一种机械臂末端工具对接机构的制作方法

1.本技术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对接机构。


背景技术：

2.目前，电力行业带电作业领域大多是以人工操作为主，作业人员使用绝缘杆或绝缘手套来完成带电断、接引流线等操作，因作业环境处于高空、高压的情况下，人工操作作业难度大，且存在触电、掉落等风险，近几年来，带电作业领域对带电作业机器人的需求日益增长。
3.目前市面上的机械臂末端对接工具主要使用电动、气压或液压的方式来实现工具的解锁和上锁，其中气压和液压的方式会造成整体体积大且笨重，由于需要将机器人本体与带电导线之间绝缘，因此电动的方式也不太适用于带电作业的场景。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种机械臂末端工具对接机构，以至少解决现有技术缺少一种结构简单、使用机械传导无需外接动力、通过机械臂动作实现工具对接、上锁、解锁的装置的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种机械臂末端工具对接机构，包括：一端与机械臂连接的末端组件和与所述末端组件配合的工具端组件，所述末端组件包括对接盘和设置在所述对接盘内的对接结构，所述工具端组件包括与所述机械臂末端工具连接并与所述末端组件配合的对接座，所述对接结构包括固定部、压杆、活动件，所述固定部一体或分体式固定设置在所述对接盘上，所述压杆的一端与所述固定部铰接，所述压杆的另一端连接活动件露出在所述对接盘的另一端；所述对接座包括设置在所述对接座中心并朝向所述对接盘方向延伸的可与所述压杆配合卡接的对接头、设置在所述对接头周围的圆弧形行程槽，所述行程槽呈一端逐渐向所述对接头方向偏转的弯曲状结构设置；所述工具端组件与所述末端组件配合时，所述活动件位于所述行程槽内，随着所述末端组件相对所述工具端组件的旋转，所述活动件沿所述行程槽逐渐靠近所述对接座的圆心方向，从而带动所述压杆摆动卡紧所述对接头。
6.在其中一些实施例中，所述压杆设置有与所述对接头配合卡接的压钩，所述对接头设有与所述压钩配合的卡接部。
7.在其中一些实施例中，所述所述压钩设置有方便与所述对接头卡接的弧形抵接面。
8.在其中一些实施例中，所述卡接部包括设在所述对接头上端沿周向设置的带有倒角的卡接端，所述卡接端与所述压钩配合卡接；和/或，所述卡接部包括设在所述对接头侧壁的沿所述对接头周向设置的压紧槽。
9.在其中一些实施例中，所述末端组件包括与所述机械臂连接的连接盘，所述连接
盘固定设置在所述对接盘远离所述工具端组件的一端，所述连接盘靠近所述对接座一侧的中部设置有与所述对接头的所述卡接端配合的限位槽，所述限位槽对与所述末端组件配合后的所述工具端组件在径向上限位。
10.在其中一些实施例中，所述对接盘和对接座之间设有单向锁止结构。
11.在其中一些实施例中，所述单向锁止结构包括固定设置在所述对接盘外侧的棘齿；以及铰接在所述对接座上与所述棘齿配合的棘爪，所述棘爪与所述对接座之间设有弹性部件；所述对接盘和/或对接座设置有限制所述棘爪活动范围的限位件。
12.在其中一些实施例中，还包括用于放置所述工具端组件的工具台，所述工具台固定设置有解锁所述单向锁止结构的解锁机构。
13.在其中一些实施例中，所述解锁机构包括设置在所述工具台上用于使所述棘爪与所述棘齿分离的解锁块，所述解锁块与所述棘爪抵接的一侧设置有便于将所述棘爪与所述棘齿分隔的斜面。
14.在其中一些实施例中，所述工具台设置有用于对所述工具端组件定位的定位销，所述对接座设置有与所述定位销配合的定位销孔。
15.根据上述内容，本技术的有益效果是：通过机械臂的旋转运动使活动件在弧形行程槽中滑动，带动压杆将工具端组件与末端组件压紧，结构简单，采用棘齿的锁止方式，减少加工误差对对接的影响，降低了对接难度，提高了对接的成功率。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术实施例整体结构示意图；图2是本技术实施例末端组件结构示意图；图3是本技术实施例末端组件爆炸图；图4是本技术实施例对接座结构示意图；图5是本技术实施例对接座结构示意图；图6是本技术实施例末端组件内部结构示意图；图7是本技术实施例整体结构示意图；图8是本技术实施例解锁块与棘爪配合剖面图；图9是本技术实施例压杆结构示意图；图10是本技术实施例工具台结构示意图。
17.附图标记说明：1、绝缘杆；2、末端组件；21、连接盘；22、对接盘；23、对接结构；231、固定部；232、压杆；2321、压钩；2322、弧形抵接面；233、换向块；234、滚子；235、第一圆柱销；236、第二圆柱销；24、棘齿；3、工具端组件；31、对接座；311、卡接端；312、行程槽；313、压紧槽；314、导向倒角；315、定位销孔；316、对接头；32、棘爪；33、第三圆柱销；34、扭簧；35、固定螺钉；4、工具台；41、定位销；42、解锁块。
具体实施方式
18.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，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，都属于本技术保护的范围。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，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术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，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
19.在本技术中提及“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技术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，本技术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。
20.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“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。本技术所涉及的术语“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。本技术所涉及的“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。本技术所涉及的“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。本技术所涉及的术语“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。
21.本技术提供了一种机械臂末端工具对接机构，包括：一端与机械臂连接的末端组件和与所述末端组件配合的工具端组件，所述末端组件包括对接盘和设置在所述对接盘内的对接结构，所述工具端组件包括与所述机械臂末端工具连接并与所述末端组件配合的对接座，所述对接结构包括固定部、压杆、活动件，所述固定部一体或分体式固定设置在所述对接盘上，所述压杆的一端与所述固定部铰接，所述压杆的另一端连接活动件露出在所述对接盘的另一端；所述对接座包括设置在所述对接座中心并朝向所述对接盘方向延伸的可与所述压杆配合卡接的对接头、设置在所述对接头周围的圆弧形行程槽，所述行程槽呈一端逐渐向所述对接头方向偏转的弯曲状结构设置；所述工具端组件与所述末端组件配合时，所述活动件位于所述行程槽内，随着所述末端组件相对所述工具端组件的旋转，所述活动件沿所述行程槽逐渐靠近所述对接座的圆心方向，从而带动所述压杆摆动卡紧所述对接头。
22.实施例如图1~10所示，一种机械臂末端工具对接机构，包括：末端组件2、工具端组件3和工具台4。
23.其中，末端组件2包括连接盘21、对接盘22、对接结构23和棘轮24，对接结构23包括固定部231、压杆232、换向块233、活动件（本实施例为滚子234）、第一圆柱销235和第二圆柱
销236。工具端组件3包括对接座31、棘爪32、第三圆柱销33、弹性部件（本实施例为扭簧34）和限位件（本实施例为固定螺钉35）。
24.绝缘杆1固定套设在连接盘21内，连接盘21嵌入对接盘22远离工具端组件33的一侧并与对接盘22固定连接，连接盘21的端面与对接盘22内侧台阶配合，对接结构23设置在对接盘22内。固定部231一体或分体式的固定连接在对接盘22侧部，压杆232一端与固定部231通过第一圆柱销235转动连接，压杆232另一端与换向块233通过第二圆柱销236转动连接，滚子234穿过对接盘22底部朝向对接盘22中心方向延伸的腰型槽与换向块233固定连接。对接盘22和对接座31之间设有单向锁止结构，单向锁止结构包括固定设置在对接盘22外侧壁并暴露出的棘齿24和设置在对接座31上的棘爪32，棘爪32与棘齿24配合形成单向锁止，棘爪32与对接座31之间设有扭簧34，在对接盘22和/或对接座31上设置有限制棘爪32活动范围的固定螺钉35。
25.进一步的，第三圆柱销33固定设置在对接座31上，棘爪32通过第三圆柱销33铰接在对接座31上，扭簧34置于棘爪32的槽中，棘爪32与扭簧34穿过第三圆柱销33与第三圆柱销转动连接，扭簧34一端抵在棘爪32上另一端抵在与对接座31固定连接的固定螺钉35上，使棘爪32受到压向棘齿24的力，进而使固定螺钉35与扭簧34配合限制棘爪32的活动范围。
26.进一步的，对接座31一端与机械臂末端工具连接并另一端与末端组件2配合，在对接座31中心朝向末端组件2方向延伸设置有与对接结构23配合的对接头316。压杆232设置有朝向连接盘21方向延伸设置的的压钩2321，压钩2321通过方便与对接头316卡接的弧形抵接面2322与压杆232连接。对接头316设置有与压钩2321配合的卡接部，卡接部包括在对接头316上端沿周向设置的带有倒角的卡接端311和在对接头316侧壁沿对接头316周向设置的压紧槽313，压钩2321通过与卡接端311和压紧槽313的配合实现对对接头316的卡接。
27.在连接盘21靠近对接座31一侧的中部设置有与对接头316的卡接端311配合的限位槽（图中未示出），限位槽对与末端组件2配合后的工具端组件3在径向上限位。对接座31靠近对接盘22一侧的外沿设置有便于与对接盘22配合的导向倒角314，对接盘22靠近对接座31一端设置有与导向倒角314配合的内倒角。
28.在对接盘31上围绕在对接头316的周围设置有圆弧形的行程槽312，该行程槽312呈一端逐渐向对接头316方向偏转的弯曲状结构；工具端组件3与所述末端组件2配合时，滚子234位于行程槽312内，随着末端组件2相对工具端组件3的旋转，滚子234沿行程槽312逐渐靠近对接座31的圆心方向，从而带动压杆232摆动卡紧对接头316。
29.进一步的，工具台4用于放置工具端组件3，包括定位销41和用于解锁单向锁止结构的解锁机构（本实施例为解锁块42）。工具平台4上设置有一侧开口的用于放置机械臂末端工具的卡槽，定位销41设置在卡槽两侧。
30.解锁块42固定设置在工具台4上，用于使棘爪32与棘齿24分离，在解锁块42与棘爪32抵接的一侧设置有便于将棘爪32与棘齿24分隔的斜面。
31.工具端组件3放置在工具台4上时，工具台4上固定的定位销41穿过对接座31两端的定位销孔315，将工具端组件3定位在工具台4上，解锁块42上的斜面与棘爪32内侧斜面配合，使棘爪32扭转扭簧34，此时棘爪32处于解锁状态。
32.工作原理：对接时，机械臂带动末端组件2下降到适当高度，使滚子234进入行程槽312，若对
接前滚子234未处于对接盘22的腰型槽最外侧，末端组件2下降时，卡接端311的倒角推动压杆232下端的弧形抵接面2322，使滚子234滑至对接盘22的腰型槽的最外侧，当滚子234位于行程槽312内时，机械臂带动末端组件2转动，使滚子234沿着行程槽312滚至行程槽312的终点，在此过程中，换向块233逐渐朝对接盘22的中心移动，换向块233带动压杆232围绕第一圆柱销235转动，使压杆232上的压钩2321围绕第一圆柱销235转动，当压钩2321与对接头316上的压紧槽313接触后，压钩2321继续绕第一圆柱销235转动，压钩2321带动压紧槽313上端面向上运动，使卡接端311与连接盘21内的限位槽接触，机械臂末端继续转动，使卡接端311上端与连接盘21的限位槽配合，完成径向限位，滚子234在行程槽312中继续滚动，直到对接盘31上的导向倒角314与对接盘22下端内倒角完全贴合。
33.对接完成后，机械臂带动末端组件2和工具端组件3一起脱离工具台4，此时棘爪32脱离解锁块42，扭簧34带动棘爪32绕第三圆柱销33转动，使棘爪32卡入棘齿24上的齿内，从而完成周向限位，若因加工等原因导致滚子234不能到达行程槽312的末端，棘爪32也能够自动调整啮合位置，从而完成限位动作。
34.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。
35.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。