集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕的制作方法

1.本发明涉及机械手技术领域，特别是涉及一种集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕。


背景技术：

2.协作机器臂，一般用于对部署空间尺寸要求紧凑、使用工况灵活度高、需要与人类频繁交互的场合，多见于新兴灵活的工业、医疗与商业应用的场景，因此协作机械臂的手腕在本体设计上有如下的特征与要求：
3.(1)集成拖动使能按键/把手设计：为了满足和人类频繁交互的功能要求，提升用户使用机器人的便捷程度，需要提供给用户相应的使能按键/把手，去传达给机器人相应的指令，包括柔顺拖动、记录当前位置、取消记录当前位置、复现记录轨迹等用户命令，降低用户使用传统有门槛的示教器编程控制机器人的频率，同时整体的使能按键/把手设计需要遵循良好的人体工程学，给予用户优雅而自然的使用体验；
4.(2)手腕紧凑化设计：为了提高协作机械臂末端在紧凑狭小空间内的操作与可达能力，手腕的设计需遵循紧凑化原则，尽可能减小手腕的轴向与径向尺寸。
5.基于以上的设计要求也衍生出相应协作机械臂紧凑型手腕的设计难点：
6.(1)如何在狭小的手腕本体处设计并集成功能丰富的拖动使能把手，同时该拖动使能把手需保持良好的人体工程学设计；
7.(2)如何在保持拖动把手各类功能与结构强度的同时，紧凑化手腕本体设计，尽可能地缩短手腕的轴向与径向尺寸。
8.针对目前市面上常见的协作机器人的手腕设计方式，仍然存在如下的不足之处：
9.(1)不具备拖动使能按键设计，或者是不具备功能丰富、设计优雅的拖动使能把手设计，用户仍然需要通过手持示教器的方式来控制与拖动协作机器人；
10.(2)相应的手腕设计尺寸不够紧凑化，不利于协作机械臂末端进入狭窄空间进行操作。


技术实现要素：

11.本发明要解决的技术问题是提供一种集成度高、操作方便的集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕。
12.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，包括手腕本体和拖动使能把手，手腕本体包括手腕结构件，手腕结构件的内部安装有末端伺服关节，拖动使能把手包括外壳，外壳上设置有拖动使能按键和拖动功能按键，外壳内部包括底板、电路下板和电路上板，底板与手腕结构件连接，拖动使能按键和拖动功能按键分别与电路下板和电路上板上的触发器连接，电路上板通过上下板连接器连接电路下板，电路下板上连接有线束，线束穿过末端伺服关节与外部连接。
13.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述手腕结构件的侧面
为镂空开盖式结构。
14.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述外壳通过带固定卡扣的底板与手腕结构件进行卡扣式固连。
15.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述末端伺服关节上设置有中空走线孔，线束从中空走线孔中穿过。
16.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述电路上板与手腕结构件固定连接。
17.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述电路上板上设置有led灯珠，外壳上设置有透光圆环，透光圆环位于led灯珠外侧。
18.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述手腕结构件的底部连接有末端法兰，末端法兰上设置有对外电气接口。
19.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述末端对外电气接口为m8的端子结构。
20.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述手腕结构件的一侧通过螺钉固定安装有手腕侧盖。
21.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕，其中所述手腕结构件的内部设置有加强筋。
22.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕与现有技术不同之处在于，本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕在使用时通过对拖动使能把手上的按键进行操作，实现协作机械臂手腕的相应动作。多个拖动使能按键和拖动功能按键能够实现拖动使能和拖动功能，同时也能提供丰富的拓展性。机械臂手腕的整体结构紧凑，集成的拖动使能把手也降低了用户使用示教器控制机器人的繁琐度，提升了用户的使用体验。此外，手腕本体上还集成有末端法兰，便于手腕结构与其他结构的连接，提高了本发明手腕结构的集成度。
23.下面结合附图对本发明的集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕作进一步说明。
附图说明
24.图1为本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕的结构示意图；
25.图2为本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕中焊枪固定装置的主视图；
26.图3为图2中a-a向剖视图；
27.图4为本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕中拖动使能把手的结构示意图；
28.图5为本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕中拖动使能把手的主视图；
29.图6为图5中b-b向剖视图；
30.图7为本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕中拖动使能把手的仰视图；
31.图中标记示意为：1-外壳；2-拖动使能按键；3-手腕结构件；4-末端法兰；5-末端对外电气接口；6-手腕侧盖；7-拖动功能按键；8-末端伺服关节；9-底板；10-电路上板；11-电路下板；12-底板固定柱；13-使能按键触发器；14-加强筋；15-功能按键传动柱；16-功能按键触发器；17-led灯珠；18-透光圆环；19-功能按键板固定柱；20-使能按键板固定柱；21-中空走线孔。
具体实施方式
32.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.如图1所示，本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕包括手腕本体和拖动使能把手，拖动使能把手位于手腕本体的上方。
34.如图1-图3所示，手腕本体包括手腕结构件3，手腕结构件3的侧面进行镂空开盖式设计，增加整体手腕设计的可维护性。手腕结构件3的内部设置有加强筋14。手腕结构件3的一侧通过螺钉固定安装有手腕侧盖6。手腕结构件3的底部通过螺钉固定连接有末端法兰4，末端法兰4用来固定协作机械臂需要使用的末端工具和执行器。
35.手腕结构件3的内部安装有末端伺服关节8。末端伺服关节8的驱动器连接上一轴的小臂伺服驱动器。末端伺服关节8的驱动器的内部设置有电气通信线束，末端伺服关节8内的电气通信线束与小臂内的电气通信线束连接。末端伺服关节8内的线束分别连接两个方向，一个向上连接到拖动使能把手内部，另一个向下通过末端伺服关节8的中空走线孔21穿过整个末端伺服关节8，最终连接至末端法兰4上的末端对外电气接口5，末端对外电气接口5采用m8的端子结构。
36.图4-图7所示，拖动使能把手包括外壳1，外壳1作为拖动使能模块的机壳，通过带固定卡扣的底板9与手腕结构件3进行卡扣式固连。外壳1的两侧嵌入有拖动使能按键2，外壳1的顶部嵌入有拖动功能按键7。外壳1和两种按键的外形结构符合人类手掌抓握与操控的人体工程学设计。在本实施例中，拖动使能按键2包括左右两枚按键，在用户同时按下这两枚按键时，协作机械臂将会被切换至低阻抗的拖动模式。拖动功能按键7包括三枚按键，中间按键的功能为记录当前位置，两侧按键的功能为取消记录当前位置与复现记录轨迹，用于用户在拖动示教中记录与复现示教轨迹。
37.外壳1内部包括底板9、电路下板11和电路上板10，三层板依次为底层板、中层板和高层板。底板9用于连接拖动使能把手和手腕结构件3，同时底板9上安装有底板固定柱12，底板9通过底板固定柱12和手腕结构件3进行螺钉固连。
38.电路下板11为使能按键电路板，末端伺服关节8内的线束与拖动使能把手内部的电路下板11连接。电路上板10通过上下板连接器连接电路下板11，电路上板10为功能按键电路板。电路上板10通过功能按键板固定柱19与手腕结构件3进行螺钉连接，拖动功能按键7通过功能按键传动柱15与电路上板10上的功能按键触发器16进行物理连接。电路下板11通过使能按键板固定柱20与带固定卡扣的底板9进行螺钉固连，拖动使能按键2和电路下板11上的使能按键触发器13进行直接物理连接，将用户按压按键的信号传递给相应的电路板。
39.功能按键电路板上设置有一圈led灯珠17，灯珠散发出的光线将通过透光圆环18均匀散发出去，使得整体拖动使能把手呈现高雅的外观质感，透光圆环18安装在外壳1上。
40.本发明集成拖动使能把手的紧凑型协作机械臂手腕在使用时通过对拖动使能把手上的按键进行操作，实现协作机械臂手腕的相应动作。多个拖动使能按键和拖动功能按键能够实现拖动使能和拖动功能，同时也能提供丰富的拓展性。机械臂手腕的整体结构紧凑，集成的拖动使能把手也降低了用户使用示教器控制机器人的繁琐度，提升了用户的使用体验。此外，手腕本体上还集成有末端法兰，便于手腕结构与其他结构的连接，提高了本发明手腕结构的集成度。
41.采用本发明的紧凑化的手腕结构设计，整体手腕的轴向尺寸可以控制在200mm以下，径向尺寸控制在94mm以下，整体重量控制在1.5kg以下。
42.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。