一种机械臂系统的制作方法

本发明涉及电子和机械技术领域，特别涉及一种机械臂系统。

背景技术：

随着人工智能技术的发展，机器人和机械臂技术发展迅猛。机械臂可有效的模拟人类的一些动作，以代替人类完成一些工作。为了使机械臂可以更多的模拟人类动作，机械臂末端夹爪的结构可以有多种。那么，这就涉及到如何方便、快捷的更换末端夹爪。

技术实现要素：

本发明提供一种机械臂系统，用以实现夹爪的更换。

本发明提供一种机械臂系统，包括：末端夹爪部和机械臂部；

末端夹爪部，包括第一结合部和夹爪；第一结合部与夹爪固定连接；

第一结合部包括至少一个第一磁性件和第一电器接口；

机械臂部包括第二结合部和机械臂；第二结合部与机械臂固定连接；

第二结合部包括至少一个第二磁性件和第二电器接口；

当末端夹爪部与机械臂部结合时，第一磁性件与第二磁性件磁性相吸，第一电器接口与第二电器接口插接。

可选的，第一结合部还包括定位销孔；第二结合部还包括定位销轴；

当末端夹爪部与机械臂部结合时，定位销孔与定位销轴插接。

可选的，机械臂系统还包括：固定座；

固定座为u型结构；固定座包括基底和两个导向支架；

第一结合部的中间区域凸出与两个侧边区域；第一磁性件和第一电器接口位于中间区域；

第二结合部的中间区域凸出与两个侧边区域；第二磁性件和第二电器接口位于中间区域；

第一结合部的中间区域与第二结合部的中间区域贴合时，第一结合部的侧边区域与第二结合部的侧边区域形成滑槽；滑槽与导向支架配合；

机械臂部可带动末端夹爪部相对于导向支架运动。

可选的，导向支架的侧面为楔形，靠近导向支架的末端的高度高于前端；导向支架的末端的高度高于滑槽的高度。

可选的，滑槽的侧截面为楔形；

机械臂部带动末端夹爪部运动时，滑槽侧截面高度较大的一端优先靠近导向支架或最后远离导向支架。

可选的，导向支架在伸展方向上有导向槽，导向支架还包括位于导向槽内的滚轮，滚轮通过滚轮销轴固定在导向槽内。

可选的，基底包括稳定销轴，稳定销轴为磁性件。

可选的，所述第一结合部还包括：第一滚珠，靠近所述第一结合部的侧边；和/或

所述第二结合部还包括：第二滚珠，靠近所述第二结合部的侧边。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例实现了在无额外源动力的情况下方便快捷的更换末端夹爪。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中机械臂系统的结构图；

图2为本发明实施例中第一结合部的端面示意图；

图3为本发明实施例中第二结合部的端面示意图；

图4为本发明实施例中末端夹爪部的结构图；

图5为本发明实施例中机械臂部的结构图；

图6为本发明实施例中机械臂系统的结构图；

图7为本发明实施例中固定座的结构图；

图8为本发明实施例中滑槽的示意图；

图9为本发明实施例中机械臂系统的结构图；

图10为本发明实施例中机械臂部与末端夹爪部结合的示意图；

图11为本发明实施例中机械臂部与末端夹爪部分离的示意图；

图12为本发明实施例中第一结合部的端面示意图。

图13为本发明实施例中第二结合部的端面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

相关技术中，机械臂末端夹爪的结构可以有多种。可能的方案有气动式和电动式。气动式：通过空气压缩机使得机械臂内产生负压，实现机械臂与末端夹爪结合；机械臂内通气后可释放末端夹爪，从而实现机械臂快速更换末端夹爪。电动式：通过外部电源独立供电，通过执行机构实现机械臂与末端夹爪的结合与分离，从而达到更换末端夹爪的目的。但是，机械臂末端的电源供电能力往往限制在一定的范围，仅仅能够满足末端夹爪使用的供电需求，也没有留有气源接口。因此，相关技术中的技术方式需要引入气源，供气管路，供电线路等额外的装置，这些装置需要外露固定在机械臂各关节外部，会影响机械臂的运动范围、机械臂的外观、以及机械臂的维护与清洗。

为解决上述问题，本实施例采用磁吸式结构，可以使机械臂与末端夹爪较便捷的结合和分离。

参见图1-图3，本实施例中机械臂系统包括：末端夹爪部11和机械臂部21；

末端夹爪部11，包括第一结合部111和夹爪112；第一结合部111与夹爪112固定连接；

第一结合部111包括至少一个第一磁性件1111和第一电器接口1112；

机械臂部21包括第二结合部211和机械臂212；第二结合部211与机械臂212固定连接；

第二结合部211包括至少一个第二磁性件2111和第二电器接口2112；

当末端夹爪部11与机械臂部21结合时，第一磁性件1111与第二磁性件2111磁性相吸，第一电器接口1112与第二电器接口2112插接。

本实施例中，末端夹爪部11为频繁更换的夹爪部分，机械臂部21为机械臂系统的主体部分。第一结合部111与夹爪112固定连接，可以是铆接或螺钉连接等，可以是一种可拆卸连接。第二结合部211与机械臂212固定连接，可以是铆接或螺钉连接等，可以是一种可拆卸连接。

机械臂部21靠近末端夹爪部11时，第一结合部111与第二结合部211磁力相吸，使机械臂部21与末端夹爪部11贴合。对末端夹爪部11增加少许外力，可以使机械臂部21与末端夹爪部11分离。实现了末端夹爪部11的更换。

第一磁性件1111与第二磁性件2111均可以是磁石，如第一磁性件1111为s极，第二磁性件2111为n极，吸合力较好。第一磁性件1111与第二磁性件2111，可以其中一个是磁石，另一个是磁铁，也可以实现吸合的效果。

参见图4-图6所示，第一磁性件1111与第二磁性件2111均为4个，离散的设置在第一结合部111和第二结合部211的四周，可以提供较强的吸合力。

第一电器接口1112与第二电器接口2112包括多个触点，用于传输电能和控制信号。第一电器接口1112与第二电器接口2112的触点的数量相同，位置一致。第一电器接口1112的触点的数量可以多一些，以便兼容多种型号的夹爪112。第二电器接口2112的触点的数量可以多一些，以便兼容多种型号的机械臂212。

本实施例中，第一结合部111和第二结合部211可以采用硬质塑料等材料。夹爪112可以采用金属材料等。

图1中示出了一种夹爪112的爪头1121样式，爪头1121样式可以有多种。

可选的，参见图4-图6所示，第一结合部111还包括定位销孔1113；第二结合部211还包括定位销轴2113。

当末端夹爪部11与机械臂部21结合时，定位销孔1113与定位销轴2113插接。

本实施例通过定位销孔1113与定位销轴2113的配合，可以使第一结合部111和第二结合部211更好的对准定位，还有加固的作用。

本实施例中定位销孔1113与定位销轴2113为2对，可以更好的对准定位。

可选的，参见图7所示，机械臂系统还包括：固定座31；

固定座31为u型结构；固定座31包括基底311和两个导向支架312；

第一结合部111的中间区域1114凸出与两个侧边区域1115；第一磁性件1111和第一电器接口1112位于中间区域1114；参见图4；

第二结合部211的中间区域2114凸出与两个侧边区域2115；第二磁性件2111和第二电器接口2112位于中间区域2114；参见图5；

第一结合部111的中间区域1114与第二结合部211的中间区域2114贴合时，第一结合部111的侧边区域1115与第二结合部211的侧边区域2115形成滑槽41；滑槽41与导向支架312配合；参见图8；

机械臂部21可带动末端夹爪部11相对于导向支架312运动。

本实施例中，固定座31的基底311一侧的外侧固定安装在某外部物体上，如墙壁等。参见图10，末端夹爪部11在不使用时置于固定座31上，由导向支架312支撑在侧边区域1115上。当需要使用该末端夹爪部11时，机械臂部21移动到固定座31下方，第二结合部211朝上，对准第一结合部111并向第一结合部111移动。在移动到固定座31的位置时，停止向上移动，然后向固定座31的外部移动，此时已经与末端夹爪部11产生吸力，可带动末端夹爪部11沿着导向支架312一起移动。在使末端夹爪部11移出导向支架312后，机械臂部21与末端夹爪部11完全吸合，实现了机械臂部21与末端夹爪部11的结合。

参见图11，当需要释放末端夹爪部11时，机械臂部21带动末端夹爪部11向固定座31移动，末端夹爪部11朝上，使滑槽41对准导向支架312，并沿着导向支架312向着基底311移动。当移动到基底311的位置时，停止水平移动，并向下移动，与末端夹爪部11分离。

本实施例中，机械臂部21与末端夹爪部11的结合和分离可以全程自动化，实现自动更换末端夹爪部11，方便快捷，全程不需要人为参与，也不需要额外的动力源。

可选的，参见图9所示，导向支架312的侧面为楔形，靠近导向支架312的末端的高度h1高于前端h2；导向支架312的末端的高度h1高于滑槽41的高度h3。

本实施例中，导向支架312的末端的高度h1高于前端h2，可以使机械臂部21带动末端夹爪部11滑入导向支架312的过程中机械臂部21与末端夹爪部11逐步分离，也有助于顺利的滑入。以及，可以使机械臂部21带动末端夹爪部11滑出导向支架312的过程中机械臂部21与末端夹爪部11逐步贴合，也有助于顺利的滑出。

导向支架312的末端的高度h1高于滑槽41的高度h3，可以使机械臂部21带动末端夹爪部11完全滑入导向支架312时机械臂部21与末端夹爪部11完全分离。

可选的，参见图9所示，滑槽41的侧截面为楔形。

机械臂部21带动末端夹爪部11运动时，滑槽41侧截面高度较大的一端优先靠近导向支架312或最后远离导向支架312。

本实施例中，滑槽41的侧截面的一端高度为h3，另一端高度为h4，h3大于h4。h4可以接近0。机械臂部21带动末端夹爪部11靠近导向支架312时，高度为h3的一端优先与导向支架312接触，相当于导向支架312从高度为h3的一端滑入滑槽41。这样的结构既方便导向支架312滑入滑槽41，又便于机械臂部21与末端夹爪部11逐步分离和贴合。

可选的，参见图7所示，导向支架312在伸展方向上有导向槽3121，导向支架312还包括位于导向槽3121内的滚轮3122，滚轮3122通过滚轮销轴3123固定在导向槽3121内。

本实施例中通过滚轮3122，使得机械臂部21带动末端夹爪部11可以更顺利的滑入或滑出导向支架312。

可选的，参见图7所示，基底311包括稳定销轴3111，稳定销轴3111为磁性件。

本实施例中，稳定销轴3111可以是磁铁，选择了磁性偏弱的磁性件。稳定销轴3111为柱状，竖直插入基底311内，且靠近导向支架312一侧。基底311的上端高出导向支架312，当机械臂部21带动末端夹爪部11完全滑入导向支架312时，基底311的侧边沿与末端夹爪部11第一结合部111侧面接触。第一结合部111中的第一磁性件1111与稳定销轴3111产生吸力，所以稳定销轴3111有稳固末端夹爪部11的作用。稳定销轴3111可以有多个，可以更好的稳固末端夹爪部11。

本实施例中，第一结合部111的外围采用圆形结构，基底311靠近导向支架312的一侧也可以为弧形，当第一结合部111与基底311接触时，可以完全贴合，稳固效果更好。

可选的，如图12所示，所述第一结合部111还包括：第一滚珠1116，靠近所述第一结合部111的侧边。

本实施例在第一结合部111靠近边沿的位置增加了第一滚珠1116，使得想要将第一结合部111与第二结合部211分离时，将第一结合部111与第二结合部211结合处靠近某外部尖角物，在第一滚珠1116的作用下可以减小摩擦，使得外部尖角物可以更便捷的插入第一结合部111与第二结合部211结合处，便于第一结合部111与第二结合部211的分离。第一滚珠1116可以有多个。

当第一结合部111存在侧边区域1115时，第一滚珠1116位于侧边区域1115内。

和/或，可选的，如图13所示，所述第二结合部211还包括：第二滚珠2116，靠近所述第二结合部211的侧边。

本实施例在第二结合部211靠近边沿的位置增加了第二滚珠2116，使得想要将第一结合部111与第二结合部211分离时，将第一结合部111与第二结合部211结合处靠近某外部尖角物，在第二滚珠2116的作用下可以减小摩擦，使得外部尖角物可以更便捷的插入第一结合部111与第二结合部211结合处，便于第一结合部111与第二结合部211的分离。第二滚珠2116可以有多个。

当第二结合部211存在侧边区域2115时，第二滚珠2116位于侧边区域2115内。

上述实施例可根据实际需要进行自由组合。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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