一种自动更换螺丝刀批头系统

1.本发明涉及自动化机器人技术领域，特别是涉及一种自动更换螺丝刀批头系统。


背景技术：

2.近年来机器人技术逐步应用于医疗服务、航空航天、工业生产等各行各业，需求日渐多样化，而机器人在执行工作任务时，经常需要拆装各种类型的螺钉。传统螺丝刀工具由螺丝刀主体和批头构成，批头有多种型号来适配不同的螺钉，比如一字批头，十字批头，内六角批头等，机器人在使用螺丝刀时，面对不同型号的螺钉，需要通过人工来更换对应的批头，导致机器人工作效率降低，时间和人工成本大大增加。
3.基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种自动更换螺丝刀批头系统，以解决上述现有技术存在的问题，该系统能够使机器人携带螺丝刀工具根据不同的工况自动更换螺丝刀末端批头，实现机器人无人化自主拆装不同型号的螺钉任务，相对传统螺丝刀工具效率更高。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种自动更换螺丝刀批头系统，包括批头取放模块和批头支撑模块，所述批头取放模块用于安装于机器人机械臂的自由端，所述批头支撑模块上设置有多种批头；
7.所述批头取放模块包括电磁铁，当需要取批头时，所述批头取放模块移动至待选批头的正上方后，通过控制电磁铁通电来吸取待选批头；当需要放批头时，所述批头取放模块移动至所述批头支撑模块中相应位置的正上方后，通过控制电磁铁断电来放下批头至所述批头支撑模块中。
8.优选的，所述批头取放模块还包括旋转驱动电机、电机固定件、转动体和电磁铁固定件，所述旋转驱动电机通过所述电机固定件固定于机械臂的自由端，所述旋转驱动电机的驱动轴与所述转动体传动连接，所述电磁铁通过所述电磁铁固定件固定于所述转动体的底部，所述电磁铁位于所述电磁铁固定件内部，所述电磁铁固定件底部结构为梅花状对接凸起，所述批头顶部固定设置有批头连接件，所述批头连接件顶部结构为梅花状对接槽，所述梅花状对接槽与所述梅花状对接凸起相匹配。
9.优选的，还包括角接触轴承、内支架和外支架，所述角接触轴承内固定连接所述内支架，所述角接触轴承外固定连接所述外支架，所述外支架与所述电机固定件的底部固定连接，所述内支架与所述驱动轴以及所述转动体均固定连接。
10.优选的，所述批头支撑模块包括支撑架，所述支撑架上设置有多个批头容纳槽，所述批头容纳槽即为所述承载工位，所述批头容纳槽上部同轴设置有支撑环，所述批头的端部能够从所述支撑环的上方插入所述支撑环并使得所述批头连接件底部抵于所述支撑环顶面，所述支撑环顶部结构为永磁体制成，所述批头连接件为能够被永磁体吸附的金属材
质制成。
11.优选的，所述批头容纳槽顶部设置有对接导向件，所述对接导向件呈环形且内壁上部为锥面，锥面上大下小。
12.优选的，还包括识别模块，所述识别模块能够识别不同批头的位置以及批头支撑模块上的各所述承载工位。
13.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
14.本发明提供的自动更换螺丝刀批头系统安装于机器人的机械臂上，当需要取批头时，机器人带动批头取放模块移动至待选批头的正上方后，通过控制系统自动控制电磁铁通电来吸取待选批头；当需要放批头时，机器人带动批头取放模块移动至批头支撑模块中相应位置的正上方后，通过控制系统自动控制电磁铁断电来放下批头至批头支撑模块中。
15.该系统能够使机器人携带螺丝刀工具根据不同的工况自动更换螺丝刀末端批头，实现机器人无人化自主拆装不同型号的螺钉任务，相对传统螺丝刀工具效率更高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明提供的自动更换螺丝刀批头系统中批头取放模块对正于批头支撑模块中一个承载工位的结构示意图；
18.图2为批头支撑模块的俯视图；
19.图3为批头取放模块的仰视图；
20.图4为更换批头的流程图；
21.图中：1-旋转驱动电机；2-电机固定件；3-驱动轴；4-内支架；5-角接触轴承；6-外支架；7-转动体；8-电磁铁固定件；9-电磁铁；10-对接导向件；11-批头连接件；12-永磁体；13-支撑环；14-批头；15-支撑架。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明的目的是提供一种自动更换螺丝刀批头系统，以解决上述现有技术存在的问题，该系统能够使机器人携带螺丝刀工具根据不同的工况自动更换螺丝刀末端批头，实现机器人无人化自主拆装不同型号的螺钉任务，相对传统螺丝刀工具效率更高。
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
25.本发明提供一种自动更换螺丝刀批头系统，如图1～图3所示，包括批头取放模块和批头支撑模块，批头取放模块用于安装于机器人机械臂的自由端，批头支撑模块上设置
有多种批头14；
26.批头取放模块包括电磁铁9，当需要取批头14时，批头取放模块移动至待选批头14的正上方后，通过控制电磁铁9通电来吸取待选批头14；当需要放批头14时，批头取放模块移动至批头支撑模块中相应位置的正上方后，通过控制电磁铁9断电来放下批头14至批头支撑模块中。
27.其中，批头取放模块还包括旋转驱动电机1、电机固定件2、转动体7、角接触轴承5、内支架4、外支架6和电磁铁固定件8，旋转驱动电机1通过电机固定件2固定于机械臂的自由端，旋转驱动电机1的驱动轴3与转动体7传动连接，旋转驱动电机1用于驱动螺丝刀旋转以实现螺钉的拆卸和安装，电磁铁9通过电磁铁固定件8固定于转动体7的底部，电磁铁9位于电磁铁固定件8内部，角接触轴承5内固定连接内支架4，内支架4与轴承内环固定连接，角接触轴承5外固定连接外支架6，外支架6与轴承外环固定连接，外支架6与电机固定件2的底部固定连接，内支架4与驱动轴3以及转动体7均固定连接。
28.为了传递旋转扭矩，电磁铁固定件8底部结构为梅花状对接凸起，批头14顶部固定设置有批头连接件11，具体的，批头连接件11呈盖帽状并扣设固定于批头14顶部，批头连接件11和批头14可通过螺钉连接或卡接，批头连接件11顶部结构为梅花状对接槽，梅花状对接槽与梅花状对接凸起相匹配，电磁铁固定件8竖直插入批头连接件11顶部的梅花状对接槽后，电磁铁9吸附批头连接件11，批头连接件11为能够被磁体吸附的金属材质制成。
29.本发明提供的自动更换螺丝刀批头系统能够使机器人携带螺丝刀工具根据不同的工况自动更换螺丝刀末端批头，实现机器人无人化自主拆装不同型号的螺钉任务，相对传统螺丝刀工具效率更高。
30.本发明提供的自动更换螺丝刀批头系统还包括识别模块，识别模块能够识别不同批头的位置以及批头支撑模块上的各承载工位，识别系统为成熟技术，本发明并未对识别模块进行改进，且识别模块可属于机器人系统中原有的结构。
31.于一些实施例中，批头支撑模块包括支撑架15，支撑架15上设置有多个批头容纳槽，批头容纳槽上部同轴设置有支撑环13，批头的端部能够从支撑环13的上方插入支撑环13并使得批头连接件11底部抵于支撑环13顶面，支撑环13顶部结构为永磁体12制成，多个批头容纳槽优选为绕一圆周均匀分布。
32.永磁体12对批头进行稳定，电磁铁9的磁力吸附效果大于永磁体12，以实现将批头从批头容纳槽中拔出的效果。
33.其中，批头容纳槽顶部设置有对接导向件10，对接导向件10呈环形且内壁上部为锥面，锥面上大下小。
34.在其他实施例中，为了使得电磁铁固定件8底部的梅花状对接凸起准确的下移至批头连接件11顶部的梅花状对接槽并完成对接，对接导向件10上部内壁设置有一周导向凹槽，多个导向凹槽也呈梅花状，但其尺寸略大于电磁铁固定件8底部的梅花状对接凸起，且每个导向凹槽均呈上大下小的结构，多个导向凹槽形成的梅花状结构对应于下方的批头连接件11顶部的梅花状对接槽，以实现梅花状对接凸起精准落入梅花状对接槽中的效果。
35.机器人批头更换过程中，若机器人初始带有批头，则需要将原批头放回批头支撑模块中，再去取所需型号的批头，主要流程为：机器人将批头取放模块
36.移动至空置的批头容纳槽上方，此时，批头与批头容纳槽上下相对，同时电磁铁固
定件8与对接导向件10两者的梅花凹槽也相互对应，然后机器人控制批头取放模块向下移动，随着对接导向件10的导向，使得批头连接件11与永磁体12贴合接触。然后电磁铁9断电，此时批头连接件11与电磁铁9之间断开吸附连接，而后与永磁体12吸附，此时机器人向上移动，此时批头完成放置。机器人去往所需批头处上方，对准梅花凹槽，向下移动至所需批头容纳槽处，到达位置后，电磁铁9启动，由于电磁铁9吸力要大于永磁体12吸力，那么此时机器人向上拔出批头，批头则会随之取出，完成批头的更换任务，如图4所示。
37.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：包括批头取放模块和批头支撑模块，所述批头取放模块用于安装于机器人机械臂的自由端，所述批头支撑模块上设置有多种批头；所述批头取放模块包括电磁铁，当需要取批头时，所述批头取放模块移动至待选批头的正上方后，通过控制电磁铁通电来吸取待选批头；当需要放批头时，所述批头取放模块移动至所述批头支撑模块中相应承载工位的正上方后，通过控制电磁铁断电来放下批头至所述批头支撑模块中。2.根据权利要求1所述的自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：所述批头取放模块还包括旋转驱动电机、电机固定件、转动体和电磁铁固定件，所述旋转驱动电机通过所述电机固定件固定于机械臂的自由端，所述旋转驱动电机的驱动轴与所述转动体传动连接，所述电磁铁通过所述电磁铁固定件固定于所述转动体的底部，所述电磁铁位于所述电磁铁固定件内部，所述电磁铁固定件底部结构为梅花状对接凸起，所述批头顶部固定设置有批头连接件，所述批头连接件顶部结构为梅花状对接槽，所述梅花状对接槽与所述梅花状对接凸起相匹配。3.根据权利要求2所述的自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：还包括角接触轴承、内支架和外支架，所述角接触轴承内固定连接所述内支架，所述角接触轴承外固定连接所述外支架，所述外支架与所述电机固定件的底部固定连接，所述内支架与所述驱动轴以及所述转动体均固定连接。4.根据权利要求2所述的自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：所述批头支撑模块包括支撑架，所述支撑架上设置有多个批头容纳槽，所述批头容纳槽即为所述承载工位，所述批头容纳槽上部同轴设置有支撑环，所述批头的端部能够从所述支撑环的上方插入所述支撑环并使得所述批头连接件底部抵于所述支撑环顶面，所述支撑环顶部结构为永磁体制成，所述批头连接件为能够被永磁体吸附的金属材质制成。5.根据权利要求4所述的自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：所述批头容纳槽顶部设置有对接导向件，所述对接导向件呈环形且内壁上部为锥面，锥面上大下小。6.根据权利要求1所述的自动更换螺丝刀批头系统，其特征在于：还包括识别模块，所述识别模块能够识别不同批头的位置以及批头支撑模块上的各所述承载工位。

技术总结
本发明提供一种自动更换螺丝刀批头系统，涉及自动化机器人技术领域，包括批头取放模块和批头支撑模块，批头取放模块用于安装于机器人机械臂的自由端，批头支撑模块上设置有多种批头；批头取放模块包括电磁铁，当需要取批头时，批头取放模块移动至待选批头的正上方后，通过控制电磁铁通电来吸取待选批头；当需要放批头时，批头取放模块移动至批头支撑模块中相应位置的正上方后，通过控制电磁铁断电来放下批头至批头支撑模块中。该系统能够使机器人携带螺丝刀工具根据不同的工况自动更换螺丝刀末端批头，实现机器人无人化自主拆装不同型号的螺钉任务，相对传统螺丝刀工具效率更高。相对传统螺丝刀工具效率更高。相对传统螺丝刀工具效率更高。


技术研发人员：曹晓磊 蒋志宏 李辉 黄销
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/6