CN115070804A - 一种机械臂末端工具快速转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及带电作业机器人技术领域，特别是涉及一种机械臂末端工具快速转换装置，包括：工具架；放置在工具架上的转接结构，包括底座、设置在底座上的转接头、以及设在底座上位于转接头外侧的的拨动销轴；一端与转接结构连接的对接结构，包括主体，主体设有与转接头配合的容置空间，主体上位于容置空间周围设有用以抱紧转接头的抱紧组件，对接结构相对转接结构旋转时拨动销轴约束抱紧组件使抱紧组件抱紧转接头，主体设有对拨动销轴限位使抱紧组件保持抱紧状态的自锁组件；工具架设有对自锁组件自动解锁的解锁组件，转接结构置于工具架后旋转对接结构，解锁组件对自锁组件自动解锁。本申请有效解决了现有技术结构复杂、需要外接动力等技术问题。

Description

一种机械臂末端工具快速转换装置

技术领域

本申请涉及带电作业机器人技术领域，特别是涉及一种机械臂末端工具快速转换装置。

背景技术

目前，电力行业的带电作业主要是人工作业，通过作业人员到达指定位置，手持作业工具完成剪线、剥线、线夹安装等工作。由于高空、高压等特种环境，人工作业时间长，效率低，而且存在一定的安全隐患，所以为了能够通过机器代人完成相应工作，提高作业效率和安全性，近年来国内外开始研究带电作业机器人解决这一技术问题。

现如今市面上带电作业机器人主要是技术人员操作机械臂，根据不同作业情况选取不同作业工具进行工作，而机械臂末端工具转换机构一般是利用电动、液压与气动等外接动力实现机械臂对工具的锁紧与解锁。该方式对机械臂的操作要求较高，电动或者液压与气动增加了结构的复杂性，而且高压、强磁对电动系统影响较高，液压和气压传动对结构密封性要求较高，也会致使机械结构复杂、作业效率降低。

发明内容

本申请提供了一种机械臂末端工具快速转换装置，以至少解决现有技术缺少一种结构简单、连接可靠、无需外接动力通过机械臂动作即可实现工具快速切换的装置的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种机械臂末端工具快速转换装置，包括：工具架；转接结构，用于连接末端工具，其可取放的设置在工具架上，包括底座、设置在所述底座上的转接头、以及设在所述底座上位于所述转接头外侧的的拨动销轴；对接结构，一端用于与机械臂末端连接、另一端用于连接转接结构，包括主体，所述主体设有用于与所述转接头配合的容置空间，所述主体上位于容置空间周围设有用以抱紧所述转接头的抱紧组件，所述对接结构相对所述转接结构旋转时所述拨动销轴约束所述抱紧组件使所述抱紧组件抱紧所述转接头，所述主体设有对所述拨动销轴限位使所述抱紧组件保持抱紧状态的自锁组件；所述工具架设有对所述自锁组件自动解锁的解锁组件，所述转接结构置于所述工具架后旋转所述对接结构，所述解锁组件对所述自锁组件自动解锁。

在其中一些实施例中，所述主体端面设有圆弧形的行程槽，所述拨动销轴设在所述行程槽内。

在其中一些实施例中，所述抱紧组件包括抱紧夹爪、弹性部件；所述抱紧夹爪可向所述主体中心处抱夹地铰接在所述主体上；所述主体和所述抱紧夹爪之间设有使所述抱紧夹爪保持张开状态的弹性部件；所述主体上设有用于对所述抱紧夹爪向远离所述主体中心方向张开的趋势加以限制的限位件。

在其中一些实施例中，所述自锁组件包括锁止开关和弹性部件，所述主体设有容置槽，所述锁止开关与所述弹性部件容置在所述容置槽内，所述锁止开关设置有用于在所述拨动销轴移动时使所述拨动销轴进入所述锁止开关内的开口，所述开口处设置有限位端，所述弹性部件设在所述锁止开关与所述容置槽内壁之间并产生使所述锁止开关向外推的推力。

在其中一些实施例中，所述限位端设置有使所述拨动销轴顺利进入所述锁止开关的倾斜面和阻止所述拨动销轴离开所述锁止开关的限位面。

在其中一些实施例中，所述锁止开关设置有伸出至所述主体外侧的锁止端。

在其中一些实施例中，所述解锁组件包括设置在所述工具架上与所述自锁组件配合的解锁件，所述解锁件设置有可与所述锁止端抵接并随着旋转逐渐将锁止端压回主体内的弧面。

在其中一些实施例中，所述主体设有用于限制所述转接结构防止所述转接结构轴向脱落的限位组件，所述限位组件设置有与所述拨动销轴数量对应的限位部，所述限位部固定设置在所述主体上与所述容置槽位置对应处。

在其中一些实施例中，所述底座设有与所述限位组件配合后容置在所述限位空间内的卡接件，所述卡接件设置有可通过旋转与所述限位部卡接的凸缘，所述拨动销轴设置在所述凸缘上。

在其中一些实施例中，所述工具架上设置有对所述末端工具在轴向上限位的开关组件，所述主体底部设置有与所述开关组件配合的拨动销；所述开关组件包括设置在所述工具架上的第一限位块、第二限位块和开关件，所述开关件铰接在所述工具架上，所述第一限位块与所述第二限位块设置在所述开关件两侧用于限制所述开关件的摆动范围。

根据上述内容，本申请的有益效果是：

1.本装置结构简单，易于拆卸；

2.本装置功能的实现只依靠机械臂的动作，没有外加动力，规避了高压、强磁对电动、气压传动和液压传动的干扰；

3.本装置切换工具步骤简单，缩短了工作的时间，极大地提高了带电作业机器人的效率；

4.本装置实现对工具的锁紧与解锁只是通过机械结构实现，具有自锁能力，作业时接头结构的可靠性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例部分结构示意图；

图2是本申请实施例对接结构爆炸图；

图3是本申请实施例对接结构剖面图；

图4是本申请实施例对接结构端面剖面图；

图5是本申请实施例转接结构示意图；

图6是本申请实施例整体结构配合示意图。

附图标记说明：1.机械臂末端绝缘杆、2.输出端法兰、3.对接结构、31.主动对接盘底座、32.自锁组件、321.锁止开关、3211.限位端、3212.锁止端、322.压簧、33.主动对接盘、331.容置槽、34.主动对接盘端盖、341.行程槽、35.限位组件、351.限位部、352.拨动销、353.限位空间、36.抱紧组件、361.抱紧夹爪、362.扭簧、363.限位件、37.容置空间、4.转接结构、41底座、42.转接头、43.拨动销轴、44.卡接件、5.末端工具、6.开关组件、611.第一限位块、612.第二限位块、62.开关件、63.磁铁、64.转轴、71.工具架、72.定位销、73.工具架加强筋、8.解锁件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本申请提供了一种机械臂末端工具快速转换装置，包括：工具架；转接结构，用于连接末端工具，其可取放的设置在工具架上，包括底座、设置在所述底座上的转接头、以及设在所述底座上位于所述转接头外侧的的拨动销轴；对接结构，一端用于与机械臂末端连接、另一端用于连接转接结构，包括主体，所述主体设有用于与所述转接头配合的容置空间，所述主体上位于容置空间周围设有用以抱紧所述转接头的抱紧组件，所述对接结构相对所述转接结构旋转时所述拨动销轴约束所述抱紧组件使所述抱紧组件抱紧所述转接头，所述主体设有对所述拨动销轴限位使所述抱紧组件保持抱紧状态的自锁组件；所述工具架设有对所述自锁组件自动解锁的解锁组件，所述转接结构置于所述工具架后旋转所述对接结构，所述解锁组件对所述自锁组件自动解锁。

实施例如图1~6所示，一种机械臂末端工具快速转换装置，包括：工具架71、可取放的设置在工具架71上并与末端工具5连接的转接结构4、一端与机械臂末端绝缘杆1连接另一端与转接结构4连接的对接结构3。可根据不同作业情况在转接结构4上安装不同的末端工具5。

其中，转接结构4，设有用于放置在工具架71上的底座41、设置在底座上41的转接头42、与转接头42同轴设置的卡接件44、以及设置在底座41或卡接件44上并位于转接头42外侧的朝向对接结构3延伸的拨动销轴43。

对接结构3包括主体，主体包括主动对接盘底座31、主动对接盘33、主动对接盘端盖34、限位组件35，主体还设有用于与转接头42配合的容置空间37，容置空间37周围设有安装在主动对接盘底座31内用以抱紧转接头42的抱紧组件36，对接结构3相对转接结构4旋转时拨动销轴43约束抱紧组件36使抱紧组件36抱紧转接头42。主动对接盘底座31上还设有用以连接对接结构3与机械臂末端绝缘杆1的输出端法兰2的连接孔。

对接结构3还设有安装在主动对接盘33上对拨动销轴43限位使抱紧组件36保持抱紧状态的自锁组件32，主动对接盘33上设置有用于安装自锁组件32的容置槽331。主动对接盘33朝向转接结构4的一端通过凸缘配合设置有带有圆弧形行程槽341的主动对接盘端盖34，主动对接盘33上也设置有与主动对接盘端盖34的行程槽341对应配合的行程槽341，且设置在主动对接盘33上的行程槽341与容置槽331连通。

抱紧组件36包括抱紧夹爪361、弹性部件（本实施例为扭簧362），抱紧夹爪361可向主动对接盘底座31中心处抱夹地铰接在主动对接盘底座31上，主动对接盘底座31和抱紧夹爪361之间通过扭簧362使抱紧夹爪361保持张开状态；主动对接盘底座31上还设有用于对抱紧夹爪361向远离主动对接盘底座31中心方向张开的趋势加以限制的限位件363。

拨动销轴43可设在行程槽341内拨动抱紧组件36的抱紧夹爪361实现对接结构3与转接结构4的锁紧与解锁。主动对接盘端盖34上朝向转接结构4的一端设置有限位组件35，限位组件35可用于防止转接结构4在对接完成后的轴向脱落，限位组件35分体设置有与拨动销轴43数量对应的限位部351，限位部351分别固定设置在主动对接盘端盖34上朝向转接结构4的一端并与容置槽331位置对应处。限位组件35形成有限位空间353，对接时卡接件44的凸缘和设置在凸缘上的拨动销轴43可通过旋转进入限位空间353。

进一步的，自锁组件32包括锁止开关321和弹性部件（本实施例为压簧322），锁止开关321末端设有压簧322安装孔，锁止开关321在预设的压簧322弹力下安装在主动对接盘组件33的容置槽331内。锁止开关321设置有用于在拨动销轴43移动时使拨动销轴43进入锁止开关321内的开口，开口处设置有限位端3211，压簧322设在锁止开关321与容置槽331内壁之间并产生使锁止开关321向外推的推力。限位端3211设置有使拨动销轴43顺利进入锁止开关321的倾斜面和阻止拨动销轴43离开锁止开关321的限位面。锁止开关321还设置有伸出至主动对接盘33外侧的锁止端3212。

进一步的，工具架71上设有对自锁组件32自动解锁的解锁组件，解锁组件包括设置在所工具架71上与自锁组件32配合的解锁件8，解锁件8设置有与锁止端3212配合的弧面，转接结构4置于工具架71后旋转对接结构3，解锁件8的弧面与锁止开关322的锁止端3212抵接并随着旋转逐渐将锁止端3212压回主动对接盘33内，从而实现对自锁组件32自动解锁。

工具架71上还设有对末端工具5在轴向上限位的开关组件6，开关组件6包括设置有磁铁63的第一限位块611、设置有磁铁63的第二限位块612以及可被磁铁吸引的开关件62，开关件62通过转轴64铰接在工具架71上，第一限位块611和第二限位块612设置在开关件62两侧用于限制开关件62的摆动范围。限位部351底部设置有用于拨动开关件62的拨动销352。

在机械臂每次拿取末端工具5时，安装于限位组件35上的拨动销352能够配合开关组件6完成开关件62的旋转，保证开关件62能够在工作状态打开以及非工作状态压紧工具。第一限位块611和第二限位块612上设有磁铁63安装孔，能够保证每次工作时，开关件62能够在相应的起点或终点位置。

工具架71上还设有定位销72和工具架加强筋73，底座41上设置有与定位销72配合的销孔。

工作原理：对接时，将与转接结构4连接的末端工具5安装于工具架71上，将对接结构3靠近转接结构4，使拨动销轴43插入对接结构3内，转动对接结构3使拨动销352拨开开关组件6，拨动销轴43沿行程槽341运动到自锁组件32内同时拨动销轴43挤压抱紧夹爪361使抱紧夹爪361抱紧插入对接结构3内的转接头42，此时转接结构4在周向上被自锁组件32锁止，在轴向上被抱紧组件36以及与卡接件44配合的限位部351锁止。

分离时，将转接结构4的销孔与工具架71上的定位销72配合使转接结构4相对固定的设置在工具架71上，反向旋转对接结构3，通过解锁件8将锁止端3212压回主动对接盘33内，从而对拨动销轴43解锁，使卡接件44从限位部351旋出，同时在旋转过程中，拨动销352拨动开关组件6使开关组件6对转接结构4锁止。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于，包括：

工具架；

转接结构，用于连接末端工具，其可取放的设置在所述工具架上，包括底座、设置在所述底座上的转接头、以及设在所述底座上位于所述转接头外侧的的拨动销轴；

对接结构，一端用于与机械臂末端连接、另一端用于连接所述转接结构，包括主体，所述主体设有用于与所述转接头配合的容置空间，所述主体上位于所述容置空间周围设有用以抱紧所述转接头的抱紧组件，所述对接结构相对所述转接结构旋转时所述拨动销轴约束所述抱紧组件使所述抱紧组件抱紧所述转接头，所述主体设有对所述拨动销轴限位使所述抱紧组件保持抱紧状态的自锁组件；

所述工具架设有对所述自锁组件自动解锁的解锁组件，所述转接结构置于所述工具架后旋转所述对接结构，所述解锁组件对所述自锁组件自动解锁。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述主体端面设有圆弧形的行程槽，所述拨动销轴设在所述行程槽内。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：

所述抱紧组件包括抱紧夹爪、弹性部件；

所述抱紧夹爪可向所述主体中心处抱夹地铰接在所述主体上；

所述主体和所述抱紧夹爪之间设有使所述抱紧夹爪保持张开状态的弹性部件；

所述主体上设有用于对所述抱紧夹爪向远离所述主体中心方向张开的趋势加以限制的限位件。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述自锁组件包括锁止开关和弹性部件，所述主体设有容置槽，所述锁止开关与所述弹性部件容置在所述容置槽内，所述锁止开关设置有用于在所述拨动销轴移动时使所述拨动销轴进入所述锁止开关内的开口，所述开口处设置有限位端，所述弹性部件设在所述锁止开关与所述容置槽内壁之间并产生使所述锁止开关向外推的推力。

5.根据权利要求4所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述限位端设置有使所述拨动销轴顺利进入所述锁止开关的倾斜面和阻止所述拨动销轴离开所述锁止开关的限位面。

6.根据权利要求4所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述锁止开关设置有伸出至所述主体外侧的锁止端。

7.根据权利要求6所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述解锁组件包括设置在所述工具架上与所述自锁组件配合的解锁件，所述解锁件设置有可与所述锁止端抵接并随着旋转逐渐将所述锁止端压回主体内的弧面。

8.根据权利要求4所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述主体设有用于限制所述转接结构防止所述转接结构轴向脱落的限位组件，所述限位组件设置有与所述拨动销轴数量对应的限位部，所述限位部固定设置在所述主体上与所述容置槽位置对应处。

9.根据权利要求8所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述底座设有与所述限位组件配合后容置在所述限位组件内的卡接件，所述卡接件设置有可通过旋转与所述限位部卡接的凸缘，所述拨动销轴设置在所述凸缘上。

10.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速转换装置，其特征在于：所述工具架上设置有对所述末端工具在轴向上限位的开关组件，所述主体底部设置有与所述开关组件配合的拨动销；

所述开关组件包括设置在所述工具架上的第一限位块、第二限位块和开关件，所述开关件铰接在所述工具架上，所述第一限位块与所述第二限位块设置在所述开关件两侧用于限制所述开关件的摆动范围。

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