專利名稱：機器人清掃機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及物流自動化系統中對箱體內部進行清掃的機器人清掃結 構技術領域。
技術背景在工業生產中用來儲存散狀物料的大型箱體，為了保證使用中箱體內部 的清潔度，在使用后或使用前都需要進行清掃處理。目前，對這種箱體內部 的清掃主要采用人工清潔的方式，且清掃的工具主要采用毛刷或掃把，也有 的采用吸塵器來進行清掃，但都是基于手動清掃的方式，勞動強度大且存在 人為的不安全因素，不能實現整個物流系統的自動化作業，較難滿足大批量、 機械化連續生產的需要。針對這種不足，目前一些行業采用了工業機器人來 完成箱體內部的自動清掃，主要是在機器人的手爪上加裝毛刷或毛刷輥來進 行清掃，但使用毛刷過程中，毛刷不可避免的會掉毛，造成箱體內部的二次 污染，在一些具有食品級清潔度要求的行業中無法使用。此外，現有的清掃 手爪都不具備手爪防碰撞檢測、清掃壓力自適應等功能，常造成箱體或手爪 自身的損壞。 發明內容本實用新型的目的正是為了解決上述現有技術存在的不足而提供一種具 有防碰撞檢測、清掃壓力自適應能力，可安裝在機器人上，實現箱體內部自 動清掃、且清掃效果好的機器人柔性清掃手爪。本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的。機器人清掃機構，包括防碰撞檢測裝置、清掃裝置和氣壓吹噴裝置；所 述的防碰撞檢測裝置包括位于兩端的安裝法蘭和連接法蘭，通過鉸接機構橫 向或斜向鉸接于安裝法蘭和連接法蘭之間的伸縮運動副，安裝于伸縮運動副 上的位置檢測傳感器；所述的清掃裝置包括安裝于防碰撞檢測裝置的連接法蘭上的刮板支架、安裝于刮板支架外端的柔性清掃刮板；所述的氣壓吹噴裝 置安裝于刮板支架上，包括與氣路系統連通的吹噴氣管、連接于氣管上的氣 壓噴嘴。本實用新型在刮板支架上還安裝有吸塵裝置，包括與負壓氣路系統連通 的吸塵氣管，與吸塵氣管連接并固定在刮板支架上的吸塵頭。鉸接于安裝法 蘭和連接法蘭之間的伸縮運動副為并聯的2 6個。所述的伸縮運動副為氣缸 或液壓缸或電動缸或氣壓彈簧或液壓彈簧。鉸接安裝法蘭和伸縮運動副的鉸 接機構為單自由度鉸接機構或雙自由度十字鉸接機構。鉸接連接法蘭和伸縮 運動副的鉸接機構為雙自由度十字鉸接機構。在氣壓噴嘴上設置有調壓閥和 壓力空氣開關閥。在吸塵裝置的吸塵頭進口處安裝有柔性刮板。本實用新型與現有技術相比較，具有明顯的特點和優點。通過所采用的 伸縮運動副以及與兩端安裝法蘭和連接法蘭的鉸接結構以及安裝于伸縮運動 副上的位置檢測傳感器，巧妙地實現了控制清掃裝置的空間多自由度的防碰 撞檢測。采用2 6個伸縮運動副的空間多自由度并聯結構，可實現清掃裝置 在任何方向的防碰撞檢測。通過自動控制伸縮運動副可以保證清掃裝置適應 箱體的變形可靠地貼在箱體內壁，貼附力的大小還可以通過控制氣缸或液壓 缸或電動缸的壓力實現，提高清掃裝置的可靠性。所設置的氣壓吹噴裝置可 以對箱體內的一些特定位置如清掃裝置觸及不到的死角地帶進行吹噴清掃。 所設置的吸塵裝置可清掃無法被清掃裝置清掃出去的灰塵等粉狀雜物，使箱 體清掃得更干凈。本實用新型通過柔性清掃刮板、氣壓噴嘴、吸塵裝置的組 合應用，可對箱體進行較為徹底的清掃。采用柔性刮板，而不用毛刷，可以 避免毛刷掉毛等二次污染。安裝于吸塵頭進口處的柔性刮板可將吸附在箱體 上的灰塵掃下并即時被吸塵裝置吸除。氣壓噴嘴上設置的調壓閥用來調節吹 噴空氣的壓力，壓力開關閥用來控制吹噴動作的開斷。本實用新型結構及原理簡單、布局緊湊，設備投資成本低，可靠性好，
實用性強，其檢測信息與清掃機器人相結合后，可以大大提高箱體清掃系統 的自動化程度和系統的可靠性。下面結合說明書附圖進一步闡述本實用新型的內容。
圖1為本實用新型橫向并聯三個伸縮運動副的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實用新型斜向并聯六個伸縮運動副的結構示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型包括防碰撞檢測裝置l、清掃裝置2和氣壓吹噴裝 置3。防碰撞檢測裝置包括位于兩端的安裝法蘭la和連接法蘭lb，通過鉸接 機構le、 lf如圖1所示橫向或如圖2所示斜向鉸接于安裝法蘭la和連接法 蘭lb之間的伸縮運動副lc，安裝于伸縮運動副lc上的位置檢測傳感器ld。 伸縮運動副lc可采用氣缸或液壓缸或電動缸或氣壓彈簧或液壓彈簧，本實施 例采用氣缸，其缸筒連接到鉸接機構le上，活塞桿末端連接到鉸接機構lf 上。位置檢測傳感器ld設置于氣缸缸體上，用來檢測氣缸活塞的位置。清掃 裝置包括安裝于防碰撞檢測裝置的連接法蘭lb上的刮板支架2a、安裝于刮板 支架2a外端的柔性清掃刮板2b。氣壓吹噴裝置3安裝于刮板支架2a上，包 括與氣路系統連通的吹噴氣管3a、連接于氣管上的氣壓噴嘴3b。在氣壓噴嘴 3b上設置有調壓閥3c和壓力空氣開關閥3d。在刮板支架2a上安裝有吸塵裝 置4，包括與負壓氣路系統連通的吸塵氣管4a，與吸塵氣管連接并固定在刮 板支架2a上的吸塵頭4b。在吸塵頭進口處安裝有柔性刮板4c。柔性清掃刮 板2b和柔性刮板4c可采用聚氨脂等柔性材料制做。圖l、圖2所示的防碰撞檢測裝置，結構上采用空間三自由度并聯機構， 在安裝法蘭la和連接法蘭lb之間橫向并聯鉸接安裝有3個伸縮運動副lc， 這3個伸縮運動副lc相互呈120°均勻布置，鉸接安裝法蘭la和伸縮運動副
lc的鉸接機構le為單自由度鉸接機構，鉸接連接法蘭lb和伸縮運動副lc 的鉸接機構If為雙自由度十字鉸接機構，可實現空間兩個旋轉和一個直線方 向的運動，完成這三個自由度方向的防碰撞檢測。清掃裝置的防碰撞檢測范 圍由三個伸縮運動副lc的行程、安裝位置、鉸接機構的活動范圍確定。需要 檢測的碰撞力大小，以及清掃箱體時清掃裝置與箱壁間的阻尼力的大小，通 過調節伸縮運動副的壓力來實現。本實用新型的防碰撞檢測裝置，同時也是 安裝底座，其一端是連接機器人的安裝法蘭，另一端的連接法蘭用來安裝清 掃裝置等清掃工具。本實用新型的防碰撞檢測裝置，在一些要求更為苛刻的場合，可以采用如圖3所示的空間六自由度并聯機構，實現六個自由度方向的防碰撞檢測。 結構上在安裝法蘭la和連接法蘭lb之間斜向交叉并聯鉸接安裝6個伸縮運 動副lc，鉸接安裝法蘭la和伸縮運動副lc的鉸接機構le以及鉸接連接法蘭 lb和伸縮運動副lc的鉸接機構If均采用雙自由度十字鉸接機構。清掃裝置 的防碰撞檢測范圍由六個伸縮運動副的行程和各伸縮運動副相互之間的安裝 位置、鉸接機構的活動范圍來確定。所述的防碰撞檢測裝置，當使用在一些不需要調節防碰撞力，以及不需 要調節清掃裝置與箱壁間阻尼力大小時，伸縮運動副可以采用無需供氣的氣 壓撐桿或無需供液的液壓撐桿。工作時，對所有氣缸供氣，氣缸的活塞桿伸出，帶動連接法蘭lb及清掃 裝置也向外伸出。機器人將清掃裝置移動到需要進行清掃的位置，并使柔性 清掃刮板2b緊貼到箱壁上，而貼緊力的大小通過調節氣缸的供氣壓力來調整， 利用氣缸的彈簧阻尼作用保證柔性清掃刮板能自動適應箱壁的變形，達到徹 底清掃的效果。當發生某個方向的碰撞時，對應位置的某個或某幾個氣缸會 被進一步壓縮，當壓縮量達到一定程度時，位置傳感器ld檢測到活塞的位置， 發出碰撞報警信號。且三自由度碰撞檢測裝置可以檢測兩個旋轉方向和連接法蘭lb受壓縮時的碰撞信號，六自由度檢測裝置則可以檢測來自任何方向的 碰撞信號。若不需要使用柔性清掃刮板2b清掃，而需對箱體內部的角縫等特 殊位置或特殊物料進行清掃時，機器人將氣壓吹噴裝置3移動到相應的位置，進行吹噴清掃。而需要使用吸塵裝置進行灰塵等清掃時，機器人將吸塵頭4b 移動到相應的位置，接通負壓，進行吸塵清掃。在圖1、圖3所示的實施例中， 為了便于使用，清掃裝置2、氣壓吹噴裝置3以及吸塵裝置4均對稱布置了兩 套。此外依據不同的清潔要求，若須更換別的清掃工具時，不需對防碰撞檢 測裝置進行更換，只需在其連接法蘭lb上安裝不同的清掃工具，即可完成不 同的清掃工作。如對一些沒有食品級清潔度要求的場合，可以對清掃工具進 行簡單的改型，將毛刷或毛刷輥等清掃工具安裝在連接法蘭上，獲得較好的 拓展應用。如上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以此限定本實用新型的 范圍，即依本實用新型專利申請保護范圍所作的等同變化與修飾，皆應仍屬 本實用新型專利涵蓋的范圍。
權利要求1、機器人清掃機構，其特征在于，①包括防碰撞檢測裝置(1)、清掃裝置(2)和氣壓吹噴裝置(3)；②所述的防碰撞檢測裝置包括位于兩端的安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)，通過鉸接機構(1e、1f)橫向或斜向鉸接于安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)之間的伸縮運動副(1c)，安裝于伸縮運動副(1c)上的位置檢測傳感器(1d)；③所述的清掃裝置包括安裝于防碰撞檢測裝置的連接法蘭(1b)上的刮板支架(2a)、安裝于刮板支架(2a)外端的柔性清掃刮板(2b)；④所述的氣壓吹噴裝置(3)安裝于刮板支架(2a)上，包括與氣路系統連通的吹噴氣管(3a)、連接于氣管上的氣壓噴嘴(3b)。
2、 根據禾又利要求1所述的機器人清掃機構，其特征在于，在刮板支架(2a) 上還安裝有吸塵裝置(4)，包括與負壓氣路系統連通的吸塵氣管(4a)，與吸塵 氣管連接并固定在刮板支架(2a)上的吸塵頭(4b)。
3、 根據權利要求1所述的機器人清掃機構，其特征在于，鉸接于安裝法蘭 (la)和連接法蘭(lb)之間的伸縮運動副(lc)為并聯的2 6個。
4、 根據權利要求1或3所述的機器人清掃機構，其特征在于，所述的伸縮 運動副(lc)為氣缸或液壓缸或電動缸或氣壓彈簧或液壓彈簧。
5、 根據權利要求1或3所述的機器人清掃機構，其特征在于，鉸接安裝法 蘭(la)和伸縮運動副(lc)的鉸接機構(le)為單自由度鉸接機構或雙自由 度十字鉸接機構。
6、 根據權利要求1或3所述的機器人清掃機構，其特征在于，鉸接連接法 蘭(lb)和伸縮運動副(lc)的鉸接機構(lf)為雙自由度十字鉸接機構。
7、 根據權利要求1所述的機器人清掃機構，其特征在于，在氣壓噴嘴(3b) 上設置有調壓閥(3c)和壓力空氣開關閥(3d)。
8、 根據權利要求2所述的機器人清掃機構，其特征在于，在吸塵裝置的吸 塵頭進口處安裝有柔性刮板(4c)。
專利摘要機器人清掃機構，包括防碰撞檢測裝置(1)、清掃裝置(2)和氣壓吹噴裝置(3)；防碰撞檢測裝置包括位于兩端的安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)，通過鉸接機構(1e、1f)橫向或斜向鉸接于安裝法蘭和連接法蘭之間的伸縮運動副(1c)，安裝于伸縮運動副上的位置檢測傳感器(1d)；清掃裝置包括安裝于連接法蘭上的刮板支架(2a)、安裝于刮板支架外端的柔性清掃刮板(2b)；氣壓吹噴裝置安裝于刮板支架上，包括與氣路系統連通的吹噴氣管(3a)、連接于氣管上的氣壓噴嘴(3b)。本實用新型具有防碰撞檢測、清掃壓力自適應能力，可安裝在機器人上，實現箱體內部自動清掃、且清掃效果好。
文檔編號B25J3/00GK201214098SQ20082008129
公開日2009年4月1日 申請日期2008年6月3日 優先權日2008年6月3日
發明者彥 卯, 勇 張, 李大慶, 楊灝泉, 玲 游, 蔣明民, 磊 蔡, 馬忠明 申請人:云南昆船設計研究院