专利名称:一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪
专利类型:发明专利
专利申请号:CN202011451464.6
专利申请(专利权)人:国网天津市电力公司,国网天津市电力公司滨海供电分公司,国家电网有限公司
权利人地址:天津市河北区五经路39号
专利发明(设计)人:李少雄,张黎明,张剑,曹筱欧,魏显鉴,张立玲,董子君,于连祥,贺瑞,徐志宏
专利摘要:本发明公开了一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,其包括机器人手臂、电动夹爪和柔性定位正交滑台,柔性定位正交滑台包括上滑台、下滑台、正交轨道、定位板和弹性顶头组件;上滑台上端安装有电动夹爪,下滑台下端安装在机器人手臂上,正交轨道包括相互垂直的上部轨道和下部轨道,上部轨道与上滑台左右滑动连接,下部轨道与下滑台前后滑动连接,定位板有两个,弹性顶头组件有四个,每个定位板与两个弹性顶头组件配合使用来限制上滑台和下滑台的滑移。本发明的使用,可以降低机器人手臂的操作定位精度要求,并可提高工作效率,同时由于可选用精度等级较低的机器人,从而降低了成本,减少了设备投资。
主权利要求:
1.一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,包括机器人手臂、电动夹爪和柔性定位正交滑台,所述柔性定位正交滑台安装在所述机器人手臂和所述电动夹爪之间,其特征在于,所述柔性定位正交滑台包括上滑台、下滑台、正交轨道、定位板和弹性顶头组件;
所述上滑台的上端面安装有所述电动夹爪;
所述下滑台的下端面安装在所述机器人手臂上;
所述正交轨道包括相互垂直设置的上部轨道和下部轨道,所述上部轨道与所述上滑台左右滑动连接,所述下部轨道与所述下滑台前后滑动连接;
所述定位板包括横板和竖板,所述定位板共有两个且分别为第一定位板和第二定位板,所述第一定位板的横板固接在所述下部轨道的前端面或后端面上,且该第一定位板的竖板朝上竖向设置并位于所述上滑台的前侧板前方或是后侧板的后方,所述第二定位板的横板固接在所述上部轨道的左端面或右端面上,且该第二定位板的竖板朝下竖向设置并位于所述下滑台的左侧板左侧或是右侧板的右侧;
所述弹性顶头组件包括顶头、支承盘、顶头座、弹簧、弹簧导套和顶力调整螺丝,所述顶头座的内部贯穿形成有阶梯孔,所述顶头匹配地贯穿所述阶梯孔的小径端,所述支承盘固接在所述顶头的端部,该支承盘的直径大于所述阶梯孔的小径端直径且位于所述阶梯孔的大径端内,所述弹簧导套的一端螺纹连接在所述阶梯孔的大径端内、另一端贯穿螺纹连接有所述顶力调整螺丝,所述弹簧设置在所述弹簧导套的内腔中且位于所述支承盘和所述顶力调整螺丝之间;所述弹性顶头组件共有四个且分别为两个第一弹性顶头组件和两个第二弹性顶头组件,两个所述第一弹性顶头组件左右对称固接在所述上滑台的前侧板或后侧板上,该两个第一弹性顶头组件中的两个所述顶头在各自的弹簧的作用下顶紧在所述第一定位板的竖板的左右两侧,两个所述第二弹性顶头组件前后对称固接在所述下滑台的左侧板或右侧板上,该两个第二弹性顶头组件中的两个所述顶头在各自的弹簧的作用下顶紧在所述第二定位板的竖板的前后两侧;
在同一定位板中,竖板的厚度比横板的厚度小并使两者面对柔性定位正交滑台的一侧之间形成有一厚度台阶,竖板与柔性定位正交滑台之间存在间隙,保证上滑台和上部轨道之间左右微量滑移以及下滑台与下部轨道之间前后微量滑移,实现电动夹爪的多个方向的平移;
所述上滑台的下部前后对称形成有两个第一V形轨道面,所述上部轨道的前后两个端面上对称形成有两个第二V形轨道面,两个所述第一V形轨道面和两个所述第二V形轨道面一一对应地相配合使用,且两个所述第一V形轨道面与各自对应的所述第二V形轨道面之间还分别设有一套第一滚珠及保持架,以实现所述上滑台和所述上部轨道之间的滑动连接;
所述下滑台的上部左右对称形成有两个第三V形轨道面,所述下部轨道的左右两个端面上对称形成有两个第四V形轨道面,两个所述第三V形轨道面和两个所述第四V形轨道面一一对应地相配合使用,且两个所述第三V形轨道面与各自对应的所述第四V形轨道面之间还分别设有一套第二滚珠及保持架,以实现所述下滑台和所述下部轨道之间的滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,其特征在于,所述上滑台的左右两个端面上还分别固接有一第一挡板,以防止两套所述第一滚珠及保持架脱落;
所述下滑台的前后两个端面上还分别固接有一第二挡板,以防止两套所述第二滚珠及保持架脱落。
3.根据权利要求1所述的一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,其特征在于,两个所述第一V形轨道面中至少有一个第一活动V形轨道面,所述第一活动V形轨道面形成在第一可调轨道上,所述第一可调轨道活动连接在所述上滑台的下部内侧,所述上滑台上还贯穿螺纹连接有多个第一轨道调整螺丝,多个所述第一轨道调整螺丝作用在所述第一可调轨道与所述第一活动V形轨道面相对的端面上;
两个所述第三V形轨道面中至少有一个第二活动V形轨道面,所述第二活动V形轨道面形成在第二可调轨道上,所述第二可调轨道活动连接在所述下滑台的上部内侧,所述下滑台上还贯穿螺纹连接有多个第二轨道调整螺丝,多个所述第二轨道调整螺丝作用在所述第二可调轨道与所述第二活动V形轨道面相对的端面上。 说明书 : 一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪技术领域[0001] 本发明涉及机器人领域,提供一种用于电动汽车自动充电机器人的配件,尤其是一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪。背景技术[0002] 电动汽车具有零排放、噪音低和使用成本低等优点,在政府政策的大力支持下率先进入公共交通领域,并逐渐取代燃油公交车。由于动力电池的能量密度比汽柴油低,电动汽车的单次续航里程无法达到燃油车的续航水平,运营结束后需要及时为动力电池充电补充电能。目前,电动公交车的标准充电方式是整车直流传导充电,充电站的直流充电桩完成交直流变换,人工将充电枪插入电动公交车的充电插座后,启动充电过程,充电完成后,再由人工拔出充电枪。为了保证足够的充电速度,充电电流达数百安培,充电枪电缆需要较大截面积才能满足电气要求,电缆的重量和扭曲力都比较大;此外,为了保证充电枪与充电插座的电极可靠连接,减小接触电阻,充电枪和充电插座结构设计的插拔力达到数百牛顿,因此,人工充电作业劳动强度大、操作困难。[0003] 近年来,随着电动公交车的推广应用,电动公交车的路线和数量越来越多,充电站需要配备更多的充电操作工才能维持运营。然而,当今劳动力资源逐渐短缺,人工成本大幅提升,电动公交车运营企业面临的成本压力越来越大,因此,应用充电机器人代替人工进行充电作业得到高度重视。[0004] 实际使用时,充电机器人夹持充电枪插入至充电桩的充电插座时会有微量定位误差,使得充电枪不能顺利地进入至充电插座内,甚至会造成充电枪和充电插座的损坏。为了解决上述问题,一般会选取操作精度较高的充电机器人,这无疑会增加购买成本和维护成本,增大了设备投资。发明内容[0005] 本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处,提供一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,其结构简单合理、成本低且能够实现充电枪与充电插座之间的自动对中。[0006] 为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:[0007] 一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,包括机器人手臂、电动夹爪和柔性定位正交滑台,所述柔性定位正交滑台安装在所述机器人手臂和所述电动夹爪之间;[0008] 所述柔性定位正交滑台包括上滑台、下滑台、正交轨道、定位板和弹性顶头组件;[0009] 所述上滑台的上端面安装有所述电动夹爪;[0010] 所述下滑台的下端面安装在所述机器人手臂上;[0011] 所述正交轨道包括相互垂直设置的上部轨道和下部轨道,所述上部轨道与所述上滑台左右滑动连接,所述下部轨道与所述下滑台前后滑动连接;[0012] 所述定位板包括横板和竖板,所述定位板共有两个且分别为第一定位板和第二定位板,所述第一定位板的横板固接在所述下部轨道的前端面或后端面上,且该第一定位板的竖板朝上竖向设置并位于所述上滑台的前侧板前方或是后侧板的后方,所述第二定位板的横板固接在所述上部轨道的左端面或右端面上,且该第二定位板的竖板朝下竖向设置并位于所述下滑台的左侧板左侧或是右侧板的右侧;[0013] 所述弹性顶头组件包括顶头、支承盘、顶头座、弹簧、弹簧导套和顶力调整螺丝,所述顶头座的内部贯穿形成有阶梯孔,所述顶头匹配地贯穿所述阶梯孔的小径端,所述支承盘固接在所述顶头的端部,该支承盘的直径大于所述阶梯孔的小径端直径且位于所述阶梯孔的大径端内,所述弹簧导套的一端螺纹连接在所述阶梯孔的大径端内、另一端贯穿螺纹连接有所述顶力调整螺丝,所述弹簧设置在所述弹簧导套的内腔中且位于所述支承盘和所述顶力调整螺丝之间;所述弹性顶头组件共有四个且分别为两个第一弹性顶头组件和两个第二弹性顶头组件,两个所述第一弹性顶头组件左右对称固接在所述上滑台的前侧板或后侧板上,该两个第一弹性顶头组件中的两个所述顶头在各自的弹簧的作用下顶紧在所述第一定位板的竖板的左右两侧,两个所述第二弹性顶头组件前后对称固接在所述下滑台的左侧板或右侧板上,该两个第二弹性顶头组件中的两个所述顶头在各自的弹簧的作用下顶紧在所述第二定位板的竖板的前后两侧。[0014] 进一步地,所述上滑台的下部前后对称形成有两个第一V形轨道面,所述上部轨道的前后两个端面上对称形成有两个第二V形轨道面,两个所述第一V形轨道面和两个所述第二V形轨道面一一对应地相配合使用,且两个所述第一V形轨道面与各自对应的所述第二V形轨道面之间还分别设有一套第一滚珠及保持架,以实现所述上滑台和所述上部轨道之间的滑动连接;所述下滑台的上部左右对称形成有两个第三V形轨道面,所述下部轨道的左右两个端面上对称形成有两个第四V形轨道面,两个所述第三V形轨道面和两个所述第四V形轨道面一一对应地相配合使用,且两个所述第三V形轨道面与各自对应的所述第四V形轨道面之间还分别设有一套第二滚珠及保持架,以实现所述下滑台和所述下部轨道之间的滑动连接。[0015] 进一步地,所述上滑台的左右两个端面上还分别固接有一第一挡板,以防止两套所述第一滚珠及保持架脱落;所述下滑台的前后两个端面上还分别固接有一第二挡板,以防止两套所述第二滚珠及保持架脱落。[0016] 进一步地,两个所述第一V形轨道面中至少有一个第一活动V形轨道面,所述第一活动V形轨道面形成在第一可调轨道上,所述第一可调轨道活动连接在所述上滑台的下部内侧,所述上滑台上还贯穿螺纹连接有多个第一轨道调整螺丝,多个所述第一轨道调整螺丝作用在所述第一可调轨道与所述第一活动V形轨道面相对的端面上;两个所述第三V形轨道面中至少有一个第二活动V形轨道面,所述第二活动V形轨道面形成在第二可调轨道上,所述第二可调轨道活动连接在所述下滑台的上部内侧,所述下滑台上还贯穿螺纹连接有多个第二轨道调整螺丝,多个所述第二轨道调整螺丝作用在所述第二可调轨道与所述第二活动V形轨道面相对的端面上。[0017] 进一步地,在同一所述定位板中,所述竖板的厚度比所述横板的厚度小并使两者面对所述柔性定位正交滑台的一侧之间形成有一厚度台阶,以允许所述竖板与所述柔性定位正交滑台之间存在一定的间隙。[0018] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的使用,可以降低机器人手臂的操作定位精度要求,并可提高工作效率,同时由于可选用精度等级较低的机器人,从而降低了成本,减少了设备投资。附图说明[0019] 为了使本发明的优点更容易理解,将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式,因此不应认为是对其保护范围的限制,通过附图以附加的特性和细节来描述和解释本发明。[0020] 图1为本发明的主视结构示意图;[0021] 图2为本发明的侧视结构示意图;[0022] 图3为本发明的俯视结构示意图;[0023] 图4为本发明中上滑台的主视结构示意图;[0024] 图5为本发明中上滑台的侧视结构示意图;[0025] 图6为本发明中上滑台的俯视结构示意图;[0026] 图7为本发明中正交轨道的主视结构示意图;[0027] 图8为本发明中正交轨道的侧视结构示意图;[0028] 图9为本发明中正交轨道的俯视结构示意图;[0029] 图10为本发明中弹性顶头组件的剖视结构示意图;[0030] 图11为本发明中第一定位板的主视结构示意图;[0031] 图12为本发明中第一定位板的侧视结构示意图。[0032] 其中,1‑机器人手臂,2‑电动夹爪,3‑手臂连接板,4‑电动夹爪连接板,5‑上滑台、501‑第一V形轨道面,6‑下滑台,7‑正交轨道,701‑上部轨道,702‑下部轨道,703‑第二V形轨道面,704‑第四V形轨道面,8a‑第一可调轨道,8b‑第二可调轨道,9a‑第一轨道调整螺丝,9b‑第二轨道调整螺丝,10a‑第一滚珠及保持架,10b‑第二滚珠及保持架,11a‑第一挡板,11b‑第二挡板,12a‑第一弹性顶头组件,12b‑第二弹性顶头组件,1201‑顶头,1202‑支承盘,1203‑顶头座,1204‑弹簧,1205‑弹簧导套,1206‑顶力调整螺丝,13a‑第一定位板,13b‑第二定位板,1301‑横板,1302‑竖板,1303‑厚度台阶,14‑充电枪。具体实施方式[0033] 在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明实施方式发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。[0034] 为了彻底了解本发明实施方式,将在下列的描述中提出详细的结构。显然,本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。[0035] 在本发明的描述中,术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。[0036] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的说明:[0037] 参见图1至图12,本实施例提供了一种用于充电机器人的柔性自动对中电动夹爪,主要包括机器人手臂1、电动夹爪2、手臂连接板3、电动夹爪连接板4和柔性定位正交滑台,柔性定位正交滑台安装在机器人手臂和电动夹爪之间,柔性定位正交滑台主要包括上滑台5、下滑台6、正交轨道7、滚珠及保持架、挡板、可调轨道、轨道调整螺丝、定位板和弹性顶头组件。[0038] 如图1至图3所示,上滑台5的上端面通过电动夹爪连接板4安装有电动夹爪2。下滑台6的下端面通过手臂连接板3安装有机器人手臂1。上滑台5和下滑台6之间通过正交轨道7滑动连接在一起。[0039] 如图7至图9所示,正交轨道7包括相互垂直设置的上部轨道701和下部轨道702,上部轨道701的前后两个端面上对称形成有两个第二V形轨道面703,下部轨道702的左右两个端面上对称形成有两个第四V形轨道面704。[0040] 如图1至图6所示,上滑台5的下部前后对称形成有两个第一V形轨道面501,两个第一V形轨道面501中一个为固定V形轨道面,另一个为活动V形轨道面,该固定V形轨道面与上滑台5一体制成,将该活动V形轨道面定义为第一活动V形轨道面,第一活动V形轨道面形成在一个可调轨道上,将该可调轨道定义为第一可调轨道8a,第一可调轨道8a活动连接在上滑台5下部内侧的置放槽内,第一可调轨道8a可在置放槽内前后移动,上滑台5上还贯穿螺纹连接有四个轨道调整螺丝,将这些轨道调整螺丝均定义为第一轨道调整螺丝9a,四个第一轨道调整螺丝9a作用在第一可调轨道8a与第一活动V形轨道面相对的端面上。两个第一V形轨道面501和两个第二V形轨道面703一一对应地相配合使用,且两个第一V形轨道面501与各自对应的第二V形轨道面703之间还分别设有一套滚珠及保持架,将这两套滚珠及保持架均定义为第一滚珠及保持架10a,在一套第一滚珠及保持架10a中共设有一个呈板状的保持架和五个滚珠,其中保持架上开有五个圆孔并可供五个滚珠装入,保持架定位卡入在相对应的第一V形轨道面501与第二V形轨道面703之间,五个滚珠均与相对应的第一V形轨道面501与第二V形轨道面703接触;上滑台5和上部轨道701之间通过两套第一滚珠及保持架10a组成高精度滚动导轨系统,移动阻力极小,可以实现上滑台5和上部轨道701之间的左右滑动连接。为了防止两套第一滚珠及保持架10a脱落,在上滑台5的左右两个端面上还分别固接有一挡板,将该两个挡板均定义为第一挡板11a,两个第一挡板11a分别通过螺钉紧固在上滑台5的左右两个端面上,两个第一挡板11a还可以防止灰尘进入至上滑台5和上部轨道701之间的轨道内。另外,适当拧进四个第一轨道调整螺丝9a可以推动第一可调轨道8a,从而可清除上滑台5和上部轨道701之间的轨道配合间隙,可避免电动夹爪2的摆动和转动。[0041] 下滑台6的结构与上滑台5的结构一致,仅是安装位置与上滑台5有所不同,下滑台6与下部轨道702的装配可参考滑台5和上部轨道701之间的装配方式。具体地,下滑台6的上部左右对称形成有两个第三V形轨道面,其中一个为固定V形轨道面,另一个为活动V形轨道面,该固定V形轨道面与下滑台6一体制成,将该活动V形轨道面定义为第二活动V形轨道面,第二活动V形轨道面形成在一个可调轨道上,将该可调轨道定义为第二可调轨道8b,第二可调轨道8b活动连接在下滑台6上部内侧的置放槽内,第二可调轨道8b可在置放槽内左右移动,下滑台6上还贯穿螺纹连接有四个轨道调整螺丝,将这些轨道调整螺丝均定义为第二轨道调整螺丝9b,四个第二轨道调整螺丝9b作用在第二可调轨道8b与第二活动V形轨道面相对的端面上。两个第三V形轨道面和两个第四V形轨道面704一一对应地相配合使用,且两个第三V形轨道面与各自对应的第四V形轨道面704之间还分别设有一套滚珠及保持架,将这两套滚珠及保持架均定义为第二滚珠及保持架10b,第二滚珠及保持架10b与第一滚珠及保持架10a结构一致;下滑台6与下部轨道702之间通过两套第二滚珠及保持架10b组成高精度滚动导轨系统,移动阻力极小,可以实现下滑台6与下部轨道702之间的前后滑动连接。为了防止两套第二滚珠及保持架10b脱落,在下滑台6的左右两个端面上还分别固接有一挡板,将该两个挡板均定义为第二挡板11b,第二挡板11b和第一挡板11a的结构及安装方式一致。另外,适当拧进四个第二轨道调整螺丝9b可以推动第二可调轨道8b,从而可清除下滑台6与下部轨道702之间的轨道配合间隙,可避免电动夹爪2的摆动和转动。[0042] 如图10所示,弹性顶头组件包括顶头1201、支承盘1202、顶头座1203、弹簧1204、弹簧导套1205和顶力调整螺丝1206,顶头座1203的内部贯穿形成有阶梯孔,顶头1201匹配地贯穿阶梯孔的小径端,支承盘1202固接在顶头1201的端部,该支承盘1202的直径大于阶梯孔的小径端直径且位于阶梯孔的大径端内,弹簧导套1205的一端螺纹连接在阶梯孔的大径端内、另一端贯穿螺纹连接有顶力调整螺丝1206,弹簧1204设置在弹簧导套1205的内腔中且位于支承盘1202和顶力调整螺丝1206之间;其中,在弹簧1204的作用下可以将顶头1201的一端顶出顶头座1203,并由支承盘1202进行限位,通过调整顶力调整螺丝1206可以改变弹簧1204的压力大小。如图1至图3所示,弹性顶头组件共有四个且分别为两个第一弹性顶头组件12a和两个第二弹性顶头组件12b。[0043] 如图11和图12所示,定位板包括横板1301和竖板1302,定位板为两个且分别为第一定位板13a和第二定位板13b,第一定位板13a的横板1301固接在下部轨道702的前端面上,且该第一定位板13a的竖板1302朝上竖向设置并位于上滑台5的前侧板前方,第二定位板13b的横板1301固接在上部轨道701的左端面上,且该第二定位板13b的竖板1302朝下竖向设置并位于下滑台6的左侧板左侧。[0044] 如图1至图3所示,每个定位板分别与两个弹性顶头组件相配合使用,即第一定位板13a与两个第一弹性顶头组件12a相配合使用,第二定位板13b与两个第二弹性顶头组件12b相配合使用。具体地,两个第一弹性顶头组件12a左右对称固接在上滑台5的前侧板上,而且其中的两个顶头1201相对设置,两个第一弹性顶头组件12a均是通过螺钉将各自的顶头座1203紧固在上滑台5的前侧板上;该两个第一弹性顶头组件12a中的两个顶头1201在各自的弹簧1204的作用下顶紧在第一定位板13a的竖板1302的左右两侧;第一定位板13a与两个第一弹性顶头组件12a的相配合使用,可以允许上滑台5和上部轨道701之间进行左右微量滑移。两个第二弹性顶头组件12b前后对称固接在下滑台6的左侧板上,而且其中的两个顶头1201相对设置,两个第二弹性顶头组件12b均是通过螺钉将各自的顶头座1203紧固在下滑台6的左侧板上;该两个第二弹性顶头组件12b中的两个顶头在各自的弹簧1204的作用下顶紧在第二定位板13b的竖板1302的前后两侧;第二定位板13b与两个第二弹性顶头组件12b相配合使用,可以允许下滑台6与下部轨道702之间进行前后微量滑移。另外,在同一定位板中,竖板1302的厚度比横板1301的厚度小并使两者面对柔性定位正交滑台的一侧之间形成有一厚度台阶1303,这样的结构允许竖板1302与柔性定位正交滑台之间存在一定的间隙,可以保证上滑台5和上部轨道701之间能够实现左右微量滑移,同时可保证下滑台6与下部轨道702之间能够实现前后微量滑移,最终可实现电动夹爪2的多个方向的平移。[0045] 当充电枪14与充电插座有微量定位误差时,充电枪14前端与充电插座端口的导向面接触后会产生横向推力,当横向推力大于相应的弹簧1204的压力时,相应的弹簧1204会被进一步压缩,上滑台5及下滑台6与正交轨道7会发生相对滑动,并使充电枪14发生横向滑移,以便于充电枪14能够顺利进人充电插座中;另外,通过调整顶力调整螺丝1206可以改变弹簧1204的压力大小,从而改变电动夹爪2的横向定位力,以适应不同的实际工作需要。[0046] 综上所述,本发明的内容并不局限在上述的实施例中,本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例,但这些实施例都包括在本发明的范围之内。
专利地区:天津
专利申请日期:2020-12-10
专利公开日期:2024-08-30
专利公告号:CN112549070B