一种适用于机器人空气开关的末端执行器

技术领域

本发明涉及空气开关技术领域，尤其是一种适用于机器人空气开关的末端执行器。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，以及机械制造成本、零部件成本的逐渐降低，机器人逐渐从工业领域渗透进了我们的日常生活中，从而逐渐替代人类从事一些危险的工作。

电网电气控制柜中集成了许多的电气开关，是电网的重要组成部分，其中的开关往往具有较高的电压，人为操作如果操作不当就可能会发生短路，以至于触电、爆炸，对操作者的人身安全具有重大的威胁。

为了解决上述技术问题，专利CN201410770948.5公开了一种用于远程控制家用空气开关的装置。其设计了一种连杆装置，与相应的空气开关的扳手相连接，形成了平行四边形连杆结构，可以通过远程控制使得电机驱动连杆运动，从而控制空气开关的连接、断开。但是，该专利需要通过连杆装置与固定的空气开关相连接，导致其操作缺乏灵活性，而且连杆装置具有体积较大，受力不可控的缺点。

专利CN202210143535.9公开了一种机械臂及巡检机器人。其设计了一种复合的机械臂末端执行器，同时具有多种电气开关的操作机构，末端执行器本身不具有驱动器，由机械臂来驱动末端执行器对开关进行操作。其中应用于空气开关的操作结构是一个简单的中空圆筒，可以将空气开关的扳手嵌入圆筒中，进而通过机械臂的运动对空气开关进行连接、断开操作。但是，该专利需要机械臂进行复杂的运动。

专利CN200820119530.8公开了一种空气开关控制器。其设计了一种滚珠丝杠装置，固定于相应空气开关之上，可以通过控制滚珠丝杠装置的直线运动带动空气开关拨片运动，从而完成连接、断开。但是，其滚珠丝杠装置只能够进行直线运动，固定在滑块上的移动挡块对空气开关拨片的施力始终朝一个方向，无法与拨片的运动轨迹适应，受力条件不够优良。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于机器人空气开关的末端执行器，本发明通过在末端执行器内部具有驱动电机，可以驱动执行器内部的相应结构进行运动，驱动器内部相应的运动结构可以与空气开关的扳手相接触，进而可以控制空气开关的连接与断开。

本发明的技术方案为：一种适用于机器人空气开关的末端执行器，包括执行器主体、拨片机构和基座，所述的基座的两端分别与执行器主体和机械臂末端相连接，且所述的执行器主体与拨片机构传动连接，通过所述的执行器主体驱动拨片机构作圆弧运动，所述的拨片机构作圆弧运动过程中与空气开关的扳手相接触，进而带动空气开关扳手进行运动。

作为优选的，所述的执行器主体包括执行器壳体、以及设置在执行器壳体内的驱动电机、锥齿轮、从动不完全齿轮，且所述的驱动电机的输出轴上设置有锥齿轮，所述的锥齿轮与从动不完全齿轮齿合，且所述的从动不完全齿轮在锥齿轮的驱动下可在执行器壳体内做圆弧运动，所述的从动不完全齿轮在锥齿轮与拨片机构连接。

作为优选的，所述的执行器壳体内设置有半圆环状滑道，且所述的从动不完全齿轮两侧设置有用于与半圆环状滑道相配合的圆弧形滑梁，所述的圆弧形滑梁嵌套在执行器壳体的半圆环状滑道内。

作为优选的，所述的从动不完全齿轮为半圆弧形结构，且所述半圆弧形结构的从动不完全齿轮背面设置有啮合齿，相对啮合齿另一面的从动不完全齿轮上对称设置有连接耳，所述的连接耳上设置有连接孔。

作为优选的，所述的拨片机构包括拨片、扭簧，连接轴，所述的连接轴设置在从动不完全齿轮的连接耳的连接孔内，且两所述的连接耳之间的连接轴上还套设有拨片，所述的连接轴上还套设有扭簧，且所述的扭簧的两端分别嵌套在拨片和从动不完全齿轮上。

作为优选的，两所述的连接耳外侧的连接轴上还套设有限位块，通过所述的限位块对拨片的位置进行约束。

作为优选的，所述的基座包括法兰座，所述的法兰座与执行器壳体之间还设置有多个弹簧。

本发明的有益效果为：

1、本发明的末端执行器的工作轨迹与空气开关的扳手的弧线运动轨迹相拟合，使得末端执行器对空气开关的扳手的施力方向保持与扳手垂直，使得其力矩最大，受力良好；

2、本发明与空气开关的扳手相接触的拨片机构具有内置的扭簧与限位块，使得拨片与空气开关的扳手接触时可以对扳手角度的变化具有一定的适应性，增大了接触面积，优化了受力方式；

3、本发明通过驱动电机带动锥齿轮转动，从而带动从动不完全齿轮在半圆环状滑道内作圆弧运动，从而带动拨片移动；得到与空气开关扳手一致的圆弧运动轨迹，而且当拨片与空气开关扳手相接触时，由于扭簧的存在，使得拨片可以对空气开关扳手的角度相适应，而限位块对拨片所适应的角度进行了一定的约束。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明末端执行器的结构示意图；

图3为本发明末端执行器隐藏部分执行器壳体的结构示意图；

图4为本发明从动不完全齿轮的结构示意图；

图5为本发明拨片机构的结构示意图；

图6为本发明拨片的结构示意图；

图中，1-执行器主体，2-拨片机构，3-基座，4-空气开关；

11-执行器壳体，12-驱动电机，13-锥齿轮，14-从动不完全齿轮；15-半圆环状滑道，16-圆弧形滑梁，17-啮合齿，18-连接耳；

21-拨片，22-扭簧，23-限位块；

31-法兰座，32-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1和2所示，本实施例提供一种适用于机器人空气开关的末端执行器，包括执行器主体1、拨片机构2和基座3，所述的基座3的两端分别与执行器主体1和机械臂末端相连接，且所述的执行器主体1与拨片机构2传动连接，通过所述的执行器主体1驱动拨片机构2作圆弧运动，所述的拨片机构2作圆弧运动过程中与空气开关4的扳手相接触，进而带动空气开关4扳手进行运动。

作为本实施例优选的，如图3所示，所述的执行器主体1包括执行器壳体11、以及设置在执行器壳体11内的驱动电机12、锥齿轮13、从动不完全齿轮14，本实施例中，所述的执行器壳体11包括上下壳体，且所述的上下壳体通过多个螺栓固定，另外本实施例中，所述的执行器壳体11远离基座3的一端为半圆弧形结构。

所述的执行器壳体11内设置有容纳腔室，所述的驱动电机12设置在执行器壳体11的容纳腔室内，且所述的驱动电机12的输出轴上设置有锥齿轮13，通过驱动电机12驱动锥齿轮13旋转。

所述的锥齿轮13与从动不完全齿轮14齿合，并且所述的从动不完全齿轮14在锥齿轮13的驱动下可在执行器壳体11内作圆弧运动，所述的从动不完全齿轮14与拨片机构2连接，所述的从动不完全齿轮14在圆弧运动过程中可带动拨片机构2一起作圆弧运动。

作为本实施例优选的，如图3所示，所述的执行器壳体11远离基座3的一端的半圆弧形结构内设置有半圆环状滑道15。

如图4所示，所述的从动不完全齿轮14两侧设置有用于与半圆环状滑道15相配合的圆弧形滑梁16，所述的圆弧形滑梁16嵌套在执行器壳体11的半圆环状滑道15内。

作为本实施例优选的，如图4所示，所述的从动不完全齿轮14为半圆弧形结构，且所述半圆弧形结构的从动不完全齿轮14背面设置有若干个啮合齿17，相对所述的啮合齿17另一面的从动不完全齿轮14上对称设置有两个连接耳18，两所述的连接耳18上设置有相应的连接孔。

作为本实施例优选的，如图2、5所示，所述的拨片机构2包括拨片21、扭簧22，连接轴，所述的连接轴设置在从动不完全齿轮14的连接耳18的连接孔内，且两所述的连接耳18之间的连接轴上还套设有拨片21，本实施例中，所述的拨片21为T型结构，且所述的拨片21下端设置有相应的连接孔。

所述的连接轴上还套设有扭簧22，且所述的扭簧22的两端分别嵌套在拨片21和从动不完全齿轮14上，当拨片21与空气开关4的扳手相接触时，由于扭簧22的存在，使得拨片21可以对空气开关4的扳手的角度相适应。

作为本实施例优选的，如图2和3所示，两所述的连接耳18外侧的连接轴上还套设有限位块23，通过所述的限位块23对拨片21的位置进行约束。

作为本实施例优选的，1-3所示，所述的基座3包括法兰座31，且所述的法兰座31上还设置有多个用于与机械臂末端相连接的螺孔。所述的法兰座31与执行器壳体11之间还设置有多个弹簧32。本实施例中弹簧32的数量为4个，4个所述的弹簧32对称设置。

本实施例的工作原理为：

所述的驱动电机12驱动锥齿轮13转动，从而带动所述的从动不完全齿轮14沿执行器壳体1上的半圆环状滑道15移动，得到与空气开关4的扳手一致的圆弧运动轨迹。进而所述的拨片21在从动不完全齿轮14的带动下进行圆弧运动，当所述的拨片21与空气开关4的扳手相接触时，由于扭簧22的存在，使得拨片21可以对空气开关4的扳手的角度相适应，而限位块23对拨片21所适应的角度进行了一定的约束。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。