一种机械臂模块化更换末端装置的制作方法

本发明涉及自动化，尤其涉及一种机械臂模块化更换末端装置。

背景技术：

1、机械臂是自动化领域的一个重要组成部分，已经在工业、医疗、电网等多个领域得到广泛应用，其末端工具对于确保电力系统的可靠性和高效性至关重要，可用于安全地更换、升级或维修电力设备，如变压器、绝缘子、电缆、开关设备等，无需中断电力供应。这极大地减少了停电时间，降低了经济成本，以及提高了供电可靠性。在紧急情况下，末端更换装置还可以快速响应，进行救援和紧急维修，以最小化停电时间。

2、目前国内外都对机械臂末端更换装置进行了一定的研究，荷兰为欧空局设计了一种小型更换装置，其需要很高的定位精度。美国agi公司研究生产更换装置是通过凸轮式来进行锁紧，在出现故障时，有自动保护功能，具有良好的安全可靠性。在我国，从事机器人末端工具更换装置研究的单位多数是国内的一些高校及研究所，2015年，蒋君等人设计研究了机器人一种遥操作的快速更换装置，通过液压马达来提供动力源。沈阳的一家通用机器人公司设计了一种通过蜗轮蜗杆来进行锁紧的更换装置，其结构复杂，但正是利用了其自锁性能，锁紧较为可靠。

3、然而，电网中不同任务通常需要不同的末端工具，例如用于安装或更换变压器、继电器、电容器等设备的定制夹具和连接器、用于维修电力塔和杆塔的焊接头、切割工具和螺栓紧固工具等，因此仅使用单一的末端工具很难满足复杂的任务要求。

4、为能够适应电网中各项任务，最好的解决办法就是为机械臂配备末端工具快换装置与工具库，使机械臂能够根据作业任务实际需要更换末端工具，提高机械臂的作业能力与作业效率。但是工具库中工器具接口均不统一，如果能够模块化处理每个工器具，使其都可以与机械臂末端接口连接，那么机械臂的工作效率将会大大提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有机械臂模块化更换末端装置存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种机械臂模块化更换末端装置，其目的在于：为机械臂配备末端工具快换装置与工具库，使机械臂能够根据作业任务实际需要更换末端工具，提高机械臂的作业能力与作业效率。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括母盘部件，与机械臂可拆卸连接，其包括母盘体、所述母盘体内开设有气腔，所述气腔内部设置有活塞，所述母盘体的端面中心处设置有轴承座圈；

4、子盘部件，与工具可拆卸连接，且所述母盘部件相插接锁定，其包括与所述母盘体相插接的子盘体，所述子盘体内开设有插孔，所述轴承座圈插接于所述插孔，所述活塞推动所述轴承座圈中的钢珠插接在所述插孔内壁的缺口槽中，用于对所述母盘体和所述子盘体进行锁定；

5、提醒部件，安装在所述母盘部件内，其包括在所述轴承座圈内位于所述钢珠处的滑动腔，所述滑动腔内滑动设置有测量板，所述测量板用于对所述钢珠直径进行测量以及对所述母盘体和所述子盘体安装是否紧密进行测量，所述母盘体侧面开设的空腔，所述空腔与所述滑动腔相连通，所述空腔内设置有指示棒。

6、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述轴承座圈中心与所述气腔中心同心设置，且所述活塞的横截面设置为“工”字型，其所述活塞的上滑板在所述气腔内滑动，其所述活塞的下滑板在所述轴承座圈内滑动，所述气腔内设置有上下两个与气泵相连通的气嘴。

7、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述下滑板的下端面设置为锥形，且外壁开设有环槽，所述轴承座圈的外壁环形等间距开设有多个贯穿的球槽，所述钢珠沿着所述球槽移动，所述环槽用于对全部的所述钢珠进行挤压锁定。

8、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述环槽的横截面从下到上依次分为三段，坡度较大的下段，竖直的中段以及坡度较小的上段。

9、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述滑动腔与所述球槽相连通，且所述测量板内开设有贯穿的条形槽，所述钢珠位于所述条形槽内，所述条形槽的上下侧面为弧面，且所述滑动腔上端设置有弹簧用于挤压所述测量板下降。

10、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述测量板在初始状态下超过所述轴承座圈的下端面，且所述测量板下端设置有多段色彩涂层，用于提示对应所述钢珠直径是否合格。

11、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：在所述子盘体的所述插孔内设置有凸缘，所述母盘体与所述子盘体插接时，全部的所述测量板下端均抵持在所述凸缘上表面。

12、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述测量板上端设置有密封垫，各个所述滑动腔均通过气道串联并与所述空腔相连通。

13、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述指示棒分为三段从外到内依次为第一指示段、第二指示段以及活塞段，所述活塞段在所述空腔内滑动，所述第一指示段用于提示任一所述钢珠直径是否合格，所述第二指示段用于提示所述母盘体和所述子盘体安装是否紧密。

14、作为本发明所述机械臂模块化更换末端装置的一种优选方案，其中：所述第一指示段设置为单一色段，第二指示段设置为渐变色段。

15、本发明的有益效果：通过在母盘体的底部设置轴承座圈插入到子盘体的插孔中，并通过控制气体的变化，带动活塞的升降对安装在轴承座圈上的钢珠进行带动，使钢珠移动对子盘体和母盘体进行锁定，且在每个钢珠处设置对应的测量板，对钢珠的体积变化进行测量，同时测量板也位于子盘体和母盘体插接的间隙处，从而也可以对子盘体和母盘体之间的插接紧密度进行测量，且测量板通过气道与空腔以及指示棒相连通，实现指示棒进行显示的目的，方便使用者根据指示棒的显示进行操作，即两处不同的问题，均可以通过观察指示棒进行显示。

技术特征：

1.一种机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述轴承座圈(104)中心与所述气腔(102)中心同心设置，且所述活塞(103)的横截面设置为“工”字型，其所述活塞(103)的上滑板(103a)在所述气腔(102)内滑动，其所述活塞(103)的下滑板(103b)在所述轴承座圈(104)内滑动，所述气腔(102)内设置有上下两个与气泵相连通的气嘴(105)。

3.根据权利要求2所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述下滑板(103b)的下端面设置为锥形，且外壁开设有环槽(103c)，所述轴承座圈(104)的外壁环形等间距开设有多个贯穿的球槽(205)，所述钢珠(203)沿着所述球槽(205)移动，所述环槽(103c)用于对全部的所述钢珠(203)进行挤压锁定。

4.根据权利要求3所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述环槽(103c)的横截面从下到上依次分为三段，坡度较大的下段(103c-1)，竖直的中段(103c-2)以及坡度较小的上段(103c-3)。

5.根据权利要求3或4所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述滑动腔(301)与所述球槽(205)相连通，且所述测量板(302)内开设有贯穿的条形槽(305)，所述钢珠(203)位于所述条形槽(305)内，所述条形槽(305)的上下侧面为弧面，且所述滑动腔(301)上端设置有弹簧(306)用于挤压所述测量板(302)下降。

6.根据权利要求5所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述测量板(302)在初始状态下超过所述轴承座圈(104)的下端面，且所述测量板(302)下端设置有多段色彩涂层(302a)，用于提示对应所述钢珠(203)直径是否合格。

7.根据权利要求5所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：在所述子盘体(201)的所述插孔(202)内设置有凸缘(206)，所述母盘体(101)与所述子盘体(201)插接时，全部的所述测量板(302)下端均抵持在所述凸缘(206)上表面。

8.根据权利要求6或7所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述测量板(302)上端设置有密封垫(302b)，各个所述滑动腔(301)均通过气道(307)串联并与所述空腔(303)相连通。

9.根据权利要求8所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述指示棒(304)分为三段从外到内依次为第一指示段(304a)、第二指示段(304b)以及活塞段(304c)，所述活塞段(304c)在所述空腔(303)内滑动，所述第一指示段(304a)用于提示任一所述钢珠(203)直径是否合格，所述第二指示段(304b)用于提示所述母盘体(101)和所述子盘体(201)安装是否紧密。

10.根据权利要求9所述的机械臂模块化更换末端装置，其特征在于：所述第一指示段(304a)设置为单一色段，第二指示段(304b)设置为渐变色段。

技术总结
本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种机械臂模块化更换末端装置，包括母盘部件，与机械臂可拆卸连接，其包括母盘体、母盘体内开设有气腔，气腔内部设置有活塞，母盘体的端面中心处设置有轴承座圈；子盘部件，与工具可拆卸连接，且母盘部件相插接锁定，其包括与母盘体相插接的子盘体，子盘体内开设有插孔，轴承座圈插接于插孔，活塞推动轴承座圈中的钢珠插接在插孔内壁的缺口槽中，用于对母盘体和子盘体进行锁定，同时还设置提醒部件方便使用者根据指示棒的显示进行操作，测量板用于对钢珠直径进行测量以及对母盘体和子盘体安装是否紧密进行测量，即两处不同的问题，均可以通过观察指示棒进行显示。

技术研发人员：王洪武,赵维谚,陈康,杨腾,李俊鹏,杨润东,蒋洪涛,杨长旺
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司输电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29