述顶板拓展板设置于所述承载板的上方；

所述第四驱动组件为N组，N组所述第四驱动组件设置于所述顶板拓展板与所述承载板之间；

所述第四驱动组件包括第四驱动装置和升降传动组件，所述第四驱动装置设置于所述承载板，所述升降传动组件设置于所述第四驱动装置的动力输出端；

所述升降传动组件的悬伸端与所述顶板拓展板连接；

在工作状态下，N个所述升降传动组件在N个所述第四驱动装置的驱动下旋转，以带动所述顶板拓展板上升或下降。

7.一种用于螺栓侧面装配的***，其特征在于，该***包括总控中心和机械臂，所述机械臂与所述总控中心信号连接；

所述机械臂上装设有权利要求6所述的用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器；

所述总控中心通过所述机械臂控制所述用于螺栓侧面装配的机器人末端执行器的运动，以进行侧面螺栓的自动化装配；

所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第三驱动装置、所述第四驱动装置均与所述总控中心信号连接。

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