阅读说明：本技术 一种整备机器人及其末端工具 (One kind reorganizing and outfit robot and its end-of-arm tooling ) 是由 卢天日 黄志文 徐丽丽 庞恩敬 张春艳 孙德胜 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：一种整备机器人及其末端工具,其中,该末端工具包括转接部和清洁装置,所述转接部用于和所述整备机器人的机器人本体相连,所述清洁装置安装于所述转接部,所述清洁装置包括支撑臂,所述支撑臂的一端部铰接设置,另一端部设有清洁部件；还包括弹性复位件,所述弹性复位件作用于所述支撑臂,用于对所述支撑臂进行复位。采用上述结构,支撑臂的清洁部件可以对绝缘子进行清洁处理,且支撑臂为铰接设置,可以根据绝缘子的外形自适应地进行转动,可方便地对绝缘子进行清洁处理；同时,弹性复位件可以在清洁完成后、对支撑臂产生回复力,支撑臂可以回转至原始位置,能够方便对于末端工具的操控；相比于现有技术中,末端工具的结构可以大幅简化。(One kind reorganizing and outfit robot and its end-of-arm tooling, wherein, the end-of-arm tooling includes switching part and cleaning device, the switching part with the robot body for reorganizing and outfit robot for being connected, the cleaning device is installed on the switching part, the cleaning device includes support arm, and the one end of the support arm is hingedly arranged, and the other end is equipped with cleaning member；It further include dynamic clamping head and quiet clamping head, the dynamic clamping head and quiet clamping head acts on the support arm, for resetting to the support arm.Using the above structure, the cleaning member of support arm can carry out cleaning treatment to insulator, and support arm is hinged setting, can adaptively be rotated according to the shape of insulator, it is convenient to carry out cleaning treatment to insulator；Meanwhile dynamic clamping head and quiet clamping head can generate restoring force after the cleaning is completed, to support arm, support arm can return back to home position, can facilitate the manipulation for end-of-arm tooling；In compared with the prior art, the structure of end-of-arm tooling can be significantly simplified.)

一种整备机器人及其末端工具

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种整备机器人及其末端工具。

背景技术

在机车整备作业车间，为提高整备作业的自动化程度、作业效率、安全系数以及降低人工的劳动强度等，采用机器人作业已成为当前的发展趋势。

机车车顶的整备机器人包括机器人本体、控制器以及安装于机器人本体的末端工具，其中，机器人本体通过控制器驱动整备机器人进行位移以及末端工具的姿态调整，末端工具则能够对机车车顶的受电弓进行检测、绝缘子进行清扫等，但是，目前的整备机器人的末端工具的结构均较为复杂。

因此，如何提供一种方案，以克服上述缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种整备机器人及其末端工具，其中，该末端工具的结构相对简单。

为解决上述技术问题，本发明提供一种整备机器人的末端工具，包括转接部和清洁装置，所述转接部用于和所述整备机器人的机器人本体相连，所述清洁装置安装于所述转接部，所述清洁装置包括支撑臂，所述支撑臂的一端部铰接设置，另一端部设有清洁部件；还包括弹性复位件，所述弹性复位件作用于所述支撑臂，用于对所述支撑臂进行复位。

采用上述结构，支撑臂的清洁部件可以对绝缘子进行清洁处理，以消除绝缘子上的积灰、污渍等，而且，支撑臂为铰接设置，在使用时，支撑臂可以根据绝缘子的外形自适应地进行转动，可更为方便地对绝缘子进行清洁处理；同时，弹性复位件又可以对支撑臂产生作用，以在清洁完成后、对自适应转动的支撑臂产生回复力，使得支撑臂可以回转至原始位置，这样，在无外力作用下，支撑臂相对转接部的位置可以不变，能够方便对于末端工具的操控。

相比于现有技术中通过开合电机、丝杆等复杂结构来操控支撑臂进行动作的方案，本发明实施例无需开合电机等形式的动力部件，仅通过铰接+弹性复位件的方案即可以实现支撑臂的自适应转动和复位，使得末端工具的结构可以大幅简化。

可选地，所述清洁装置还包括固定部，所述固定部与所述转接部相连，所述弹性复位件的两端分别与所述支撑臂、所述固定部相连；所述支撑臂的数量为两个，两所述支撑臂相对设置，且两所述支撑臂均与所述固定部铰接。

可选地，还包括限位部件，所述限位部件与两所述支撑臂相邻的两壁面相抵，用于限制所述支撑臂的向内转动。

可选地，还包括分流器，所述分流器的输入端口与清洗液存储罐相连，输出端口通过输送管将清洗液引至所述清洁部件。

可选地，所述支撑臂的上下两侧均设有所述清洁部件和所述输送管，且所述输送管的出液口设有喷嘴，所述喷嘴固定安装于所述支撑臂。

可选地，所述分流器安装于所述固定部，且所述分流器的两端分别与两所述支撑臂相邻的两壁面相抵，用于限制所述支撑臂的向内转动。

可选地，还包括检测装置，在所述支撑臂的延伸方向上，所述检测装置、所述清洁装置分别位于所述转接部的两侧；所述检测装置包括定损模块，所述定损模块包括摄像组件，用于对受电弓碳滑条进行图像采集；和/或，所述检测装置还包括厚度检测模块，用于检测所述受电弓碳滑条的厚度。

可选地，所述检测装置还包括安装盒，所述定损模块和/或所述厚度检测模块安装于所述安装盒；所述转接部呈柱状，所述安装盒固定于所述转接部，且所述检测装置的检测方向与所述转接部的轴向呈小于90度的夹角，所述支撑臂的延伸方向与所述转接部的轴向相垂直。

可选地，所述转接部包括相连接的方管段和U形管段，所述方管段远离所述U形管段的一端设有转接法兰，所述转接法兰用于和所述机器人本体相连，所述安装盒安装于所述方管段的管壁；所述U形管段的开口方向与所述检测装置相对所述转接部的安装方向相同，且在所述支撑臂的延伸方向上，所述U形管段的尺寸小于所述方管段，所述清洁装置包括固定部，所述支撑臂与所述固定部铰接，所述固定部安装于所述U形管段的两个侧管壁。

可选地，所述定损模块、所述厚度检测模块与所述安装盒之间，以及所述安装盒与所述转接部之间均设有定位销；所述清洁装置还包括驱动电机，所述清洁部件为毛刷，所述毛刷通过转轴安装于所述支撑臂，所述驱动电机与所述转轴传动连接。

可选地，所述转接部设有用于和所述机器人本体相连接的转接法兰，所述转接法兰设有对正标识，用于确定所述转接部相对所述机器人本体的安装角度。

可选地，所述清洁装置、所述检测装置在所述转接部的安装位置可调。

本发明还提供一种整备机器人，包括机器人本体和末端工具，所述末端工具安装于所述机器人本体，所述末端工具为上述的整备机器人的末端工具。

由于上述的整备机器人的末端工具已经具备如上的技术效果，那么，具有该末端工具的整备机器人亦当具备相类似的技术效果，故在此不作赘述。

附图说明

图1为本发明所提供整备机器人的末端工具的一种

具体实施方式

的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的仰视图；

图5为图1中转接部与检测装置的连接结构图。

图1-5中的附图标记说明如下：

1转接部、11方管段、111第一安装板、111a第一安装孔、12U形管段、13转接法兰、131法兰孔、132对正标识、14筋板；

2清洁装置、21支撑臂、211清洁部件、22弹性复位件、23固定部、24分流器、241输送管、242喷嘴、25驱动电机；

3检测装置、31定损模块、311工业相机、312激光器、32厚度检测模块、33安装盒、331第二安装板、331a第二安装孔、34定位销。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-5，图1为本发明所提供整备机器人的末端工具的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1的侧视图，图3为图1的俯视图，图4为图1的仰视图，图5为图1中转接部与检测装置的连接结构图。

如图1-4所示，本发明提供一种整备机器人的末端工具，包括转接部1和清洁装置2，其中，转接部1用于和整备机器人的机器人本体(图中未示出)相连，机器人本体的结构、功能等在本发明实施例中未做限定，具体可以参照现有技术，清洁装置2安装于转接部1，清洁装置2包括支撑臂21，支撑臂21的一端部铰接设置，另一端部设有清洁部件211；还包括弹性复位件22，弹性复位件22作用于支撑臂21，用于对支撑臂21进行复位。

采用上述结构，支撑臂21的清洁部件211可以对绝缘子进行清洁处理，以消除绝缘子上的积灰、污渍等，而且，支撑臂21为铰接设置，在使用时，支撑臂21可以根据绝缘子的外形自适应地进行转动，可更为方便地对绝缘子进行清洁处理；同时，弹性复位件22又可以对支撑臂21产生作用，以在清洁完成后、对自适应转动的支撑臂21产生回复力，使得支撑臂21可以回转至原始位置，这样，在无外力作用下，支撑臂21相对转接部1的位置可以不变，能够方便对于末端工具的操控。

相比于现有技术中通过开合电机、丝杆等复杂结构来操控支撑臂21进行动作的方案，本发明实施例无需开合电机等形式的动力部件，仅通过铰接+弹性复位件22的方案即可以实现支撑臂21的自适应转动和复位，使得末端工具的结构可以大幅简化。

在具体的方案中，上述清洁装置2还可以包括固定部23，固定部23具体可以为板状，用于和转接部1相连，前述弹性复位件22的两端可以分别与支撑臂21、固定部23(或者转接部1)相连，弹性复位件22具体可以为弹簧，如拉簧、压簧、扭簧等，或者，也可以采用弹力绳等其他形式的弹性元件，这实际上与弹性复位件22的安装位置及使用时的受力状态等有关。

以附图中的方案为例，支撑臂21的数量可以设置为两个，两支撑臂21可以相对设置，且两支撑臂21均可以与固定部23铰接，此时，绝缘子可以在两支撑臂21之间进行清洁处理，受到绝缘子外壁所给予的推力作用，两支撑臂21具有向外转动的趋势，基于这种情况，上述弹性复位件22可以设置为对支撑臂21外转产生阻尼的弹性元件。

这里，有关“内”、“外”的定义可以参照图3，在图3中，两支撑臂21之间的空间相对两支撑臂21而言为内，如此，两支撑臂21的外转是指图3中上侧支撑臂21的顺时针转动、下侧支撑臂21的逆时针转动，两个弹性复位件22可以设置在相应支撑臂21的外侧，此时，两个弹性复位件22可以为压簧，具体可以为气弹簧。

可以理解，在图3实施例中，弹性复位件22也可以设置在相应支撑臂21的内侧，此时，弹性复位件22要能够提供拉力，弹性复位件22可以为拉簧。当然，无论弹性复位件22设置在支撑臂21的内侧，还是外侧，均可以采用扭簧的方案。

进一步地，还可以包括限位部件，该限位部件具体可以为限位挡板、限位块等，其能够与两支撑臂21相邻的两个壁面(也即支撑臂21的内壁面)相抵，用于限制支撑臂21的向内转动，该限位部件配合前述弹性复位件22，可更好地对支撑臂21的位置进行确定。

这里，本发明实施例并不限定限位部件的数量，其可以为一个，也可以为两个，当为一个时，这一个限位部件要能够同时对两个支撑臂21的位置进行限定，当为两个时，这两个限位部件要分别与两个支撑臂21相配合，以分别对两个支撑臂21进行限位。

上述清洁部件211在对绝缘子的外壁进行清洁处理时，还可以配合一定的清洗液，此时，还需要设置清洗液的输送装置。在本发明实施例中，具体可以为分流器24，分流器24的输入端口可以与清洗液存储罐(图中未示出)相连，清洗液存储罐可以安装在整备机器人上，也可以放置在地面上，这具体可以根据实际情况进行确定，分流器24的输出端口则可以通过输送管241将清洗液引至清洁部件211，在清洗液的作用下，清洁部件211对于绝缘子的清洁效果更佳。

这里，本发明实施例并不限定清洗液的种类，其可以为普通的自来水，也可以为针对绝缘子清洗而选用的清洗液体，具体可以根据实际需要进行确定。另外，在清洗液的输送管路中，还可以设置输送泵，以为清洗液的输送提供动力，输送泵的种类以及安装位置等同样不做限定，只要能够实现清洗液输送的效果即可。

具体实施时，可以一个清洗部件211配一根输送管241，这样，每一个清洗部件211均可以在清洗液的作用下对绝缘子进行清洗，清洗效果会更好。结合到图2中，在支撑臂21的上下两侧均可以设有清洁部件211，这样，可以对绝缘子进行更为全面的清扫，相应地，支撑臂21的上下两侧均可以设有输送管241，以分别为上下侧的清洁部件211提供清洗液；输送管241的出液口还可以设有喷嘴242，经过喷嘴242的作用，清洗液的喷出速度、喷洒范围等均可以得到提高，而喷嘴242与支撑臂21可以为固定连接，以固定喷嘴242的清洗液喷出方向。喷嘴242的结构在此不做限定，具体可以参考现有技术。

上述分流器24可以安装于固定部23，且分流器24的两端可以分别与两支撑臂21相邻的两个壁面相抵，用于限制支撑臂21的向内转动，也就是说，该分流器24还可以起到前述限位部件的作用，这样，就无需设置专门的限位部件，而且，上述分流器24是一个部件同时对两个支撑臂21进行限位，可以减少零部件的数量，对于整备机器人的末端工具的结构简化具有积极效果。

仍如图1、图2所示，清洁装置2还可以包括驱动电机25，其可以安装在支撑臂21上，清洁部件211具体可以为毛刷等，毛刷可以通过转轴(图中未示出)安装于支撑臂21，驱动电机25与转轴可以传动连接，具体可以通过传送带或者传送链条等形式的传动部件(图中未示出)进行传动，传动部件可以隐藏在支撑臂21内；毛刷与转轴之间可以为可拆卸连接，如卡簧、卡圈固定等，这样，可以方便对毛刷进行拆装，以便在毛刷损坏时能够及时地进行更换。

进一步地，还可以包括检测装置3，检测装置3作为末端工具的另一个功能部件，可以用于对受电弓进行检测，且在支撑臂21的延伸方向上，检测装置3、清洁装置2可以分别位于转接部1的两侧，这样，可以避免二者在使用过程中的相互干扰。

详细而言，检测装置3可以包括定损模块31，定损模块31可以包括摄像组件，结合图4，该摄像组件具体可以包括工业相机311、激光器312和相机光源等，用于对受电弓碳滑条进行图像采集，以便分析判断碳滑条的裂纹和缺损情况，上述分析判断的过程是由控制器来执行，该控制器可以设置在检测装置3上，也可以设置在机器人本体上；在图4实施例中，工业相机311安装在激光器312的下方，实际上，在安装时，也可以调整定损模块31的安装方向，此时，工业相机311又可以位于激光器312的上方，以便满足检测装置3在不同情况下的检测需求。和/或，检测装置3还可以包括厚度检测模块32，该厚度检测模块32具体可以包括线扫相机等厚度检测部件，用于对受电弓碳滑条的厚度进行检测。

上述检测装置3除了用于定损和测厚之外，还可实现受电弓位于车顶位置及相对于机器人基座标的X、Y、Z坐标的准确定位，以便于精确实现机器人清洗与检测路径的规划。

检测装置3还可以包括安装盒33，上述的定损模块31、厚度检测模块32均可以安装于安装盒33，并能够通过安装盒33与转接部1相连。结合图2，转接部1具体可以呈柱状，清洁装置2和检测装置3整体可以分别位于转接部1的左右两侧，其中，检测装置3的检测方向与转接部1的轴向可以呈小于90度的夹角，而支撑臂21的延伸方向则可以与转接部1的轴向相垂直。

如此设置，安装盒33可以为倾斜固定，在使用检测部件3对受电弓碳滑条进行检测时，即调整检测方向为竖直方向以与受电弓碳滑条正对时，需要对图2中的末端工具进行顺时针转动，此时，清洁装置2整体可以保持为向上翘的姿态，这样，可更大程度地防止清洁装置2与受电弓之间的干涉。

转接部1的一端可以设有转接法兰13，该转接法兰13可以设有若干法兰孔131，用于和机器人本体相连。

进一步地，转接法兰13还可以设有对正标识132，该对正标识132具体可以为颜色标识、符号标识或者形状标识等，其中，颜色标识可以采用红色、白色等较为醒目的颜色，符号标识可以为叉形、五角星形等符号，形状标识则可以为划线、锪口等特殊的形状构造，该对正标识132可以设置在转接法兰13的上表面，也可以设置在转接法兰13的侧面。在附图实施例中，该对正标识132可以为设置在转接法兰13上表面的锪口，机器人本体侧的连接法兰上也可以设有标识，在安装时，可以将转接法兰13上的锪口与连接法兰的标识对齐，这样，可以确定本发明所提供末端工具相对机器人本体的安装角度。

转接部1可以包括相连接的方管段11和U形管段12，上述的转接法兰13安装在方管段11远离U形管段12的一端，安装盒33可以安装在方管段11的管壁。具体而言，方管段11的管壁可以设有具有倾斜安装平面的第一安装板111，安装盒33可以设有第二安装板331，安装盒33可以通过第二安装板331与第一安装板111相固定。

U形管段12的开口方向与检测装置3相对转接部1的安装方向可以相同，且U形管段12在支撑臂21延伸方向上的尺寸小于方管段11，清洁装置2的固定部23可以安装于U形管段12的两个侧管壁(即U形开口处)，如图2所示，采用这种设置，固定部23与安装盒33实际上位于转接部1的同一侧，但由于U形管段12与方管段11在支撑臂21延伸方向的阶梯设置，使得固定部23、安装盒33在安装时可以相互不干扰，同时，又能够提高设备的紧凑性，可削减整个末端工具在支撑臂21延伸方向的尺寸，以便于操控。

上述的U形管段12与方管段11可以为一体式结构，也可以为分体式结构，当为一体式结构时，U形管段12实际上相当于是由方管段11切割而成，此时，方管段11的切口处的强度较弱，可以设置呈L形的筋板14，以对其强度进行补强。

结合图5，在具体安装时，定损模块31、厚度检测模块32与安装盒33之间，以及安装盒33与转接部1之间均可以设有定位销34，以先通过定位销34进行定位，然后再通过螺钉等形式的连接件进行连接。如此设置，一方面，可以避免仅采用螺钉连接时、由于螺纹间隙的存在而导致的连接不可靠的问题；另一方面，先通过定位销34进行定位，也可以使得两个安装板上的螺纹孔能够更好地进行对中，以便于后续连接件的连接固定。

而且，清洁装置2、检测装置3相对转接部1的安装位置可以调节，这样，可以便于清洗与检测路径的规划。请继续参考图5，以检测装置3与转接部1的安装为例，第一安装板111可以设有多个第一安装孔111a，通过调整第二安装板331的第二安装孔331a与不同的第一安装孔111a对应安装，即可以改变检测装置3的安装位置。

另外，在本发明实施例中，清洁装置2、检测装置3以及转接部1均是作为独立的模块存在，在组装时，可以分别对各零部件进行组装以形成上述的各模块，然后再对各模块进行组装，这种模块化的设计使得末端工具的拆装调试能够简化。

本发明还提供一种整备机器人，包括机器人本体(图中未示出)和末端工具，其中，机器人本体的结构和功能可以参照现有技术，在此不做详述，末端工具安装于机器人本体，且该末端工具为上述各实施方式所涉及的整备机器人的末端工具。

由于上述的整备机器人的末端工具已经具备如上的技术效果，那么，具有该末端工具的整备机器人亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。