本發(fā)明涉及一種具有可重新配置的端部-執(zhí)行器組件的機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多軸線工業(yè)機(jī)器人包括通過(guò)肩關(guān)節(jié)連接的鉸接臂。每個(gè)區(qū)段通過(guò)一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。典型工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于六個(gè)不同的控制軸線被控制?？傮w上說(shuō)，控制軸線使機(jī)器人相對(duì)于固定或移動(dòng)基底旋轉(zhuǎn)，使第一臂延伸/收縮，以及使第二臂上升/下降，并且使肩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)以及使位于第二臂遠(yuǎn)端的腕旋轉(zhuǎn)/平移。額外的臂可取決于設(shè)計(jì)以串聯(lián)布置使用，并且連接到腕的端部-執(zhí)行器可被操作以進(jìn)行所需的工作任務(wù)。

術(shù)語(yǔ)“端部-執(zhí)行器”指取決于機(jī)器人設(shè)計(jì)的特定端部連接件或區(qū)段，可牢固地夾持、傳送、定向，和釋放工件。某些端部-執(zhí)行器組件通過(guò)附接到懸掛有工具模塊的一組工具分支的細(xì)長(zhǎng)梁和軌道的網(wǎng)格狀陣列形成，工具模塊例如用于在制造設(shè)備中移動(dòng)金屬板或玻璃窗格的這種類(lèi)型的吸盤(pán)或夾持器。單獨(dú)的工具分支和工具模塊可通過(guò)操作者在進(jìn)行特定工作任務(wù)前以人工的方式調(diào)節(jié)到預(yù)定的配置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

機(jī)器人系統(tǒng)包括多軸線機(jī)器人、端部-執(zhí)行器組件、配置工具，和控制器。機(jī)器人、端部-執(zhí)行器組件，和配置工具共同解決與現(xiàn)有端部-執(zhí)行器設(shè)計(jì)相關(guān)的上述的一些問(wèn)題。文中所公開(kāi)的端部-執(zhí)行器組件可響應(yīng)于控制器所發(fā)出的控制信號(hào)由機(jī)器人來(lái)快速地重新配置，然后之后當(dāng)處理不同部件(例如波紋狀主體板或平坦的玻璃窗格)時(shí)，用于材料處理或用于其它目的。除了傳統(tǒng)自鎖離合器或卡鉗，每個(gè)工具分支及其工具模塊利用以一組線性/旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)鎖配置的螺紋夾持機(jī)構(gòu)自動(dòng)地松開(kāi)、移動(dòng)，和重新夾持，所述螺紋夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)耦合到機(jī)器人臂的配置工具可選擇性地調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)可相對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)提供某些成本和重量方面的優(yōu)勢(shì)。

在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器人系統(tǒng)包括至少一個(gè)機(jī)器人臂和可移動(dòng)地耦合到機(jī)器人臂的端部-執(zhí)行器組件。端部-執(zhí)行器組件包括主懸臂、耦合到主懸臂的框架軌道，和可移動(dòng)地耦合到框架軌道的多個(gè)工具分支。至少一個(gè)工具分支包括可移動(dòng)地耦合到框架軌道的分支軌道和將分支軌道耦合到框架軌道的第一鎖(例如，分支鎖)。鎖可相對(duì)于框架軌道在解鎖位置與鎖定位置之間移動(dòng)，以相對(duì)于框架軌道固定分支軌道的位置。工具分支還包括耦合到第一鎖的突出部(例如凸耳)。機(jī)器人系統(tǒng)也包括可移動(dòng)地耦合到機(jī)器人臂的配置工具。配置工具包括工具主體和耦合到工具主體的夾持器。夾持器包括可移動(dòng)地遠(yuǎn)離和移向彼此的多個(gè)夾持器指狀件。在操作期間，夾持器指狀件可抓取耦合到第一鎖的突出部(例如，凸耳)。當(dāng)夾持器指狀件抓取突出部時(shí)，配置工具被耦合到端部-執(zhí)行器組件。并且，配置工具包括從工具主體延伸的驅(qū)動(dòng)鉆頭。當(dāng)夾持器指狀件抓取突出部時(shí)，驅(qū)動(dòng)鉆頭與第一鎖對(duì)齊以使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆頭使鎖在鎖定位置與解鎖位置之 間移動(dòng)。工具分支也可包括可移動(dòng)地耦合到分支軌道的擺動(dòng)臂和將分支軌道耦合到擺動(dòng)臂的第二鎖(例如，擺動(dòng)鎖)。第一鎖和第二鎖允許每個(gè)工具分支具有五個(gè)可配置自由度。

當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，如隨附權(quán)利要求所定義，本發(fā)明的以上和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)用于實(shí)施本發(fā)明的一些最佳模式(若已知)和其它實(shí)施例的以下具體實(shí)施方式會(huì)顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為包括端部-執(zhí)行器組件的機(jī)器人系統(tǒng)的示意透視圖。

圖2為圖1中所示的端部-執(zhí)行器組件的示意透視圖，其中所述端部-執(zhí)行器組件包括框架軌道和多個(gè)工具分支。

圖3為圖2中所示的框架軌道和一個(gè)工具分支的示意性透視局部圖。

圖4為可用作圖1中所示的機(jī)器人系統(tǒng)的一部分的配置工具的示意透視圖，其中所述配置工具包括在閉合位置所示的夾持器指狀件。

圖5為可用作圖1中所示的機(jī)器人系統(tǒng)的一部分的配置工具的示意透視圖，其顯示在打開(kāi)位置的夾持器指狀件。

圖6為移向端部-執(zhí)行器組件的第一鎖的配置工具的示意透視圖。

圖7為耦合到端部-執(zhí)行器組件的第一鎖的配置工具的示意透視圖。

圖8為沿著圖7的剖面線8-8的端部-執(zhí)行器組件的示意截面圖。

圖9為移向端部-執(zhí)行器組件的擺動(dòng)鎖的配置工具的示意透視圖。

圖10為耦合到端部-執(zhí)行器組件的擺動(dòng)鎖的配置工具的示意透視圖。

圖11為沿著圖10的剖面線11-11的端部-執(zhí)行器組件的示意截面圖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的端部-執(zhí)行器組件的示意局部透視圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖，在幾個(gè)附圖中相同附圖標(biāo)記表示相同部件，機(jī)器人系統(tǒng)10示意性地示于圖1中。機(jī)器人系統(tǒng)10包括如下所述的多軸線工業(yè)機(jī)器人12、配置工具20和可重新配置端部-執(zhí)行器組件30。機(jī)器人系統(tǒng)10的總操作控制可以經(jīng)由控制器(C)50獲得。機(jī)器人系統(tǒng)10還包括如下所述的配置支架75。

控制器50可以配置成主機(jī)，例如數(shù)字計(jì)算機(jī)，其可以被專(zhuān)門(mén)編程以執(zhí)行步驟或指令。為此，控制器50包括足夠的硬件來(lái)執(zhí)行所需方法步驟，即，采用足夠的存儲(chǔ)器(M)、處理器(P)和其他相關(guān)硬件，比如高速時(shí)鐘、模數(shù)和/或數(shù)模電路、計(jì)時(shí)器、輸入/輸出電路和相關(guān)設(shè)備、信號(hào)調(diào)節(jié)和/或信號(hào)緩沖電路。存儲(chǔ)器(M)包括足夠的有形、非瞬變存儲(chǔ)器，比如磁性或光學(xué)只讀存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器等，以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器等。在配置端部-執(zhí)行器組件30的過(guò)程中以及當(dāng)在所給工件上操作時(shí)，控制器50接收和記錄來(lái)自位置傳感器(S_J)的所測(cè)接頭位置(箭頭θ_J)，還監(jiān)測(cè)通過(guò)端部-執(zhí)行器組件30施加的力或施加到端部-執(zhí)行器組件30的力?？刂破?0生成或接收通知控制器50以便執(zhí)行所需 工作任務(wù)以及識(shí)別相應(yīng)工件的輸入信號(hào)(箭頭11)，并向機(jī)器人12輸出控制信號(hào)(箭頭111)以指揮來(lái)自機(jī)器人12的所需動(dòng)作。

機(jī)器人12可以配置成6軸線工業(yè)機(jī)器人，并可以包括固定或可移動(dòng)基座13以及多個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)J，其至少一些被示于圖1。各種關(guān)節(jié)J連接機(jī)器人12的片段或串行連桿，包括第一或下部機(jī)器人臂14、第二或上部機(jī)器人臂15和腕16，其共同提供運(yùn)動(dòng)的所需范圍以及執(zhí)行指定工作任務(wù)所需的控制自由度的數(shù)量。可以預(yù)期，機(jī)器人12可包括更多或更少機(jī)器人臂和腕。

連同許多其他可能任務(wù)比如刷漆和焊接，這些工作任務(wù)的實(shí)例包括夾持、提升、定位和放置金屬板或玻璃窗格。關(guān)節(jié)位置傳感器S_J可以相對(duì)于每個(gè)關(guān)節(jié)J而設(shè)置，并配置成測(cè)量關(guān)節(jié)位置并向控制器50報(bào)告所測(cè)量關(guān)節(jié)位置(箭頭θ_J)。此外，一個(gè)或多個(gè)力傳感器(未示出)還可相對(duì)于一些關(guān)節(jié)J(例如腕16)設(shè)置，并用于向控制器50提供力或轉(zhuǎn)矩反饋，這可以避免工件或端部-執(zhí)行器組件30上過(guò)度的力。

相對(duì)于端部-執(zhí)行器組件30，特別地，該結(jié)構(gòu)可包括主懸臂18和網(wǎng)格狀端部-執(zhí)行器陣列19。在所示實(shí)施例中的端部-執(zhí)行器陣列19包括相對(duì)于主懸臂18的縱軸線A₁₈垂直設(shè)置的一個(gè)框架軌道23。然而，可以預(yù)期，端部-執(zhí)行器陣列19可包括多于一個(gè)的框架軌道23。在所示實(shí)施例中，框架軌道23可具有大致的圓柱形形狀或者可以另外具有周向橫截面。端部-執(zhí)行器陣列19另外還包括可移動(dòng)地耦合到框架軌道23的多個(gè)工具分支17。然而，端部-執(zhí)行器陣列19可替代地僅具有單個(gè)工具分支17。每個(gè)工具分支17包括分支軌道25，該分支軌道25以懸臂式方式從框架軌道23伸出 并從框架軌道23徑向向外延伸。各個(gè)分支軌道25滑動(dòng)地附接到框架軌道23/沿框架軌道23平移。換句話說(shuō)，分支軌道25可移動(dòng)地耦合到框架軌道23上。各個(gè)工具模塊35懸掛在分支軌道25?？蚣苘壍?3反過(guò)來(lái)經(jīng)由機(jī)械耦合件60連接至主懸臂18。

主懸臂18包括雙側(cè)工具更換器組件21(圖2)，其具有分開(kāi)的第一和第二工具更換器21A和21B。術(shù)語(yǔ)“工具更換器”是指能夠迅速脫去機(jī)器人端部-執(zhí)行器的手動(dòng)或自動(dòng)組件。這些設(shè)備典型地包括端部工具36(比如真空吸盤(pán)或夾持器)工作所需的集成動(dòng)力裝置和通信端口、連接器等。在所示實(shí)施例中，工具更換器組件21專(zhuān)門(mén)配置成提供主懸臂18與機(jī)器人12和配置支架75的同時(shí)接合，其后者示意性示于圖1中。

為了本發(fā)明的目的，圖1的配置支架75可相對(duì)于地板85固定或者懸掛在垂直表面比如機(jī)器柱或墻。配置支架75在如圖2所示的笛卡爾(例如，XYZ)參考架中具有預(yù)定位置，并因此在端部-執(zhí)行器組件30的重新配置期間提供用于對(duì)機(jī)器人12調(diào)零的已校準(zhǔn)參考點(diǎn)。例如，當(dāng)從第一配置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)配置時(shí)，機(jī)器人12將第一工具更換器21B連接至配置支架75并釋放第二工具更換器21A。當(dāng)機(jī)器人12重新配置端部-執(zhí)行器組件30時(shí)，由于由配置支架75提供的參考架中的已知位置，如下所述的關(guān)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)的自由空間中的位置是控制器50所知曉的。在操作期間端部-執(zhí)行器30的配置變得未知的情況下，例如由于撞擊事件或電源故障，當(dāng)懸掛在配置支架75時(shí)，端部-執(zhí)行器組件30可手動(dòng)地設(shè)定成校準(zhǔn)設(shè)置，其中各種端部工具36的位置是已知的，其后的配置從零設(shè)置開(kāi)始。

正如以下具體參考圖2和圖3所述，具有附接的工具模塊35的分支 軌道25采用配置工具20(圖1)和控制器50執(zhí)行的指令通過(guò)機(jī)器人12可自動(dòng)地重新定位。因此，工具分支17可以根據(jù)需要布置來(lái)允許工具模塊35(或者更精確地說(shuō)，工具模塊35的個(gè)別端部工具36)附接至給定工件或者以其他方式與給定工件相互作用。在非限制性車(chē)身板件示例中，如各附圖中所示的對(duì)應(yīng)的端部工具36配置為其類(lèi)型通常用于在不損毀裝飾展示表面的前提下固定和移動(dòng)汽車(chē)或其他車(chē)身板件的吸盤(pán)或夾持器。然而，可以使用其他端部工具36，例如，鉗子、夾具、噴頭。因此，端部工具36的特定配置可以發(fā)生變化。在各工具分支17中，擺動(dòng)臂42耦合在端部工具36與分支軌道25之間。擺動(dòng)臂42相對(duì)于分支軌道25傾斜地形成角度，從而有助于端部工具36與工件相互作用。

端部-執(zhí)行器組件30可以重新配置為與相對(duì)于彼此具有不同的尺寸、形狀和/或表面輪廓的工件和其他工件(未示出)相互作用，并且由不同材料構(gòu)造而成。例如，一個(gè)工件可以比另一個(gè)工件大得多并且也更加均勻，這樣便要求了同一工具模塊35的不同配置。在給定的制造作業(yè)中，可能會(huì)遇到任意數(shù)量的可能的工件，并且因此，端部-執(zhí)行器組件30通過(guò)圖1的機(jī)器人12重新配置為根據(jù)需要單獨(dú)地對(duì)這些工件中的任何一個(gè)進(jìn)行操作。

經(jīng)由輸入信號(hào)(圖1的箭頭11)使得圖1的控制器50知曉待操作的特定工件，例如，經(jīng)由操作者的手動(dòng)選擇、RFID標(biāo)簽的檢測(cè)或任何其他適合的識(shí)別過(guò)程。隨后，控制器50從其存儲(chǔ)器(M)中自動(dòng)地選擇對(duì)應(yīng)的配置。在端部-執(zhí)行器組件30已經(jīng)懸掛于配置支架75上并且已經(jīng)旋轉(zhuǎn)至配置位置時(shí)，機(jī)器人12將位于適合的工作站(未示出)的圖5的配置工具 20附接至其腕部16或其他適合的端部連桿機(jī)構(gòu)，并且對(duì)端部-執(zhí)行器組件30進(jìn)行配置。這種工作站可以具體體現(xiàn)為允許配置工具20保持在校準(zhǔn)位置(即，腕部16可輕易接觸到的位置)的固定裝置。所有這些都在端部-執(zhí)行器組件30保持依附于配置支架75上這一期間發(fā)生。

一旦端部-執(zhí)行器組件30已經(jīng)采用配置工具20針對(duì)手頭任務(wù)進(jìn)行了完全配置，則機(jī)器人12將配置工具20自動(dòng)地安置在其工作站、將配置工具20與腕部16脫離、通過(guò)接合工具更換器組件21來(lái)拾取現(xiàn)在配置的端部-執(zhí)行器組件30、將端部-執(zhí)行器組件30從配置支架75上移除以及開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行操作。機(jī)器人12重新配置端部-執(zhí)行器組件21的能力使其能用于多種不同的可能的工件。

參照?qǐng)D2，端部-執(zhí)行器組件30包括相對(duì)于主懸臂18的懸臂軸線A₁₈正交地設(shè)置的至少一個(gè)框架軌道23，其中，各工具模塊35相對(duì)于徑向延伸的分支軌道25連接。在端部工具36為氣動(dòng)夾持器的示例性實(shí)施例中，氣動(dòng)管76可以沿著主懸臂18行進(jìn)并且被引導(dǎo)至各端部工具36。

參照?qǐng)D2至圖8，各工具分支17包括將分支軌道25耦合至框架軌道23的第一或分支鎖40。在所述實(shí)施例中，第一鎖40可以在鎖定位置與解鎖位置之間移動(dòng)。在鎖定位置，第一鎖40固定分支軌道25相對(duì)于框架軌道23的位置，并且因此，分支軌道25相對(duì)于框架軌道23保持靜止不動(dòng)。當(dāng)?shù)谝绘i40處于解鎖位置時(shí)，分支軌道25可以沿著框架軌道23在雙箭頭T1所示的方向上平移，并且能夠在雙箭頭R1所示的方向上繞著框架軌道23旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這種方式，工具模塊35的任意數(shù)量的不同配置可以響應(yīng)于來(lái)自控制器50的命令(箭頭111)由機(jī)器人12根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。由 于框架軌道23的周向橫截面(例如，圓形橫截面)的緣故，框架軌道23在第一鎖40處于解鎖位置時(shí)允許第一鎖40繞框架軌道軸線A₂₃旋轉(zhuǎn)。此外，第一鎖40可以在其布置在解鎖位置時(shí)沿著框架軌道軸線A₂₃滑動(dòng)。如以下詳細(xì)所述，配置工具20可以用于在鎖定位置與解鎖位置之間移動(dòng)第一鎖40。

在所述實(shí)施例中，第一鎖40包括用于夾持框架軌道23的夾具(其在本文中稱(chēng)為第一夾具41)。第一夾具41配置為環(huán)繞式夾具并且包括第一夾具底座44和可移動(dòng)地耦合至第一夾具底座44的第一夾具臂46。第一夾具底座44限定出夾具凹部48(圖8)，其配置為、形狀構(gòu)造為且尺寸構(gòu)造為接納一部分框架軌道23。夾具凹部48可以具有凹入形狀，從而允許框架23座落于第一夾具底座44上。

第一夾具41進(jìn)一步包括耦合在夾具臂46與第一夾具底座44之間的鉸接部分43。第一鉸鏈45將鉸接部分43樞轉(zhuǎn)地耦合至第一夾具臂46，而第二鉸鏈47將鉸接部分43樞轉(zhuǎn)地耦合至第一夾具底座44。鉸接部分43有助于使框架軌道23周?chē)牡谝粖A具41變緊。

緊固件(其在此處稱(chēng)為第一緊固件51)能夠?qū)⒌谝粖A具底座44可移動(dòng)地連接到第一夾具臂46。作為非限制性實(shí)施例，第一緊固件51可以是螺釘、螺栓或其它包括外螺紋的適宜緊固件。在所描繪的實(shí)施例中，例如，第一緊固件51包括軸(即第一軸62)和耦合于第一軸62的第一頭部(即第一頭部64)。第一頭部64位于第一夾具底座44外，包括第一插口66(圖3)。第一軸62部分位于延伸穿過(guò)第一夾具底座44的第一孔68中。第一緊固件51(以及第一孔68)沿著第一緊固件軸線A₅₁延伸。第一軸62也 延伸穿過(guò)夾具臂46并伸入帽罩70中，如螺母。帽罩70具有內(nèi)螺紋孔72，其被構(gòu)造為、成形為并且尺寸設(shè)計(jì)為與第一軸62的外螺紋部分74配合。帽罩70被固定于夾具臂46。由此，旋轉(zhuǎn)第一緊固件51使帽罩70(和夾具臂46)沿雙向箭頭T2所示的方向移動(dòng)，從而相對(duì)于框架軌道23擰緊或松開(kāi)第一夾具41。具體地是，沿第一旋轉(zhuǎn)方向(即順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)第一緊固件51可鎖緊第一夾具41，沿相反方向(即逆時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)第一緊固件51可解鎖第一夾具41。當(dāng)?shù)谝粖A具41被鎖緊時(shí)，分支軌道25相對(duì)于框架軌道23固定，并由此相對(duì)于框架軌道23保持靜止。當(dāng)?shù)谝粖A具41被解鎖時(shí)，分支軌道25能夠相對(duì)于框架軌道23平移和旋轉(zhuǎn)。第一夾具41可構(gòu)造為具有柔性裂縫的整體夾具主體、具有一個(gè)鉸鏈的兩組分夾具、雙鉸鏈三組分夾具，或任何其他合適的夾具設(shè)計(jì)。第一鎖40還包括永久夾具132，其相對(duì)于框架軌道23垂直抓住分支軌道25。

繼續(xù)參考圖2-圖8，每個(gè)工具分支17包括將分支軌道25連接至擺動(dòng)臂42的第二或擺動(dòng)鎖38。在所述實(shí)施例中，第二鎖38可以在鎖定位置與解鎖位置之間移動(dòng)。處于鎖定位置時(shí)，第二鎖38使擺動(dòng)臂42的位置相對(duì)于分支軌道25固定，并由此擺動(dòng)臂42相對(duì)于分支軌道25保持靜止。當(dāng)?shù)诙i38處于解鎖位置時(shí)，擺動(dòng)臂42能夠以雙箭頭T3所示的方向沿分支軌道25平移，并且能夠以雙箭頭R2和R3所示的方向繞著分支軌道25旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這種方式，工具模塊35的任意數(shù)量的不同配置在需要時(shí)可以由機(jī)器人12根據(jù)來(lái)自控制器50的命令進(jìn)行設(shè)定。由于分支軌道25的周向橫截面(例如，圓形橫截面)，第二鎖38處于解鎖位置時(shí)，分支軌道25允許第二鎖38繞分支軌道軸線A₃₈旋轉(zhuǎn)。此外，第二鎖38在其被布置于 解鎖位置時(shí)能夠沿分支軌道軸線A₃₈滑動(dòng)。如以下詳細(xì)所述，配置工具20可以用于在鎖定位置與解鎖位置之間移動(dòng)第二鎖38。

在所述實(shí)施例中，第二鎖38包括用于夾持分支軌道25的夾具(其在此處稱(chēng)為第二夾具32)。第二夾具32被配置成環(huán)繞式夾具并且包括第二夾具底座34和可移動(dòng)地耦合至第二夾具底座34的第二夾具臂37。第二夾具底座34形成第二夾具凹部137(圖9)，其配置為、成形為且尺寸構(gòu)造為接納分支軌道25的一部分。第二夾具凹部137可以具有凹陷的形狀，從而允許分支軌道25座落于第二夾具底座34上。

第二夾具32還包括從第二夾具底座34向擺動(dòng)臂42突出的截頭圓錐形楔塊73。擺動(dòng)臂42形成截頭圓錐形凹部77，其配置為、成形為且尺寸構(gòu)造為接納截頭圓錐形楔塊73。

緊固件(其在此處稱(chēng)為第二緊固件80)能夠?qū)⒌诙A具底座34可移動(dòng)地耦合到第二夾具臂37。作為非限制性實(shí)施例，第二緊固件80可以是螺釘、螺栓或其它包括外螺紋的適宜緊固件。在所描繪的實(shí)施例中，例如，第二緊固件80包括第二軸82和耦合于第二軸82的第二頭部84。第二頭部84位于第二夾具底座34外并包括第二插口86(圖3)。第二軸82部分地設(shè)置在延伸通過(guò)第二夾具底座34的第二孔88中。第二緊固件80(以及第二孔88)沿第一緊固件軸線A₈₀(圖11)延伸。第二軸82還延伸穿過(guò)第二夾具臂37。第二夾具臂37具有內(nèi)螺紋孔90，其被構(gòu)造為、成形為并且尺寸設(shè)計(jì)為與第二軸82的外螺紋部分92配合。由此，旋轉(zhuǎn)第二緊固件80使第二夾具臂37以雙箭頭T4所示的方向移動(dòng)，從而相對(duì)于分支軌道25以及擺動(dòng)臂42擰緊或松開(kāi)第二夾具32。具體地，沿第一旋轉(zhuǎn)方向(即 順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)第二緊固件80可鎖緊第二夾具32，沿相反方向(即逆時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)第二緊固件80可解鎖第二夾具32。當(dāng)?shù)诙i38處于解鎖位置時(shí)，擺動(dòng)臂42能夠以雙箭頭R3(圖11)所示的方向繞第二緊固件軸線A₈₀旋轉(zhuǎn)，并以雙箭頭R3和R2(圖2)分別所示的方向繞分支軌道軸線A₃₈平移和旋轉(zhuǎn)。第二夾具32也可變換地構(gòu)造為具有柔性裂縫的整體夾具主體、具有一個(gè)鉸鏈的兩組分夾具、雙鉸鏈三組分夾具，或任何其他合適的夾具設(shè)計(jì)。

兩個(gè)氣動(dòng)配件94可耦合到第二夾具32，以便于將氣動(dòng)管76(見(jiàn)圖2)流體地耦合到端部工具36。氣動(dòng)配件94與通過(guò)第二夾具臂37(或第二夾具32的另一部分)形成的流體通道96流體連通。肘狀氣動(dòng)配件94能夠在第二夾具臂37的安裝面上旋轉(zhuǎn)，以跟隨第二鎖38和/或擺動(dòng)臂42的旋轉(zhuǎn)。

每個(gè)工具分支17包括連接到第一鎖40的第一突出部120。具體而言，第一突出部120連接到第一夾具底座44的底部鎖表面124，并且沿遠(yuǎn)離第一夾具臂46的方向延伸。在所述的實(shí)施例中，第一突出部120配置為凸耳，并且具有多邊形形狀，以便與如下文詳述的夾持器接合。此外，第一突出部120沿第一突出部軸線A₁₂₀伸長(zhǎng)，并且與第一緊固件51對(duì)齊。具體地，第一緊固件軸線A₅₁與第一突出部軸線A₁₂₀成直角相交，以有助于配置工具20重新配置并鎖定工具分支17(如圖8所示)。

每個(gè)工具分支17包括連接到擺動(dòng)臂42的第二突出部134。具體而言，第二突出部134連接到擺動(dòng)臂42的底臂表面126，并沿遠(yuǎn)離第二夾具臂37的方向延伸。在所述的實(shí)施例中，第二突出部134配置為凸耳，并且具 有多邊形形狀，以便與如下文詳述的夾持器接合。此外，第二突出部134沿第二突出部軸線A₁₃₄伸長(zhǎng)，并且與第二緊固件80對(duì)齊。具體地，第二緊固件軸線A₈₀與第二突出部軸線A₁₃₄成直角相交，以有助于配置工具20重新配置并鎖定工具分支17(如圖11所示)。

如圖10和圖11所示，端部工具36耦合(如用螺栓連接)到擺動(dòng)臂42的端部，并且還可如圖所示經(jīng)由彈簧128和旋轉(zhuǎn)組件49懸吊，以使得更好地符合工件的不同高度和輪廓。氣動(dòng)配件94可耦合到端部工具36，以將流體輸送到端部工具36。

具體參照?qǐng)D4和圖5，配置工具20包括軸向延伸的工具組件22和經(jīng)由軸向延伸的支撐軌道24耦合到工具組件22的工具更換器26。工具組件22包括工具主體27，工具主體27可包括平行板122，每個(gè)平行板成形為矩形或多邊形。每個(gè)平行板122安裝到第一端板31(并從第一端板31延伸)向第二端板131。第一端板31和第二端板131是工具主體27的一部分，并且形狀可為矩形。第一端板31可比第二端板131的面積大，以便用于配置端部-執(zhí)行器組件30。

螺帽扳手33可圍繞螺帽扳手軸線A₃₃旋轉(zhuǎn)，并且延伸通過(guò)第二端板131，并且用于調(diào)節(jié)第一鎖40和第二鎖38。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“螺帽扳手”是指能夠使用氣動(dòng)、電動(dòng)或液壓動(dòng)力旋轉(zhuǎn)并傳輸力矩的電動(dòng)扭力扳手。螺帽扳手33可由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且控制精確且一致的旋轉(zhuǎn)。螺帽扳手軸線A₃₃還可稱(chēng)為鉆頭軸線。

另外，工具組件22包括夾持器29，夾持器29在位于離第二端板131 比離第一端板31近的位置耦合到工具主體27。夾持器29平行于螺帽扳手33，并且包括夾持器驅(qū)動(dòng)器98和以可移動(dòng)的方式連接到夾持器驅(qū)動(dòng)器98的多個(gè)夾持器指狀件100。夾持器98可以是電動(dòng)的或氣動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，并且工具更換器26可引導(dǎo)電動(dòng)或氣動(dòng)流體用于在配置工具20安裝到腕部16時(shí)控制夾持器29。在所述的實(shí)施例中，夾持器29包括兩個(gè)指狀件100。然而，夾持器29可包括多于兩個(gè)指狀件100。不考慮數(shù)量，夾持器指狀件100可相對(duì)于彼此在第一或開(kāi)放的位置(見(jiàn)圖5)和第二或封閉的位置(見(jiàn)圖4)之間移動(dòng)。當(dāng)設(shè)置在第二位置時(shí)(見(jiàn)圖4)，夾持器指狀件100彼此之間的距離比在第一位置的距離更近(見(jiàn)圖5)。每一個(gè)夾持器指狀件100可具有L形的形狀，并且可經(jīng)由滑動(dòng)構(gòu)件130連接到夾持器驅(qū)動(dòng)器98。滑動(dòng)構(gòu)件130連接到夾持器指狀件100，并且可以隨著夾持器驅(qū)動(dòng)器98滑動(dòng)，以使夾持器指狀件100在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。

夾持器29的夾持器指狀件100配置以抓取第一突出部120，以保持第一鎖40，從而使配置工具20可以相對(duì)于框架軌道23移動(dòng)(平移或旋轉(zhuǎn))分支軌道25。類(lèi)似地，夾持器29的夾持器指狀件100可以?shī)A緊第二突出部134，以保持?jǐn)[動(dòng)臂42，從而使配置工具20可以相對(duì)于分支軌道25移動(dòng)(如旋轉(zhuǎn)或平移)擺動(dòng)臂42。

配置工具20的工具更換器26可以是允許機(jī)器人12拾取配置工具20的任何合適的機(jī)械耦合件，并且包括導(dǎo)銷(xiāo)28或使得機(jī)器人12將配置工具20與腕部16接合的其他合適的耦合裝置。工具更換器26還可以包括能夠引導(dǎo)電功率和控制信號(hào)以經(jīng)由螺帽扳手33內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)螺帽扳手33的電氣端口。一旦耦合到腕部16，配置工具20鎖定到適當(dāng)位置，且電 氣和/或氣動(dòng)功率在需要時(shí)被提供到螺帽扳手33以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆頭133(例如，六角頭鉆頭)。因此，致動(dòng)螺帽扳手33導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)鉆頭133轉(zhuǎn)向。螺帽扳手33的至少部分在遠(yuǎn)離第一端板31的方向上延伸穿過(guò)第二端板131，使得驅(qū)動(dòng)鉆頭133在工具主體27外側(cè)并且延伸及超出第二端板131。

參考圖6和圖7，為了重新配置工具分支17，機(jī)器人12首先操控配置工具20以將螺帽扳手33和其驅(qū)動(dòng)鉆頭133與纏繞在框架軌道23上的第一夾具41的第一緊固件51接合，而配置工具20上的夾持器指狀件100在除準(zhǔn)備與第一突出部120接合的位置以外的位置中保持完全打開(kāi)(即，在第一位置中)。具體地說(shuō)，機(jī)器人12將配置工具20朝第一緊固件51移動(dòng)使得驅(qū)動(dòng)鉆頭133與第一緊固件51對(duì)齊，且?jiàn)A持器29的夾持器指狀件100與第一突出部120對(duì)齊，同時(shí)夾持器指狀件100是在第一位置中(即，打開(kāi)位置中)。配置工具20應(yīng)朝第一夾具41移動(dòng)直到驅(qū)動(dòng)鉆頭133與第一緊固件51的第一頭部64接合且?jiàn)A持器指狀件100包圍第一突出部120為止。接著，如圖7中所示，夾持器指狀件100接著被關(guān)閉(即，移動(dòng)到第二位置)以抓取第一突出部120。如上文所討論，夾持器指狀件100可被氣動(dòng)或電致動(dòng)。接著，控制器50以電氣方式指示螺帽扳手33旋轉(zhuǎn)(例如，逆時(shí)針)以解鎖第一夾具41。由于配置工具20的夾持器指狀件100緊緊地抓取在第一突出部120上，機(jī)器人12可將分支軌道25沿框架軌道23滑動(dòng)以及將分支軌道25繞框架軌道23旋轉(zhuǎn)到期望位置或定向。然后，配置工具20上的螺帽扳手33(由控制器50)指示來(lái)旋轉(zhuǎn)(例如，順時(shí)針)成擰緊第一夾具41?？刂破?0還可指示夾持器指狀件100打開(kāi)(即，移動(dòng)到第一位置)以釋放第一突出部120。最后，機(jī)器人12將配置工具20 從第一鎖40脫離以完成重新配置操作。

參考圖9和圖10，為了配置擺動(dòng)臂42或調(diào)整端部工具36(例如，真空夾持器)的位置和/或定向，機(jī)器人12首先操控配置工具20以將螺帽扳手33和其驅(qū)動(dòng)鉆頭133與第二夾具32的第二緊固件80接合，而配置工具20上的夾持器指狀件100在除準(zhǔn)備與第二突出部134接合的位置以外的位置中保持完全打開(kāi)(即，在第一位置中)。具體地說(shuō)，機(jī)器人12將配置工具20朝第二緊固件80移動(dòng)使得驅(qū)動(dòng)鉆頭133與第二緊固件80對(duì)齊，且?jiàn)A持器29的夾持器指狀件100與第二突出部134對(duì)齊，同時(shí)夾持器指狀件100是在第一位置中(即，打開(kāi)位置中)。配置工具20應(yīng)朝第二夾具32移動(dòng)，直到驅(qū)動(dòng)鉆頭133與第二緊固件80的第二頭部84接合且?jiàn)A持器指狀件100包圍第二突出部134為止。夾持器指狀件100接著關(guān)閉(即，移動(dòng)到第二位置)以抓取在第二突出部134上。如上文所討論，夾持器指狀件100可被氣動(dòng)或電致動(dòng)。接著，控制器50電氣地指示螺帽扳手33旋轉(zhuǎn)(例如，逆時(shí)針)以解鎖第二夾具32以及在楔形破碎器79的幫助下解鎖截頭圓錐形楔塊73與截頭圓錐形凹部77之間的鎖定，該楔形破碎器79隨著第二緊固件80從第二夾具臂37的螺紋孔90中出來(lái)而提供分離推動(dòng)。由于配置工具20的夾持器指狀件100緊緊地抓取在第二突出部134上，機(jī)器人12可將第二鎖38沿分支軌道25滑動(dòng)并且將第二鎖38繞分支軌道25分別旋轉(zhuǎn)到期望位置或定向。同時(shí)，機(jī)器人12還可將擺動(dòng)臂42和端部工具36(例如，真空夾持器)繞第二緊固件80的第二緊固件軸線A₈₀旋轉(zhuǎn)。然后，配置工具20上的螺帽扳手33(經(jīng)由控制器50)指示旋轉(zhuǎn)(例如，順時(shí)針)為擰緊第二夾具32以及設(shè)置在擺動(dòng)臂42與第二夾具32之 間的截頭圓錐形楔塊73和截頭圓錐形凹部77。接著，夾持器指狀件100打開(kāi)(即，移動(dòng)到第一位置)釋放第二突出部134。最后，機(jī)器人12將配置工具20從第二鎖38脫離以完成重新配置操作。在第二鎖38內(nèi)側(cè)，可增加氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)歧管或耦合件以將氣體(例如，空氣)從第一機(jī)器人臂14引導(dǎo)進(jìn)出端部工具36(例如，真空夾持器)。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的端部-執(zhí)行器組件30A。端部-執(zhí)行器組件30A和30(圖1)的結(jié)構(gòu)和操作基本相似。因此，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，這兩個(gè)實(shí)施例之間的差異描述如下。在端部-執(zhí)行器30A中，分支軌道25A具有多邊形橫截面形狀(例如，四方形或矩形橫截面)，且第二鎖38A具有類(lèi)似于截頭圓錐形楔塊73和截頭圓錐形凹部77的楔形夾持器32A。由于楔形夾持器32A和分支軌道25A的多邊形形狀，第二鎖38A不能繞分支軌道25A旋轉(zhuǎn)。然而，第二鎖38可沿分支軌道25A滑動(dòng)。

具體實(shí)施方式以及附圖或圖支持以及描述本發(fā)明，且本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了用于執(zhí)行所要求保護(hù)發(fā)明的一些最佳模式和其他實(shí)施例，但存在用于實(shí)踐所附權(quán)利要求限定的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。此外，附圖中所示的實(shí)施例或者本說(shuō)明書(shū)所提及各種實(shí)施例的特征不一定理解為獨(dú)立于彼此的實(shí)施例。而是，可能的是，實(shí)施例中的實(shí)例之一所述的特征中的每一個(gè)可以與來(lái)自其他實(shí)施例的其他期望特征中的一個(gè)或多個(gè)結(jié)合，從而使得其他實(shí)施例不以文字描述或者不參考附圖描述。因此，這些其他實(shí)施例落在所附權(quán)利要求的范圍的框架之內(nèi)。