[发明专利]一种基于换刀机器人的末端执行机构

说明书

本发明公开了一种基于换刀机器人的末端执行机构，解决了现有技术中换刀机器人用末端执行机构换刀功能单一、换刀效率低的问题。本发明包括运动调节机构，运动调节机构上设有夹爪组件、图像采集机构、螺栓松紧机构和高压清洗机构，夹爪组件、图像采集机构、螺栓松紧机构和高压清洗机构位于运动调节机构的同一板面上。本发明设计巧妙，结构集成度高，运动灵活，可对刀具进行夹取吊装、螺栓松紧、高压清洗，同时还可以图像采集，实时监测，提高换刀效率和操作安全系数，具有较高的推广价值。

技术领域

本发明涉及盾构机换刀机器人技术领域，特别是指一种基于换刀机器人的末端执行机构。

背景技术

全断面掘进机施工过程中刀具消耗大、更换频繁，现有技术中经常是人工换刀，而人工换刀作业难度大，效率低，而且极易发生安全事故。为保证施工人员的人身安全，避免繁琐的人工换刀，提高换刀效率，节省物力和财力，用换刀机器人代替人工进行盾构机换刀成为目前的一项研究课题。

但是现阶段对换刀机器人的研究较少，尤其是换刀机器人用末端执行机构，现有的末端执行机构功能单一，末端执行机构在执行动作时，只是对刀具拿取吊远，而刀具上的螺栓或螺母仍是人工拆装。且在末端执行机构在执行动作时，夹爪组件其位置不可调，运动方向固定，对不同位置的滚刀夹取不方便，此外，图像的采集范围受限，不能准确把握更换工况，换刀灵活性和换刀效率不高，且不能对刀具进行适时清洗，影响更换效率。综上，需要对换刀机器人用末端执行机构做进一步改进和合理设计，以提高其对刀具的更换效率。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种基于换刀机器人的末端执行机构，解决了现有技术中换刀机器人用末端执行机构换刀功能单一、换刀效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于换刀机器人的末端执行机构，包括运动调节机构，运动调节机构上设有夹爪组件、图像采集机构、螺栓松紧机构和高压清洗机构，夹爪组件、图像采集机构、螺栓松紧机构和高压清洗机构位于运动调节机构的同一板面上。

所述运动调节机构包括十字运动座和连接箱体，连接箱体通过第一旋转机构与十字运动座相连接，夹爪组件设置在连接箱体上，且通过滑移驱动机构与连接箱体滑动连接。

所述十字运动座包括下板座、中板座和上板座，下板座通过纵向滑动机构与中板座相连接，中板座通过横向滑移机构与上板座相连接。

所述第一旋转机构包括万向节和两个旋转油缸，两个旋转油缸位于万向节的外周侧；两个旋转油缸的伸缩方向垂直，旋转油缸的一端与上板座铰接、另一端与连接箱体铰接。

所述夹爪组件包括固定爪和移动爪，移动爪与固定爪铰接且通过夹紧油缸实现开合，固定爪的顶部与滑移驱动机构连接。

所述滑移驱动机构包括导轨，导轨固定在连接箱体内，导轨上滑动设有滑块，滑块与固定爪固定连接，滑块上铰接有移动油缸，移动油缸推动滑块沿导轨移动。

所述固定爪和移动爪均为具有弧度的U形夹爪，移动爪通过销轴与固定爪连接；固定爪的夹持端与移动爪的夹持端呈抱合状态，且固定爪夹持端的内壁与移动爪夹持端的内壁上均设有卡紧槽。

所述图像采集机构包括摄像机和多自由度调节平台，多自由度调节平台位于连接箱体内且向上伸出连接箱体；摄像机通过第二旋转机构设置在多自由度调节平台的上部，所述多自由度调节平台包括定平台和动平台，定平台和动平台之间设有摆动升降机构，摆动升降机构带动动平台摆动和升降。

所述摆动升降机构包括伸缩件和中心柱，中心柱固定垂直设置在动平台的下部，且位于动平台的中心位置，所述定平台上固定设有轴套，中心柱的下部位于轴套内；伸缩件的两端分别与定平台和动平台铰接，且伸缩件位于中心柱的四周。

所述第二旋转机构包括齿轮盘和小电机，齿轮盘转动设置在动平台上，小电机固定设置在动平台上，小电机带动齿轮盘转动，摄像机安装在齿轮盘上。