[实用新型]一种换刀机器人用多自由度末端执行器

说明书

本实用新型公开了一种换刀机器人用多自由度末端执行器，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。本实用新型包括多自由度调节平台、连接箱体和夹持机构，连接箱体与多自由度调节平台相连接，夹持机构安装在连接箱体上，连接箱体上还设有高压清洗机构、螺栓松紧机构和图像采集机构。本实用新型设计巧妙，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

本实用新型涉及盾构换刀技术领域，特别是指一种换刀机器人用多自由度末端执行器。

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。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种换刀机器人用多自由度末端执行器，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。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种换刀机器人用多自由度末端执行器，包括多自由度调节平台、连接箱体和夹持机构，连接箱体与多自由度调节平台相连接，夹持机构安装在连接箱体上，连接箱体上还设有高压清洗机构、螺栓松紧机构和图像采集机构。

所述多自由度调节平台包括定平台和动平台，动平台通过并联油缸组与定平台相连接，动平台与箱体固定连接。

所述并联油缸组包括至少两个油缸，油缸倾斜设置，油缸的两端通过球铰接分别与定平台和动平台连接。

所述夹持机构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。

所述高压清洗机构包括喷嘴接头和接口管道，喷嘴接头套设在接口管道内且向上穿过连接箱体，喷嘴接头的上部设有高压喷嘴，接口管道固定在连接箱体内部且与外部水源相连接。

所述喷嘴接头的两侧设有滚轮支架，滚轮支架与连接箱体固定连接，滚轮支架上设有滚轮，滚轮的轮轴与固定在连接箱体上的喷嘴电机相连接，滚轮与喷嘴接头摩擦接触且滚轮转动能带动喷嘴接头上下移动。

所述螺栓松紧机构包括扭矩驱动件、扭矩扳手和柔性末端机构，扭矩驱动件通过连杆机构与扭矩扳手相连接，扭矩驱动件、连杆机构和扭矩扳手位于连接箱体内，柔性末端机构伸出连接箱体，扭矩扳手的一端与柔性末端机构连接，扭矩驱动件通过连杆机构和扭矩扳手带动柔性末端机构转动。

所述柔性末端机构包括外套筒、中间套筒和中心套筒，中间套筒套设在外套筒内部且通过第一螺栓与外套筒相连接，中心套筒套设在中间套筒内部且通过第二螺栓与中间套筒连接，中心套筒上设有螺母形卡槽。