機器人用柔性法蘭及機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人領域，具體涉及的是機器人和執(zhí)行機構(gòu)的過渡連接裝置。
【背景技術】
[0002]目前，工業(yè)機器人的應用越來越普遍，應用范圍也越來越廣。關節(jié)式工業(yè)機器人由于自身結(jié)構(gòu)的原因，重復精度相對較高，而定位精度較低，這個特點導致工業(yè)機器人在裝配和加工領域應用受限。
[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器人和執(zhí)行機構(gòu)的過渡連接裝置。六維力傳感器能夠測量x，y，z三個方向的力及繞三個軸向的力矩，傳感器所獲得的力和力矩信號反饋給機器人的控制系統(tǒng)，從而使機器人作出相應的反應。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)較復雜，不利于廣泛的推廣和應用。2、力反饋控制系統(tǒng)存在時間上存在滯后，碰撞發(fā)生以后，系統(tǒng)延遲一定時間才會產(chǎn)生相應的動作，然而當控制系統(tǒng)作出響應時，工件可能已經(jīng)被破壞了。
[0004]另外一種解決方式是，通過單軸氣缸和伺服閥來控制氣缸對工件的壓力，但是該方式為單自由度機構(gòu)，只在一個方向上有作用，而工業(yè)中使用的六自由度機器人的運動自由度較多，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，就要采用多個單自由度機構(gòu)串聯(lián)起來，系統(tǒng)剛度降低，誤差增大，控制變得復雜，成本上升。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的目的是提供一種機器人用柔性法蘭，可以多自由度移動，解決機器人在裝配和加工過程中因不能靈活移動或信號反饋延遲，而導致的碰撞損壞工件的問題。
[0006]為解決上述問題，本實用新型提出一種機器人用柔性法蘭，包括:
[0007]外殼，其上設有用以輸入設定壓力的氣體或液體的輸入接口，并在一端設有開口；
[0008]連接法蘭，其活動設置于外殼的該一端，且其連接部分伸出所述開口，其基座部分位于外殼的內(nèi)部，所述連接法蘭和外殼之間形成一用以容納所述輸入接口輸入的氣體或液體的密封室；以及
[0009]彈性部件，設置在所述密封室內(nèi)，其連接所述連接法蘭，并能夠帶動所述連接法蘭作一定的彈性伸縮，從而所述連接法蘭能夠根據(jù)氣體或液體壓力和外力的作用，并在所述彈性部件的配合下相應浮動;還包括
[0010]限制部，用以限制所述連接法蘭繞其軸線轉(zhuǎn)動。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，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，所述端蓋上設有用于連接法蘭的連接部分伸出其外的開口，所述端蓋能夠阻擋所述連接法蘭的基座部分以限制其向外滑出。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述連接法蘭上設有定位凸部，所述端蓋上設有和所述定位凸部配合的定位凹槽。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述端蓋的開口口徑稍大于所述連接法蘭的連接部分的外徑，所述連接法蘭的連接部分和所述端蓋之間設置有密封件。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，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)圈與所述連接法蘭的連接部分的側(cè)壁貼合。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述限制部包括轉(zhuǎn)動限制件和直線滑槽或直線滑軌，所述轉(zhuǎn)動限制件設置在所述連接法蘭的基座部分的側(cè)壁上，所述直線滑槽或直線滑軌設置在所述外殼內(nèi)壁上，并配合所述轉(zhuǎn)動限制件，所述直線滑槽或直線滑軌使得所述轉(zhuǎn)動限制件僅在其槽向或軌向上滑動，從而所述連接法蘭無法繞其軸向轉(zhuǎn)動。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述轉(zhuǎn)動限制件為球狀物件，所述球狀物件部分設置在連接法蘭上，部分設置在所述直線滑槽或直線滑軌上，所述連接法蘭能夠貼合于球狀物件的球面做相對運動。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述彈性部件一端連接在所述連接法蘭的基座部分的底部，另一端連接在所述外殼不設有開口的一端的底部。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述彈性部件包括多個彈性元件，且呈圓周分布在所述連接法蘭的基座部分的底部。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述輸入接口連接一快插接頭。
[0020]—種機器人，使用前述中任意一項所述的機器人用柔性法蘭。
[0021]采用上述技術方案后，本實用新型相比現(xiàn)有技術具有以下有益效果:連接法蘭和外殼的連接為可活動連接，兩者之間又構(gòu)成一密封室，并在密封室內(nèi)設置彈性部件，連接法蘭可以通過彈性部件彈性伸縮，從而在工作時，密封室內(nèi)通入設定壓力的氣體或液體，連接法蘭受到外力和氣體或液體壓力的作用，在彈性部件的配合之下，作出相應浮動，從而能夠找到相應力的平衡點，當作用在工件的外力大于柔性法蘭內(nèi)氣體或液體壓力時，連接法蘭可以沿軸線方向移動或相對于軸線方向傾斜、偏轉(zhuǎn)，從而防止過大的作用力破壞工件，本實用新型的柔性法蘭能夠使執(zhí)行工具在受到超過設定的負載的時候，有一定的浮動能力，具有多個方向自由度，從而執(zhí)行工具能夠準確定位工件。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型一個實施例的機器人用柔性法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型一個實施例的柔性法蘭與機器人連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本實用新型一個實施例的帶有柔性法蘭的機器人結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
[0027]本實用新型的柔性法蘭適合用于工業(yè)機器人，可以作為在機器人和執(zhí)行機構(gòu)之間的過渡連接裝置，將法蘭設置為柔性機構(gòu)，連接法蘭能夠在多個方向上移動，連接法蘭連接執(zhí)行機構(gòu)，從而執(zhí)行機構(gòu)具有多運動自由度，執(zhí)行結(jié)構(gòu)例如是抓取工件的執(zhí)行機構(gòu)，本實用新型的柔性法蘭相比單自由度機構(gòu)而言運動自由度多，相比六維力傳感器而言，無需反應延遲時間，減小了工件受損害的可能性，本實用新型柔性法蘭能夠根據(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，連接法蘭移動到所需位置，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。
[0028]參看圖1，在本實施例中，機器人用柔性法蘭包括:外殼，連接法蘭4，彈性部件7和限制部。外殼由一端開口的外殼基座2和端蓋I構(gòu)成，也可以是兩端開口的外殼基座和上下兩個端蓋構(gòu)成，具體的可以通過螺栓將外殼基座2和端蓋I連接起來，或者螺紋連接或其他方式連接，當然，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。
[0029]外殼上設有用以輸入設定壓力的氣體或液體的輸入接口，可以通入具有設定壓力的氣體或液體，例如是壓縮的液體或氣體，該設定壓力可以根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需承受的外力和其姿態(tài)確定，通入的氣體或液體進入到外殼的內(nèi)部，外殼的壁上還可以開設一通道連通輸入接口和外殼內(nèi)部，在圖1中，外殼的形狀為圓柱形，在外殼的底面靠近邊緣處設置輸入接口。在一個較佳的實施例中，輸入接口連接一快插接頭6，即插即用，且連接方便。
[0030]在外殼一端面上還設有開口，該開口用于伸出連接法蘭，若外殼由外殼基座2和端蓋I構(gòu)成，則也可以在端蓋I上開設相應開口，該開口用于伸出連接法蘭，因而開口最好呈圓形。
[0031]連接法蘭4活動設置于外殼的設有開口的一端，且其連接部分伸出開口之外，其基座部分位于外殼的內(nèi)部，連接法蘭4的基座部分外徑大于連接部分的外徑，因而外殼的開口口徑小于連接法蘭4基座部分的外徑，從而能夠抵擋基座部分，防止其往外滑出。連接法蘭4和外殼之間形成一用以容納輸入接口輸入的氣體或液體的密封室8，密封室8所起的作用是在氣體或液體輸入到密封室8內(nèi)時，由于密封室8的構(gòu)成部分，連接法4是可活動的，而密封室8本身是密封的，則氣體或液體會對連接法蘭4產(chǎn)生推動力，從而推動連接法蘭運動，當然，彈性部件7也起到了一定的推動作用，彈性部件7和密封室8內(nèi)通入的氣體或液體產(chǎn)生的力，與外部作用到連接法蘭4上的力，共同作用在連接法蘭4上，使得連接法蘭4浮動，最終得到力和力矩的平衡。
[0032]其中，彈性部件7設置在密封室8內(nèi)，其連接該連接法蘭4，并能夠帶動連接法蘭4作一定的彈性伸縮，較佳的，在初始狀態(tài)下，彈性部件7由連接法蘭4和外殼預先壓緊，將連接法蘭4頂出，但是彈性部件7依然還可以拉伸或壓縮，而后在連接法蘭4受到外力和密封室8內(nèi)壓力時，連接法蘭4根據(jù)受力情況，拉動或壓縮彈性部件7，做前后移動，或者偏移軸向運動，或傾