CN115194743A - 一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，包括固联支架、以及快换吸头，快换吸头靠近机器人本体一端的内部形成为收集仓、快换吸头远离机器人本体一端的内部形成为多余物通道；该装置还包括：与所述气道连通的气路管道，所述气路管道沿所述机器人本体的延伸方向延伸至所述机器人本体的前端，并与所述机器人本体前端的气源连通；所述快换吸头远离所述机器人本体一端为吸入口，多余物由所述吸入口吸入并经过所述气道进入所述收集仓。本发明的多余物吸除装置采用负压吸除原理用于清除狭小空间内形状不规则的轻小多余物，同时采用增压叶片和位于机器人末端的收集仓的设计保证了细长结构的气路管道多余物吸除与收集的工作能力。

Description

一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置

技术领域

本发明涉及蛇形臂机器人技术领域，尤其涉及一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置。

背景技术

蛇形臂机器人是细长而又灵活的机器人，由于自身的结构特点，蛇形臂机器人可以自由地穿梭在狭小、复杂的空间中，而且不容易对环境造成很大的损伤，并且可以沿其进入路径缩回，而不会干扰环境，从而进入人类无法达到的地方代替人类工作。

蛇形臂机器人一般在末端装有相应的末端执行器，来进行探测、抓取等工作。由于蛇形臂机器人本身的结构特性以及工作环境的限制，其末端执行器的几何尺寸和重量通常不能太大。

现有技术中，局限于蛇形臂机器人的结构及工作环境要求，目前蛇形臂机器人末端执行器的功能尚且有限。用于多余物清除的末端执行器通常是安装在机器人末端的抓持机构，通过夹取的方式将空间内的多余物取出。但是，抓持机构最大的缺陷在于对体积过小、形状不确定的多余物的清除效果欠佳，同时由于单次只能够夹取一件多余物，其连续工作的性能十分有限。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种在末端设置吸除结构并运用负压吸除原理用以完成对狭小空间内多余物的清除工作、同时采用模块化设计为不同功能的末端执行器提供统一的快换结构、为更多不同功能的蛇形臂机器人末端执行器提供设计基础模板的用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，该多余物吸除装置安装于蛇形臂机器人的末端，所述多余物吸除装置包括：

固联支架，所述固联支架装配固定于蛇形臂机器人的机器人本体末端单节；以及

与所述固联支架装配固定的快换吸头，所述快换吸头靠近所述机器人本体一端的内部形成为收集仓、所述快换吸头远离所述机器人本体一端的内部形成为多余物通道；

该装置还包括：

与所述多余物通道连通的气路管道，所述气路管道沿所述机器人本体的延伸方向延伸至所述机器人本体的前端，并与所述机器人本体前端的气源连通；

所述快换吸头远离所述机器人本体一端为吸入口，多余物由所述吸入口吸入并经过所述多余物通道进入所述收集仓。

进一步的，所述固联支架包括：

支架外壳；

形成于所述支架外壳靠近所述机器人本体一端的固定座；

所述固定座沿其周向分布有多个螺栓孔，该固联支架与所述机器人本体通过螺栓装配固定；

所述固定座的中部具有与所述气路管道连通的吸气通道；

所述固定座的下部具有连接器母座。

进一步的，所述支架外壳的上部结构沿水平方向延伸；

所述上部结构与所述快换吸头配合一侧形成为插接部；

所述上部结构的中部位置具有锁紧结构，所述快换吸头与所述固联支架插接固定并通过所述锁紧结构锁定；

所述上部结构远离所述固定座一端的端部具有视觉镜头固定座。

进一步的，所述快换吸头包括：

装配固定的快换吸头上片结构和快换吸头下片结构；

所述快换吸头下片结构靠近所述固定座一侧的内部的空间被配置为所述收集仓，且所述快换吸头下片结构与所述固定座装配一端具有收集仓端盖；

所述快换吸头上片结构和所述快换吸头下片结构远离所述固定座一端的内部形成为所述多余物通道，且所述多余物通道的最外端为所述吸入口；

所述快换吸头上片结构的宽度方向的两侧弯折延伸，且所述快换吸头上片结构通过两侧的弯折结构形成为与所述插接部配合的插接通道。

进一步的，所述多余物通道靠近所述吸入口一端对称设置两组增压叶片，两组所述增压叶片之间的空间为多余物吸入空间；

所述增压叶片通过所述多余物通道内的气体被动旋转以驱使多余物进入所述多余物通道内。

进一步的，所述锁紧结构包括：

沿所述上部结构周向延伸的锁片通道；以及

位于所述锁片通道内的锁片；

所述快换吸头上片结构的弯折结构的端部具有能够容纳所述锁片的锁片槽。

进一步的，所述快换吸头与所述固定座配合一端的中部具有吸气通道配合孔；

所述吸气通道配合孔与所述多余物通道之间具有倾斜布置的滤网，多余物通过所述滤网的斜面引导至所述收集仓内。

进一步的，所述收集仓内具有阶梯结构。

在上述技术方案中，本发明提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，具有以下有益效果：

本发明的多余物吸除装置采用负压原理用于清除狭小空间内形状不规则的轻小多余物，同时采用增压叶片和位于机器人末端的收集仓的设计保证了细长结构的气路管道吸除的工作能力。

本发明的装置中末端执行器采用快换结构，即方便了末端执行器的拆装及多余物的后处理，又为其他不同功能的末端执行器提供了设计模板及统一接口。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的吸除装置布置图；

图2为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的固联支架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的快换吸头的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的快换吸头内部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置的整体安装示意图。

附图标记说明：

10、多余物吸除装置；11、气源；12、气路通道；

100、机器人本体；200、自动引导车；

1、固联支架；2、快换吸头；

101、支架外壳；102、固定座；103、上部结构；104、视觉镜头固定座；105、连接器母座；106、吸气通道；107、锁片通道；108、锁片；109、插接部；

201、快换吸头上片结构；202、快换吸头下片结构；203、多余物通道；204、收集仓；205、吸入口；206、增压叶片；207、收集仓端盖；208、弯折结构；209、插接通道；210、锁片槽；211、吸气通道配合孔；212、滤网；213、阶梯结构。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1至图6所示；

本实施例的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置10，该多余物吸除装置10安装于蛇形臂机器人的末端，多余物吸除装置10包括：

固联支架1，固联支架1装配固定于蛇形臂机器人的机器人本体100末端单节；以及

与固联支架1装配固定的快换吸头2，快换吸头2靠近机器人本体100一端的内部形成为收集仓204、快换吸头2远离机器人本体100一端的内部形成为多余物通道203；

该装置还包括：

与多余物通道203连通的气路管道12，气路管道12沿机器人本体100的延伸方向延伸至机器人本体100的前端，并与机器人本体100前端的气源11连通；

快换吸头2远离机器人本体100一端为吸入口205，多余物由吸入口205吸入并经过多余物通道203进入收集仓204。

具体的，本实施例公开了一种作为蛇形臂机器人末端执行器的多余物吸除装置10，其主要包括固联支架1和与之装配固定的快换吸头2。本实施例的多余物吸除装置10采用负压吸入的方式清除多余物，在蛇形臂机器人的前端设置气源11，并通过沿蛇形臂机器人的延伸方向延伸的气路管道12将作用于快换吸头2，最终实现多余物的吸入和在收集仓204内的收集。而为了能够避免多余物堵塞气路管道12，本实施例的收集仓204设置在快换吸头2内，同时，由于蛇形臂机器人本体100的工作需要，气路管道12必然会产生大量弯曲变形，因此，本实施例的气路管道12的材质选用聚氨酯气动软管(即PU软管)，在具有足够的柔性满足弯曲变形要求的同时，又具有一定的刚度，可以保证内部起到横截面不被挤压缩小，并且PU软管内壁相对光滑，可以有效减少管道内气体的沿程损失。

另外，蛇形臂机器人一般安装在自动引导车200(AGV车)，且需要频繁挪动，采用直流无刷离心风机以匹配供电条件。

由于蛇形臂机器人的本体结构以及工作环境的限制，本实施例的多余物吸除装置10作为末端执行器时，其最大直径不能超过机器人本体100的直径，其最大长度不能超过机器人本体100单节长度，其最大重量不能超过机器人的末端负载极限。

优选的，本实施例的固联支架1包括：

支架外壳101；

形成于支架外壳101靠近机器人本体100一端的固定座102；

固定座102沿其周向分布有多个螺栓孔，该固联支架1与机器人本体100通过螺栓装配固定；

固定座102的中部具有与气路管道12连通的吸气通道106；

固定座102的下部具有连接器母座105。

其次，上述的支架外壳101的上部结构103沿水平方向延伸；

上部结构103与快换吸头2配合一侧形成为插接部109；

上部结构103的中部位置具有锁紧结构，快换吸头2与固联支架1插接固定并通过锁紧结构锁定；

上部结构103远离固定座102一端的端部具有视觉镜头固定座104。

首先，本实施例详细限定了固联支架1的结构，其作为快换吸头2和机器人本体100末端单节的连接结构，固定座102可以通过多个螺栓与末端单节装配固定，快换吸头2与固联支架1以插接的方式装配，并利用锁紧结构锁定。

本实施例的固联支架1通过安装在支架上不同的固定座102将需要与机器人本体100固连的装置进行集成，同时作为气路管道12、信号线等从机器人本体100穿过的线路末端的固定装置。其支撑了整个末端执行器，以及一部分可以与机器人本体100固联但不需要快换的结构，例如上述的视觉镜头固定座104即为安装用以探测定位的视觉镜头。而本实施例的快换吸头2主要实现末端执行器的功能。

优选的，本实施例的快换吸头2包括：

装配固定的快换吸头上片结构201和快换吸头下片结构202；

快换吸头下片结构202靠近固定座102一侧的内部的空间被配置为收集仓204，且快换吸头下片结构202与固定座102装配一端具有收集仓端盖207；

快换吸头上片结构201和快换吸头下片结构202远离固定座102一端的内部形成为多余物通道203，且多余物通道203的最外端为吸入口205；

快换吸头上片结构201的宽度方向的两侧弯折延伸，且快换吸头上片结构201通过两侧的弯折结构208形成为与插接部109配合的插接通道209。

为了能够解决负压损失的问题，本实施例的多余物通道203靠近吸入口205一端对称设置两组增压叶片206，两组增压叶片206之间的空间为多余物吸入空间；

增压叶片206通过多余物通道203内的气体被动旋转以驱使多余物进入气道203内。

通过两组被动转动的增压叶片206来增加对多余物的吸力。

为了实现快换吸头2和固联支架1的快速锁定和拆卸，本实施例的锁紧结构包括：

沿上部结构103周向延伸的锁片通道107；以及

位于锁片通道107内的锁片108；

快换吸头上片结构201的弯折结构208的端部具有能够容纳锁片108的锁片槽210。

优选的，本实施例的快换吸头2与固定座102配合一端的中部具有吸气通道配合孔211；

吸气通道配合孔211与多余物通道203之间具有倾斜布置的滤网212，多余物通过滤网212的斜面引导至收集仓204内。

为了避免多余物倒流回多余物通道203内，本实施例的收集仓204内具有阶梯结构213。

工作时，增压叶片2063由于受到吸头内外压差作用开始被动旋转，从而增加吸入口205处的压差，进而增强吸力。同时，增压叶片206的转动也可以将多余物拨入吸头的多余物通道203内，有效防止多余物卡在吸口处，多余物进入吸头气道后，被滤网212处的斜面阻挡，并沿斜面划入后侧的收集仓204内收集，从而完成一个多余物吸除的流程。

本实施例在收集仓204内设计了阶梯结构213，可以有效防止多余物的倒流，收集仓尾部具有收集仓端盖207，在一轮吸除工作结束后，可以去下快换吸头并打开端盖倒出收集仓中的多余物，从而实现吸头的重复利用。

在上述技术方案中，本发明提供的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，具有以下有益效果：

本发明的多余物吸除装置采用负压原理用于清除狭小空间内形状不规则的轻小多余物，同时采用增压叶片206和位于机器人末端的收集仓204的设计保证了细长结构的气路管道12吸除的工作能力。

本发明的装置中末端执行器采用快换结构，即方便了末端执行器的拆装及多余物的后处理，又为其他不同功能的末端执行器提供了设计模板及统一接口。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，该多余物吸除装置(10)安装于蛇形臂机器人的末端，其特征在于，所述多余物吸除装置(10)包括：

固联支架(1)，所述固联支架(1)装配固定于蛇形臂机器人的机器人本体(100)末端单节；以及

与所述固联支架(1)装配固定的快换吸头(2)，所述快换吸头(2)靠近所述机器人本体(100)一端的内部形成为收集仓(204)、所述快换吸头(2)远离所述机器人本体(100)一端的内部形成为多余物通道(203)；

该装置还包括：

与所述多余物通道(203)连通的气路管道(12)，所述气路管道(12)沿所述机器人本体(100)的延伸方向延伸至所述机器人本体(100)的前端，并与所述机器人本体(100)前端的气源(11)连通；

所述快换吸头(2)远离所述机器人本体(100)一端为吸入口(205)，多余物由所述吸入口(205)吸入并经过所述多余物通道(203)进入所述收集仓(204)。

2.根据权利要求1所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述固联支架(1)包括：

支架外壳(101)；

形成于所述支架外壳(101)靠近所述机器人本体(100)一端的固定座(102)；

所述固定座(102)沿其周向分布有多个螺栓孔，该固联支架(1)与所述机器人本体(100)通过螺栓装配固定；

所述固定座(102)的中部具有与所述气路管道(12)连通的吸气通道(106)；

所述固定座(102)的下部具有接触连接器母座(105)。

3.根据权利要求2所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述支架外壳(101)的上部结构(103)沿水平方向延伸；

所述上部结构(103)与所述快换吸头(2)配合一侧形成为插接部(109)；

所述上部结构(103)的中部位置具有锁紧结构，所述快换吸头(2)与所述固联支架(1)插接固定并通过所述锁紧结构锁定；

所述上部结构(103)远离所述固定座(102)一端的端部具有视觉镜头固定座(104)。

4.根据权利要求3所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述快换吸头(2)包括：

装配固定的快换吸头上片结构(201)和快换吸头下片结构(202)；

所述快换吸头下片结构(202)靠近所述固定座(102)一侧的内部的空间被配置为所述收集仓(204)，且所述快换吸头下片结构(202)与所述固定座(102)装配一端具有收集仓端盖(207)；

所述快换吸头上片结构(201)和所述快换吸头下片结构(202)远离所述固定座(102)一端的内部形成为所述多余物通道(203)，且所述多余物通道(203)的最外端为所述吸入口(205)；

所述快换吸头上片结构(201)的宽度方向的两侧弯折延伸，且所述快换吸头上片结构(201)通过两侧的弯折结构(208)形成为与所述插接部(109)配合的插接通道(209)。

5.根据权利要求4所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述多余物通道(203)靠近所述吸入口(205)一端对称设置两组增压叶片(206)，两组所述增压叶片(206)之间的空间为多余物吸入空间；

所述增压叶片(206)通过所述多余物通道(203)内的气体被动旋转以驱使多余物进入所述多余物通道(203)内。

6.根据权利要求4所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述锁紧结构包括：

沿所述上部结构(103)周向延伸的锁片通道(107)；以及

位于所述锁片通道(107)内的锁片(108)；

所述快换吸头上片结构(201)的弯折结构(208)的端部具有能够容纳所述锁片(108)的锁片槽(210)。

7.根据权利要求4所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述快换吸头(2)与所述固定座(102)配合一端的中部具有吸气通道配合孔(211)；

所述吸气通道配合孔(211)与所述多余物通道(203)之间具有倾斜布置的滤网(212)，多余物通过所述滤网(212)的斜面引导至所述收集仓(204)内。

8.根据权利要求7所述的一种用于蛇形臂机器人末端的多余物吸除装置，其特征在于，所述收集仓(204)内具有阶梯结构(213)。

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