一种基于可变刚度的柔性打磨机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人打磨技术领域，具体公开了一种基于可变刚度的柔性打磨机器人。


背景技术：

2.目前国内大部分制造公司工件去毛刺打磨抛光加工作业大多采用手工或者使用手持气动，电动工具进打磨、研磨、锉等方式进行加工，容易导致产品不良率上升，而且效率非常低下，并且出现加工后的产品表面粗糙不均匀等问题，也有一部分厂家开始使用机器人安装电动或气动工具进行自动化打磨，与手持打磨比较，机器人去毛刺能有效提高生产效率，降低成本，提高产品良率，但是由于机械臂刚性、定位误差等其他因素，采用机器人夹持电动、气动工具去毛刺，容易出现断刀或者由于力度不均对工件造成损坏等情况发生。
3.同时，在进行柔性打磨时，会有一些颗粒大的碎屑被卷入到打磨盘内，打磨盘将碎屑压在工件的表面转动，很容易使工件表面磨花，同时在进行柔性打磨时，会遇到一些难以去除的毛刺，导致需要更换打磨工具，或者需要人工手动去去除毛刺，造成效率低。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，解决了由于机械臂刚性、定位误差等其他因素，采用机器人夹持电动、气动工具去毛刺，容易出现断刀或者由于力度不均对工件造成损坏等情况发生，同时在进行柔性打磨时，会有一些颗粒大的碎屑被卷入到打磨盘内，打磨盘将碎屑压在工件的表面转动，很容易使工件表面磨花，同时在进行柔性打磨时，会遇到一些难以去除的毛刺，导致需要更换打磨工具，或者需要人工手动去去除毛刺，效率低的技术问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，包括：打磨组件、卡合组件、清扫组件、支撑组件和分离组件；
7.所述打磨组件用于打磨加工件表面，所述打磨组件中的连接轴和所述卡合组件卡合连接，相互既可以卡合也可以分离；
8.所述卡合组件可以控制所述打磨组件和所述清扫组件是否同步转动，所述卡合组件和所述清扫组件通过所述分离组件固定连接；
9.所述清扫组件和所述打磨组件同步转动时可以提前清除加工件表面较大的碎屑，所述清扫组件和所述打磨组件固定连接，所述清扫组件和所述卡合组件滑动连接；
10.所述分离组件可以触发所述卡合组件使所述打磨组件和所述清扫组件不再同步转动，同时分离组件由所述支撑组件触发；
11.所述支撑组件固定连接在所述打磨组件上，所述支撑组件可以改变整个打磨机器人的刚性，使操作者可以打磨较硬的工件表面。
12.优选的，所述打磨组件包括机械臂，所述机械臂下端固定连接有上固定盘，所述上
固定盘下端固定连接有波纹管，所述波纹管下端固定连接有下固定盘。
13.优选的，所述打磨组件还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧上端固定连接在所述上固定盘的下端，所述压缩弹簧的下端固定连接在所述下固定盘的上端，所述压缩弹簧在所述波纹管内。
14.优选的，所述打磨组件还包括电机，所述电机固定连接在所述下固定盘中，所述电机在所述压缩弹簧内部，所述电机下端的输出轴和连接轴固定连接，所述下固定盘的中心开设有开口，所述连接轴穿过所述开口和打磨盘固定连接。
15.优选的，所述卡合组件包括连接杆，所述连接杆的上端固定连接有滑球，所述滑球和滑槽滑动连接，所述滑槽呈ω字形，所述滑球卡合在所述滑槽中，所述滑槽开设在所述下固定盘的下端，所述连接杆的下端和转盘固定连接。
16.优选的，所述卡合组件还包括卡孔，所述卡孔开设在所述连接轴上，所述连接轴穿过所述转盘，所述连接轴和所述转盘之间存在间隙，所述卡孔和卡杆滑动连接，所述卡杆的一端延伸到空腔内，所述空腔开设在所述转盘内部，所述卡杆和所述空腔滑动连接，所述空腔内固定连接有限位盘，所述卡杆穿过所述限位盘和所述限位盘滑动连接，所述卡杆上嵌套有支撑弹簧，所述支撑弹簧一端固定连接在所述限位盘上，所述支撑弹簧的另一端固定连接在所述卡杆上，所述支撑弹簧在所述限位盘靠近所述卡孔的一侧。
17.优选的，所述清扫组件包括刷头，所述刷头在所述打磨盘的两侧呈对称，所述刷头上固定连接有l形杆，所述l形杆穿过支撑柱，所述l形杆和所述支撑柱铰接，所述支撑柱固定连接在所述转盘上。
18.优选的，所述清扫组件还包括第一挤压盘，所述l形杆穿过所述支撑柱和所述第一挤压盘固定连接，所述第一挤压盘通过滑动杆滑动连接在所述转盘上，所述滑动杆延伸到所述转盘的另一侧，所述滑动杆上嵌套有第一形变弹簧，所述第一形变弹簧的上端固定连接在所述第一挤压盘上，所述第一形变弹簧的下端固定连接在所述转盘上。
19.优选的，所述支撑组件包括电动推杆，所述电动推杆上端固定连接在所述上固定盘上，所述电动推杆的下方有升降盘，所述升降盘通过滑动柱滑动连接在所述下固定盘上，所述滑动柱和所述下固定盘滑动连接，所述滑动柱上嵌套有第二形变弹簧，所述第二形变弹簧上端固定连接在所述升降盘上，所述第二形变弹簧的下端固定连接在所述下固定盘内。
20.优选的，所述分离组件包括第一凸块，所述第一凸块固定连接在所述滑动杆的底部，所述第一凸块延伸到所述空腔内部，所述第一凸块和第二凸块抵接，所述第二凸块固定连接在所述卡杆上。
21.本发明的有益效果：
22.(1)本发明所述的一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，打磨组件中压缩弹簧上端固定连接在所述上固定盘的下端，所述压缩弹簧的下端固定连接在所述下固定盘的上端，所述压缩弹簧在所述波纹管内，电机固定连接在所述下固定盘中，所述电机在所述压缩弹簧内部，所述电机下端的输出轴和连接轴固定连接，机械臂可以带动打磨组件贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧可以起到缓冲的作用，如果机械臂带动打磨盘贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧会收缩，减小打磨盘对工件的压力，以防压力过大使工件表面磨花，起到了柔性打磨的效果。
23.(2)本发明所述的一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，清扫组件进行柔性打磨时，转盘在转动时会带动第一挤压盘和支撑柱转动，第一挤压盘和支撑柱转动时带动l形杆转动，l形杆转动带动刷头转动，刷头转动时会快速清扫打磨盘周围的碎屑，提前清理掉打磨盘周围的碎屑，以防刮花工件表面。
24.(3)本发明所述的一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，当遇到工件表面有难以清理的物质时需要更换打磨盘，电动推杆将下固定盘下推后，上固定盘和下固定盘之间的距离固定，在打磨时，上固定盘和下固定盘的距离也不会改变，此时机械臂可以带动打磨组件贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧不在收缩和拉伸，如果机械臂带动打磨盘贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧不会收缩，不会减小打磨盘对工件的压力，从而打磨盘对工件表面的压力更大，有利于进行刚性打磨，将较硬的物质打磨掉。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
26.图1为本发明的实施例整体结构示意图；
27.图2为波纹管内部连接结构示意图；
28.图3为清扫组件连接结构示意图；
29.图4为下固定盘、滑槽、滑球和连接杆连接结构示意图；
30.图5为支撑组件连接结构示意图；
31.图6为卡合组件连接结构示意图；
32.图7为图1中a处放大示意图；
33.图中：1、打磨组件；11、机械臂；12、上固定盘；13、波纹管；14、下固定盘；15、压缩弹簧；16、开口；17、电机；18、连接轴；19、打磨盘；2、卡合组件；21、连接杆；22、滑球；23、滑槽；24、转盘；25、卡孔；26、卡杆；27、空腔；28、支撑弹簧；29、限位盘；3、清扫组件；31、刷头；32、l形杆；33、支撑柱；34、第一挤压盘；35、滑动杆；36、第一形变弹簧；4、支撑组件；41、电动推杆；42、升降盘；43、第二形变弹簧；44、滑动柱；5、分离组件；51、第一凸块；52、第二凸块。
具体实施方式
34.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：打磨组件中的压缩弹簧上端固定连接在所述上固定盘的下端，所述压缩弹簧的下端固定连接在所述下固定盘的上端，所述压缩弹簧在所述波纹管内，电机固定连接在所述下固定盘中，所述电机在所述压缩弹簧内部，所述电机下端的输出轴和连接轴固定连接，机械臂可以带动打磨组件贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧可以起到缓冲的作用，如果机械臂带动打磨盘贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧会收缩，减小打磨盘对工件的压力，以防压力过大使工件表面磨花，起到了柔性打磨的效果，同时在进行柔性打磨时，转盘在转动时会带动第一挤压盘和支撑柱转动，第一挤压盘和支撑柱转动时带动l形杆转动，l形杆转动带动刷头转动，刷头转动时会快速清扫打磨盘周围的碎屑，提前清理掉打磨盘周围的碎屑，以防刮花工件表面，当遇到工件表面有难以清理的物质时，应该更换打磨盘，换上刚性的打磨盘，电动推杆将下固定盘下推后，上固定盘和下固定盘之间的距离固定，在打磨时，上固定盘和下固定盘的距离也不会改变，此时机械臂可以带动打磨组件贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压
缩弹簧不在收缩和拉伸，如果机械臂带动打磨盘贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧不会收缩，不会减小打磨盘对工件的压力，从而打磨盘对工件表面的压力更大，有利于进行刚性打磨，将较硬的物质打磨掉。
35.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
36.如图1-图7所示，本发明所述的一种基于可变刚度的柔性打磨机器人，包括：打磨组件1、卡合组件2、清扫组件3、支撑组件4和分离组件5；
37.所述打磨组件1用于打磨加工件表面，所述打磨组件1中的连接轴18和所述卡合组件2卡合连接，相互既可以卡合也可以分离；
38.所述卡合组件2可以控制所述打磨组件1和所述清扫组件3是否同步转动，所述卡合组件2和所述清扫组件3通过所述分离组件5固定连接；
39.所述清扫组件3和所述打磨组件1同步转动时可以提前清除加工件表面较大的碎屑，所述清扫组件3和所述打磨组件1固定连接，所述清扫组件3和所述卡合组件2滑动连接；
40.所述分离组件5可以触发所述卡合组件2使所述打磨组件1和所述清扫组件3不再同步转动，同时分离组件5由所述支撑组件4触发；
41.所述支撑组件4固定连接在所述打磨组件1上，所述支撑组件4可以改变整个打磨机器人的刚性，使操作者可以打磨较硬的工件表面。
42.在实施例中，打磨组件1可以对加工件表面进行柔性打磨，同时清扫组件3可以提前将加工件表面较大的碎屑清除，当支撑组件4工作后，打磨组件1可以打磨比较粗糙的加工件，同时支撑组件4触发分离组件5工作，分离组件5带动卡合组件2工作，使得打磨组件1在对粗糙面加工时，清扫组件3会停止工作。
43.具体的，所述打磨组件1包括机械臂11，所述机械臂11下端固定连接有上固定盘12，所述上固定盘12下端固定连接有波纹管13，所述波纹管13下端固定连接有下固定盘14，压缩弹簧15上端固定连接在所述上固定盘12的下端，所述压缩弹簧15的下端固定连接在所述下固定盘14的上端，所述压缩弹簧15在所述波纹管13内，电机17固定连接在所述下固定盘14中，所述电机17在所述压缩弹簧15内部，所述电机17下端的输出轴和连接轴18固定连接，所述下固定盘14的中心开设有开口16，所述连接轴18穿过所述开口16和打磨盘19固定连接。
44.实施例中，电机17在工作后，电机17的输出轴带动连接轴18转动，连接轴18带动打磨盘19转动，此时机械臂11可以带动打磨组件1贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧15可以起到缓冲的作用，如果机械臂11带动打磨盘19贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧15会收缩，减小打磨盘19对工件的压力，以防压力过大使工件表面磨花，起到了柔性打磨的效果。
45.具体的，所述卡合组件2包括连接杆21，所述连接杆21的上端固定连接有滑球22，所述滑球22和滑槽23滑动连接，所述滑槽23呈ω字形，所述滑球22卡合在所述滑槽23中，所述滑槽23开设在所述下固定盘14的下端，所述连接杆21的下端和转盘24固定连接，卡孔25开设在所述连接轴18上，所述连接轴18穿过所述转盘24，所述连接轴18和所述转盘24之间存在间隙，所述卡孔25和卡杆26滑动连接，所述卡杆26的一端延伸到空腔27内，所述空腔27开设在所述转盘24内部，所述卡杆26和所述空腔27滑动连接，所述空腔27内固定连接有限
位盘29，所述卡杆26穿过所述限位盘29和所述限位盘29滑动连接，所述卡杆26上嵌套有支撑弹簧28，所述支撑弹簧28一端固定连接在所述限位盘29上，所述支撑弹簧28的另一端固定连接在所述卡杆26上，所述支撑弹簧28在所述限位盘29靠近所述卡孔25的一侧。
46.在实施例中，当进行柔性打磨时，连接轴18在转动时会带动转盘24转动，因为转盘24内的卡杆26卡合在卡孔25内，所以连接轴18转动时会带动转盘24转动，同时连接杆21的上端连接的滑球22在滑槽23内滑动，滑球22的直径大于滑槽23的ω结构的缺口的直径，所以滑球22不会掉出滑槽23，当进行打磨粗糙表面时，由支撑组件4触发后，卡杆26带动支撑弹簧28向远离连接轴18的方向滑动，此时支撑弹簧28受到限位盘29的作用，进行收缩，最终卡杆26会滑出卡孔25，此时连接轴18和转盘24不在卡接，连接轴18独自转动，而转盘24不转动。
47.具体的，所述清扫组件3包括刷头31，所述刷头31在所述打磨盘19的两侧呈对称，所述刷头31上固定连接有l形杆32，所述l形杆32穿过支撑柱33，所述l形杆32和所述支撑柱33铰接，所述支撑柱33固定连接在所述转盘24上，所述l形杆32穿过所述支撑柱33和第一挤压盘34固定连接，所述第一挤压盘34通过滑动杆35滑动连接在所述转盘24上，所述滑动杆35延伸到所述转盘24的另一侧，所述滑动杆35上嵌套有第一形变弹簧36，所述第一形变弹簧36的上端固定连接在所述第一挤压盘34上，所述第一形变弹簧36的下端固定连接在所述转盘24上。
48.在实施例中，进行柔性打磨时，转盘24在转动时会带动第一挤压盘34和支撑柱33转动，第一挤压盘34和支撑柱33转动时带动l形杆32转动，l形杆32转动带动刷头31转动，刷头31转动时会快速清扫打磨盘19周围的碎屑，因为在打磨工件时，工件的表面会有一些大颗粒的碎屑，如果没有提前进行清理，在柔性打磨时，碎屑有几率会被卷入到打磨盘19下方，然后打磨盘19带动碎屑在工件表面转动，会将工件的表面刮花，因为柔性打磨工件表面的目的就是将其表面打磨得更加光滑，具有光泽，所以刷头31会提前清理掉打磨盘19周围的碎屑，以防刮花工件表面。
49.具体的，所述支撑组件4包括电动推杆41，所述电动推杆41上端固定连接在所述上固定盘12上，所述电动推杆41的下方有升降盘42，所述升降盘42通过滑动柱44滑动连接在所述下固定盘14上，所述滑动柱44和所述下固定盘14滑动连接，所述滑动柱44上嵌套有第二形变弹簧43，所述第二形变弹簧43上端固定连接在所述升降盘42上，所述第二形变弹簧43的下端固定连接在所述下固定盘14内。
50.在实施例中，当遇到工件表面有难以清理的物质时，应该更换打磨盘19，换上刚性的打磨盘19，然后启动电动推杆41，电动推杆41伸长会向下挤压升降盘42，升降盘42向下移动压缩第二形变弹簧43，当滑动到最大位置时，升降盘42停止滑动，此时电动推杆41停止伸长，在电动推杆41伸长的过程中，下固定盘14会逐渐远离上固定盘12，同时压缩弹簧15会被拉伸，波纹管13也被拉伸，当电动推杆41不在伸长时，上固定盘12和下固定盘14之间的距离固定，在打磨时，上固定盘12和下固定盘14的距离也不会改变，此时机械臂11可以带动打磨组件1贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧15不在收缩和拉伸，如果机械臂11带动打磨盘19贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧15不会收缩，不会减小打磨盘19对工件的压力，从而打磨盘19对工件表面的压力更大，利于进行刚性打磨，将较硬的物质打磨掉。
51.具体的，所述分离组件5包括第一凸块51，所述第一凸块51固定连接在所述滑动杆
35的底部，所述第一凸块51延伸到所述空腔27内部，所述第一凸块51和第二凸块52抵接，所述第二凸块52固定连接在所述卡杆26上。
52.在实施例中，电动推杆41向下移动时，会推动升降盘42向下移动，升降盘42向下移动会带动滑动柱44向下移动，滑动柱44向下滑动最终会挤压第一挤压盘34，第一挤压盘34向下移动，带动l形杆32的一端向下移动，此时支撑柱33为支点，由于杠杆原理，刷头31会翘起，其高度高于打磨盘19的高度，同时第一挤压盘34向下移动时带动滑动杆35向下移动，滑动杆35带动第一凸块51向下移动，第一凸块51向下挤压第二凸块52，因为第一凸块离所述连接轴的距离大于第二凸块离连接轴)的距离，所以第二凸块52受到压力向远离限位盘29的方向滑动，同时带动卡杆26向远离连接轴18的方向滑动，卡杆26从卡孔25内滑出，此时转盘24不在和连接轴18卡合。
53.本发明使用时，首先使用者应该根据工件表面的情况使用合适的打磨盘19，假设现在需要对工件进行柔性打磨，此时应该启动电机17，电机17在工作后，电机17的输出轴带动连接轴18转动，连接轴18带动打磨盘19转动，此时机械臂11可以带动打磨组件1贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧15可以起到缓冲的作用，如果机械臂11带动打磨盘19贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧15会收缩，减小打磨盘19对工件的压力，以防压力过大使工件表面磨花，起到了柔性打磨的效果，同时，在进行柔性打磨时，转盘24在转动时会带动第一挤压盘34和支撑柱33转动，第一挤压盘34和支撑柱33转动时带动l形杆32转动，l形杆32转动带动刷头31转动，刷头31转动时会快速清扫打磨盘19周围的碎屑，因为在打磨工件时，工件的表面会有一些大颗粒的碎屑，如果没有提前进行清理，在柔性打磨时，碎屑有几率会被卷入到打磨盘19下方，然后打磨盘19带动碎屑在工件表面转动，会将工件的表面刮花，因为柔性打磨工件表面的目的就是将其表面打磨得更加光滑，具有光泽，所以刷头31会提前清理掉打磨盘19周围的碎屑，以防刮花工件表面，当遇到工件表面有难以清理的物质时，应该更换打磨盘19，换上刚性的打磨盘19，然后启动电动推杆41，电动推杆41伸长会向下挤压升降盘42，升降盘42向下移动压缩第二形变弹簧43，当滑动到最大位置时，升降盘42停止滑动，此时电动推杆41停止伸长，在电动推杆41伸长的过程中，下固定盘14会逐渐远离上固定盘12，同时压缩弹簧15会被拉伸，波纹管13也被拉伸，当电动推杆41不在伸长时，上固定盘12和下固定盘14之间的距离固定，在打磨时，上固定盘12和下固定盘14的距离也不会改变，此时机械臂11可以带动打磨组件1贴紧工件表面进行打磨，在打磨时，压缩弹簧15不在收缩和拉伸，如果机械臂11带动打磨盘19贴紧工件的力较大时，此时压缩弹簧15不会收缩，不会减小打磨盘19对工件的压力，从而打磨盘19对工件表面的压力更大，利于进行刚性打磨，将较硬的物质打磨掉，同时，电动推杆41向下移动时，会推动升降盘42向下移动，升降盘42向下移动会带动滑动柱44向下移动，滑动柱44向下滑动最终会挤压第一挤压盘34，第一挤压盘34向下移动，带动l形杆32的一端向下移动，此时支撑柱33为支点，由于杠杆原理，刷头31会翘起，其高度高于打磨盘19的高度，同时第一挤压盘34向下移动时带动滑动杆35向下移动，滑动杆35带动第一凸块51向下移动，第一凸块51向下挤压第二凸块52，第二凸块52受到压力向远离限位盘29的方向滑动，同时带动卡杆26向远离连接轴18的方向滑动，卡杆26从卡孔25内滑出，此时转盘24不在和连接轴18卡合，所以在进行刚性打磨时，清扫组件3不会工作。
54.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该
了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。