機(jī)器人用柔性法蘭及機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及的是機(jī)器人和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的過(guò)渡連接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越普遍，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人由于自身結(jié)構(gòu)的原因，重復(fù)精度相對(duì)較高，而定位精度較低，這個(gè)特點(diǎn)導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人在裝配和加工領(lǐng)域應(yīng)用受限。
[0003]現(xiàn)有的解決方式是，采用高精度的六維力傳感器作為機(jī)器人和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的過(guò)渡連接裝置。六維力傳感器能夠測(cè)量X，1，z三個(gè)方向的力及繞三個(gè)軸向的力矩，傳感器所獲得的力和力矩信號(hào)反饋給機(jī)器人的控制系統(tǒng)，從而使機(jī)器人作出相應(yīng)的反應(yīng)。但是該方式存在以下的不足:1、力傳感器成本較高，反饋控制系統(tǒng)較復(fù)雜，不利于廣泛的推廣和應(yīng)用。2、力反饋控制系統(tǒng)存在時(shí)間上存在滯后，碰撞發(fā)生以后，系統(tǒng)延遲一定時(shí)間才會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，然而當(dāng)控制系統(tǒng)作出響應(yīng)時(shí)，工件可能已經(jīng)被破壞了。
[0004]另外一種解決方式是，通過(guò)單軸氣缸和伺服閥來(lái)控制氣缸對(duì)工件的壓力，但是該方式為單自由度機(jī)構(gòu)，只在一個(gè)方向上有作用，而工業(yè)中使用的六自由度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度較多，執(zhí)行工具和工件之間的接觸力通常是多維的，若要滿足需求，就要采用多個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來(lái)，系統(tǒng)剛度降低，誤差增大，控制變得復(fù)雜，成本上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的目的是提供一種機(jī)器人用柔性法蘭，可以多自由度運(yùn)動(dòng)，解決機(jī)器人在裝配和加工過(guò)程中因不能靈活移動(dòng)或信號(hào)反饋延遲，而導(dǎo)致的碰撞損壞工件的問(wèn)題。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種機(jī)器人用柔性法蘭，包括:
[0007]外殼，其上設(shè)有輸入接口，用以輸入設(shè)定壓力的氣體或液體；
[0008]活塞套件，固定設(shè)置在所述外殼內(nèi)部且位于外殼一端，所述活塞套件和所述輸入接口之間具有壓力通道；
[0009]活塞，設(shè)置在所述活塞套件中，并能夠在其中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在所述壓力通道通入氣體或液體時(shí)，活塞能夠由氣體或液體壓力推動(dòng)向前；
[0010]執(zhí)行器連接法蘭，活動(dòng)設(shè)置在所述外殼的另一端，且其一端伸出所述外殼，其另一端由所述活塞頂住，從而能夠根據(jù)氣體或液體壓力和外力的作用在外殼內(nèi)浮動(dòng)；還包括
[0011]限制部，用以限制執(zhí)行器連接法蘭繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述外殼包括外殼基座和端蓋，所述端蓋固定連接外殼基座，所述端蓋上設(shè)有用于執(zhí)行器連接法蘭部分伸出其外的開口，所述端蓋能夠阻擋所述執(zhí)行器連接法蘭的法蘭基座以限制其向外滑出。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述執(zhí)行器法蘭上設(shè)有定位凸部，所述端蓋上設(shè)有和所述定位凸部配合的定位凹槽。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述端蓋的開口口徑稍大于所述執(zhí)行器連接法蘭伸出部位的外徑，所述執(zhí)行器連接法蘭伸出部位和所述端蓋之間設(shè)置有密封件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述密封件為旋轉(zhuǎn)油封，其安裝在所述端蓋開口附近，其內(nèi)圈與所述執(zhí)行器連接法蘭伸出部位貼合。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述限制部包括轉(zhuǎn)動(dòng)限制件和直線滑槽或直線滑軌，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制件設(shè)置在所述執(zhí)行器連接法蘭側(cè)表面上，所述直線滑槽或直線滑軌設(shè)置在所述外殼內(nèi)壁上，并配合所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制件，所述直線滑槽或直線滑軌使得所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制件僅在其槽向或軌向上滑動(dòng)，從而所述執(zhí)行器連接法蘭無(wú)法繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制件為球狀物件，所述球狀物件部分設(shè)置在執(zhí)行器連接法蘭上，部分設(shè)置在所述直線滑槽或直線滑軌上，所述執(zhí)行器連接法蘭能夠貼合于球狀物件的球面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述活塞套件包括活塞套基座和活塞套，所述活塞套基座固定連接到所述外殼上，所述活塞套固定安裝在所述活塞套基座內(nèi)，所述壓力通道連通所述輸入接口和所述活塞套，以使通入的氣體或液體能夠推動(dòng)所述活塞。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述輸入接口連接一快插接頭。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述活塞為多個(gè)，且在活塞套件的圓周方向上均勻分布，連通到各活塞的壓力通道均相互連通。
[0021]—種機(jī)器人，使用前述任意一項(xiàng)所述的機(jī)器人用柔性法蘭。
[0022]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:通過(guò)外殼和活塞套件及兩者之間的壓力通道，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)或液動(dòng)控制活塞在活塞套件中的自由移動(dòng)，執(zhí)行器連接法蘭能夠被活塞頂出，并且具有多個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)自由度，能夠根據(jù)受力情況在外殼內(nèi)部相應(yīng)浮動(dòng)，機(jī)器人系統(tǒng)工作時(shí)，根據(jù)工件的重量和姿態(tài)獲得輸入壓力通道的相應(yīng)壓力，活塞受力推動(dòng)執(zhí)行器連接法蘭頂出，當(dāng)作用在工件的外力大于柔性法蘭內(nèi)活塞的作用力時(shí)，執(zhí)行器連接法蘭可以沿軸線方向移動(dòng)或相對(duì)于軸線方向傾斜、偏轉(zhuǎn)，從而防止過(guò)大的作用力破壞工件，本發(fā)明的柔性法蘭能夠使執(zhí)行工具在受到超過(guò)設(shè)定的負(fù)載的時(shí)候，有一定的浮動(dòng)能力，具有多個(gè)方向自由度，從而執(zhí)行工具能夠準(zhǔn)確定位工件。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人用柔性法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柔性法蘭與機(jī)器人連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶有柔性法蘭的機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0027]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0028]本發(fā)明的柔性法蘭適合用于機(jī)器人，作為在機(jī)器人和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的過(guò)渡連接裝置，將法蘭設(shè)置為柔性機(jī)構(gòu)，執(zhí)行器連接法蘭能夠在多個(gè)方向上移動(dòng)，執(zhí)行器連接法蘭連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如是抓取工件的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，相比單自由度機(jī)構(gòu)而言運(yùn)動(dòng)自由度多，相比六維力傳感器而言，無(wú)需反應(yīng)延遲時(shí)間，減小了工件受損害的可能性，本發(fā)明柔性法蘭能夠根據(jù)所需受外力及所需姿態(tài)，確定需要通入柔性法蘭內(nèi)的氣體或液體壓力，在外力和氣體或液體壓力的作用下，執(zhí)行器連接法蘭移動(dòng)到所需位置，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。
[0029]參看圖1，在本實(shí)施例中，機(jī)器人用柔性法蘭包括:外殼，活塞套件，活塞6、執(zhí)行器連接法蘭I及限制部。在圖1中，外殼由外殼基座9和端蓋2構(gòu)成，具體的可以通過(guò)螺栓將外殼基座9和端蓋2連接起來(lái)，或者螺紋連接或其他方式連接，當(dāng)然，外殼的具體形式并不限制于此，例如可以是一體成型的外殼，或者以其他構(gòu)成部件及形式連接的外殼。
[0030]其中，外殼上設(shè)有輸入接口，可以通入具有設(shè)定壓力的氣體或液體，氣體例如是壓縮空氣，通入的方式例如是輸入接口連接一供氣設(shè)備，在圖中，外殼的形狀為圓柱形，在外殼的底面靠近邊緣處設(shè)置輸入接口，該輸入接口通過(guò)壓力通道14將氣體通入到活塞套件中。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，輸入接口連接一快插接頭12，即插即用，且連接方便。
[0031]活塞套件固定設(shè)置在外殼內(nèi)部且位于外殼一端，具體是位于設(shè)置有輸入接口的一端，活塞套件和輸入接口之間具有壓力通道14，該壓力通道14可以部分或全部設(shè)置在外殼上，壓力通道14輸入端連通輸入接口，輸出端連通到活塞套件，當(dāng)壓力通道全部設(shè)置在外殼上時(shí)，也就是在外殼的底部?jī)?nèi)開設(shè)壓力通道14，活塞套件和外殼的安裝連接處最好設(shè)置密封件，可以理解的，壓力通道較佳的來(lái)說(shuō)是密封通道，呈現(xiàn)為一輸氣通道或輸氣腔，在圖1中，活塞套件的內(nèi)環(huán)和外環(huán)連接外殼處都設(shè)置有密封件10和11，圖中均為O型圈。
[0032]活塞6設(shè)置在活塞套件中，并能夠在其中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在壓力通道14通入氣體時(shí)，活塞6能夠由氣體或液體壓力推動(dòng)向前，當(dāng)然也可以由外力作用，執(zhí)行器連接法蘭I推動(dòng)活塞6退回活塞套件，活塞6受力時(shí)，和活塞套件之間可以有較大的摩擦力，但是由于外力或氣體或液體壓力更大，因而，活塞6能夠在活塞套件中自由移動(dòng)。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，活塞6內(nèi)設(shè)有一氣腔61，壓力通道14連通到氣腔61，將氣體直接通入氣腔61，更容易推動(dòng)活塞6。
[0034]執(zhí)行器連接法蘭I活動(dòng)設(shè)置在外殼的另一端，且其一端伸出所述外殼，其另一端由活塞頂住，從而能夠根據(jù)氣體或液體壓力和外力的作用在外殼內(nèi)浮動(dòng)。在圖1中，執(zhí)行器連接法蘭I為法蘭基座和法蘭連接盤的一體件，法蘭基座的外徑大于法蘭連接盤的外徑，法蘭連接盤伸出在外殼之外，用來(lái)連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，法蘭基座則設(shè)置在外殼之內(nèi)，在一定距離內(nèi)可移動(dòng)，但移動(dòng)范圍受限于外殼和活塞6之間，也就是說(shuō)外殼內(nèi)具有供執(zhí)行器連接法蘭I和活塞2往復(fù)移動(dòng)的一定寬度，在工作