CN107053159A - 一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性机器人领域，公开了一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，包括作为承载结构的支架、若干的控制绳索、对应控制绳索的动滑轮以及驱动模组，控制绳索的一端与支架固定，另一端绕过对应的动滑轮后作为控制端，驱动模组用于带动各动滑轮运动，进而带动各控制绳索的控制端伸缩。本发明通过使用动滑轮驱动绳索伸缩，绳索的伸缩量是动滑轮行程的两倍，故在满足绳索伸缩量的前提下可以减小绳索驱动装置的整体体积，更好的适用作业空间狭小且存在众多障碍物的立体车库环境。

Description

一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及柔性机器人领域，特别是涉及一种对柔性充电臂进行控制、驱动的绳索驱动装置。

背景技术

据中国汽车工业协会统计，2015年汽车产销总体平稳增长，超过2450万辆，创全球历史新高，连续七年蝉联全球第一。而相应的我国停车位缺口至少超5000万个，停车难问题愈演愈烈，发展空间利用率高的立体车库迫在眉睫。同时，随着新能源汽车市场的爆发式增长，中国已经成为全球最大的新能源汽车市场，根据中国汽车技术研究中心等单位联合发布的《新能源汽车蓝皮书：中国新能源汽车产业发展报告（2016）》显示，2015年新能源汽车产量达340471辆，销量331092辆，同比分别增长3.3倍和3.4倍；截至2015年底，我国新能源汽车产销累计49.7万辆。根据电动汽车发展规划及应用推广情况，发改委提出了“适度超前”原则及“一表一车位”模式推进充电设施建设。因此大力推进充电基础设施建设有利于解决电动汽车充电难题，也是发展新能源汽车产业的重要保障。，在此基础上，将立体车库与智能充电桩相结合可以为停放在立体车库中的新能源汽车自动充电，有效缓解当前停车难和充电难的社会难题，为未来提供一种创新发展模式。

一般而言，立体车库作业空间狭小且存在众多障碍物，难以通过手动的方式为汽车插上充电头，智能充电桩机器人则是为解决这一问题而发展出的产物，其由机械手臂和传统充电桩结合而成，通过机械手臂带动充电头实现对汽车的自动充电。目前常用的机械手臂由多个刚性的离散关节组成，每个关节都需要配置独立的驱动装置，体积、重量大，控制成本高，运动相对而言也不够灵活，难以满足狭窄空间内充电头自由运动的需求；同时，电机和控制电路靠近末端执行器，容易受到外界环境的影响，不利于保证机器人的使用寿命。基于此，人们发展出一种柔性机械手臂，其通过远离末端执行器的驱动模组驱动绳索伸缩，进而通过绳索控制各关节的弯曲，从而弥补刚性机械手臂的部分不足，然而此种柔性机械手臂需要留出足够的行程供绳索的伸缩，无法实现缩小机械臂体积的目的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，包括作为承载结构的支架、若干的控制绳索、对应控制绳索的动滑轮以及驱动模组，控制绳索的一端与支架固定，另一端绕过对应的动滑轮后作为控制端，驱动模组用于带动各动滑轮运动，进而带动各控制绳索的控制端伸缩。

作为上述方案的进一步改进方式，支架包括第一底板，控制绳索沿第一底板的周向均匀分布。

作为上述方案的进一步改进方式，支架包括与第一底板相互平行的集线板，集线板上沿其周向对应控制绳索均匀分布有多个集线孔，控制绳索的控制端从对应的集线孔内伸出。

作为上述方案的进一步改进方式，集线板的直径小于第一底板的直径，以在集线板与第一底板之间沿集线板至第一底板的方向实现各控制绳索的汇集。

作为上述方案的进一步改进方式，包括固定在第一底板上的第一定滑轮，以及固定在集线板上的第二定滑轮，控制端绕过动滑轮后再依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动模组包括安装动滑轮的滑轮座，以及驱动滑轮座运动的动力机构。

作为上述方案的进一步改进方式，动力机构包括电机、丝杆、丝杆螺母、滑块与滑轨，丝杆与电机的驱动轴连接，并与丝杆螺母螺纹连接，丝杆螺母与滑轮座固定，并通过滑块相对滑轨滑动。

作为上述方案的进一步改进方式，支架包括相互平行的第一底板、第二底板与集线板，电机固定在第二底板之上，滑轨固定在第一底板与第二底板之间，动滑轮在第一底板与第二底板之间沿轴向运动。

作为上述方案的进一步改进方式，滑轮座、动力机构与控制绳索一一对应，并沿第一底板、第二底板的周向均匀分布。

本发明的有益效果是：

通过使用动滑轮驱动绳索伸缩，绳索的伸缩量是动滑轮行程的两倍，故在满足绳索伸缩量的前提下可以减小绳索驱动装置的整体体积，更好的适用作业空间狭小且存在众多障碍物的立体车库环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的立体示意图；

图2是本发明支架一个实施例的立体示意图；

图3是本发明控制绳索与滑轮组的连接示意图；

图4是本发明驱动模组一个实施例的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明一个实施例的立体示意图。如图所示，本发明的主要模块包括有作为承载结构的支架100、若干的控制绳索200、对应控制绳索200的若干动滑轮310以及驱动模组400。

本发明中控制绳索200的一端与支架100固定，另一端绕过对应的动滑轮310后作为控制端与机械臂连接，由于控制绳索200的总长一定，故当驱动模组400带动各动滑轮310运动时，控制绳索200的控制端将发生伸缩，进而控制机械臂发生弯曲。本发明通过使用动滑轮驱动绳索伸缩，绳索的伸缩量是动滑轮行程的两倍，故在满足绳索伸缩量的前提下可以减小绳索驱动装置的整体体积，更好的适用作业空间狭小且存在众多障碍物的立体车库环境。

以下结合附图对各模块进行详细说明。

参照图2，示出了本发明支架一个实施例的立体示意图。如图所示，支架100的主体结构包括相互平行的第一底板110与第二底板120，第一底板110与第二底板120之间通过连接柱连接，第二底板120的周边向后伸出有侧壁130以形成一筒状结构，第一底板110与第二底板120的之间还设有起保护作用的外壳140。

第一底板110与第二底板120上沿周边对应设有一圈安装孔101，此外第一底板110上还设有一圈绳索过孔102，绳索过孔102的数量与第一底板110上的安装孔101对应相等。

优选的，支架100还包括集线板150，集线板150相对第二底板120设于第一底板110的另一侧，并与第一底板110平行，集线板150与第一底板110之间也通过连接柱连接，集线板150上沿其周向设有一圈集线孔103。本实施例中集线板150的直径小于第一底板110的直径。

参照图3，示出了本发明控制绳索与滑轮组的连接示意图。如图所示，动滑轮310固定在滑轮座410之上，控制绳索200的一端与未示出的支架连接，另一端绕过动滑轮310后与未示出的机械臂连接，通过动滑轮310的运动便可以实现绳索的双倍伸缩。

优选的，本发明还设有定滑轮对控制绳索进行导向，具体的，包括第一定滑轮320与第二定滑轮330，结合图1、图2，第一定滑轮320通过滑轮座固定在第一底板110上，第二定滑轮330通过滑轮座固定在集线板150上，控制绳索200在绕过动滑轮310后从第一底板110上的绳索过孔102内穿出，然后绕过依次第一定滑轮320与第二定滑轮330，最后从集线孔103内穿出。本发明通过定滑轮对控制绳索进行导向，避免控制绳索之间发生缠绕，从而实现精细化控制；同时，由于集线板150的直径小于第一底板110的直径，故可以在集线板150与第一底板110之间沿集线板150至第一底板110的方向实现各控制绳索200的汇集，便于控制绳索200与后续机械臂的对接。

参照图4，示出了本发明驱动模组一个实施例的立体示意图。如图所示，驱动模组400包括滑轮座410、电机420、丝杆430、丝杆螺母440、滑块450与滑轨460，其中电机420、丝杆430、丝杆螺母440、滑块450与滑轨460组成驱动滑轮座410运动的动力机构。丝杆430与电机420的驱动轴连接，并与丝杆螺母440螺纹连接，丝杆螺母440与滑轮座410固定，并通过滑块450相对滑轨460滑动。

结合图1、图2，电机420固定在第二底板120之上，滑轨460通过安装孔101与第一底板110、第二底板120固定，动滑轮310在第一底板110与第二底板120之间沿轴向运动。

除上述的电机-丝杆动力机构之外，本发明还可以采用已知的任何驱动方式。

参照图1，本发明中滑轮座410、动力机构与控制绳索200一一对应，实现各控制绳索200的独立控制，并沿第一底板110、第二底板120的周向均匀分布，实现空间的有效利用，进一步缩小绳索驱动装置的整体体积。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，包括作为承载结构的支架、若干的控制绳索、对应所述控制绳索的动滑轮以及驱动模组，所述控制绳索的一端与所述支架固定，另一端绕过对应的所述动滑轮后作为控制端，所述驱动模组用于带动各所述动滑轮运动，进而带动各所述控制绳索的控制端伸缩。

2.根据权利要求1所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述支架包括第一底板，所述控制绳索沿所述第一底板的周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述支架包括与所述第一底板相互平行的集线板，所述集线板上沿其周向对应所述控制绳索均匀分布有多个集线孔，所述控制绳索的控制端从对应的所述集线孔内伸出。

4.根据权利要求3所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述集线板的直径小于所述第一底板的直径，以在所述集线板与所述第一底板之间沿所述集线板至所述第一底板的方向实现各所述控制绳索的汇集。

5.根据权利要求4所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，包括固定在所述第一底板上的第一定滑轮，以及固定在所述集线板上的第二定滑轮，所述控制端绕过所述动滑轮后再依次绕过所述第一定滑轮、第二定滑轮。

6.根据权利要求1所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述驱动模组包括安装所述动滑轮的滑轮座，以及驱动所述滑轮座运动的动力机构。

7.根据权利要求6所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述动力机构包括电机、丝杆、丝杆螺母、滑块与滑轨，所述丝杆与所述电机的驱动轴连接，并与所述丝杆螺母螺纹连接，所述丝杆螺母与所述滑轮座固定，并通过所述滑块相对所述滑轨滑动。

8.根据权利要求7所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述支架包括相互平行的第一底板、第二底板与集线板，所述电机固定在所述第二底板之上，所述滑轨固定在所述第一底板与第二底板之间，所述动滑轮在所述第一底板与第二底板之间沿轴向运动。

9.根据权利要求8所述的应用于柔性充电臂控制的大行程绳索驱动装置，其特征在于，所述滑轮座、动力机构与所述控制绳索一一对应，并沿所述第一底板、第二底板的周向均匀分布。