CN107471248B - 一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构，包括电机、涡轮、蜗杆、左线轮、左调节滑块、左固定导轨、涡轮固定轴、左线轮轴、左牵引绳导向轮、左同步带轮、左牵引绳、左侧限位块、同步带、第一同步齿轮、第二同步齿轮、传动轴、右同步带轮、右线轮、右调节滑块、右固定导轨、右线轮轴、右牵引绳导向轮、右牵引绳、右侧限位块、胸靠、左弹簧板、柔臂限位压块和右弹簧板。该机构具有工作时的抱取和自收回状态的卷曲收回的功能，将电机的转动通过蜗轮蜗杆、同步带轮、同步齿轮变成两个线轮的相同转速但方向相反的转动，从而将牵引绳的伸缩功能变成抱臂的弯曲抱取和收回动作。该机构结构简单、紧凑并且宽度可以调节。

Description

一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构

技术领域

本发明涉及智能护理机器人领域，具体是一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构。

背景技术

随着社会的不断发展，世界人口的老龄化程度逐渐加重，其中半失能的老人数量也逐渐增加，半失能老人日常的起居困难程度加大，与此同时，老人的护理工作也给护理人员带来了巨大的工作负担，因此护理机器人应运而生。该机器人能够自主地将被护理人从轮椅(沙发或床)安全抱起，并移运至床边、洗手间或其他位置，因此机器人的抱人柔臂机构至关重要。申请号201410649799.7公开了一种具有柔性臂的机器人，该机械臂可以自由弯曲并抱取物体但其结构复杂，而且其不具有抱取柔臂宽度调节的功能，不能适应不同体型的人，同时其柔臂一直外伸占用较大空间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构。该机构结构简单、紧凑、宽度可以调节并且可以自动收回，使得护理机器人的自动化程度更高，更舒适并且节约能源。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构，其特征在于该机构包括电机、涡轮、蜗杆、左线轮、左调节滑块、左固定导轨、涡轮固定轴、左线轮轴、左牵引绳导向轮、左同步带轮、左牵引绳、左侧限位块、同步带、第一同步齿轮、第二同步齿轮、传动轴、右同步带轮、右线轮、右调节滑块、右固定导轨、右线轮轴、右牵引绳导向轮、右牵引绳、右侧限位块、胸靠、左弹簧板、柔臂限位压块和右弹簧板；

所述电机固定在胸靠上，其输出轴伸入蜗杆的一端；所述蜗杆的另一端固定在胸靠上；所述涡轮固定在涡轮固定轴上，涡轮与蜗杆啮合；所述涡轮固定轴的一端固定在胸靠上，另一端伸入左线轮轴的一端内；所述左线轮轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述左线轮和左同步带轮均安装在左线轮轴上；所述左固定导轨固定在胸靠上；所述左调节滑块通过左固定导轨上的槽与左固定导轨配合连接，能够沿左固定导轨滑动；所述左调节滑块穿过左固定导轨上的槽与左侧限位块中最末端的一个连接；所述左侧限位块上下两端开槽，左弹簧板穿过左侧限位块的槽，一端与左侧限位块中最末端的一个连接，另一端与左侧限位块中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块压紧固定；所述左牵引绳导向轮固定在左固定导轨上；所述左牵引绳的一端安装在左线轮上，穿过左牵引绳导向轮和每块左侧限位块，另一端固定在左侧限位块中最前端的一个上；

所述右同步带轮和第一同步齿轮均安装在传动轴上；所述传动轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述左同步带轮与右同步带轮通过同步带连接；所述右线轮轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述第二同步齿轮和右线轮均安装在右线轮轴上；第一同步齿轮与第二同步齿轮啮合；所述右固定导轨固定在胸靠上；所述右调节滑块通过右固定导轨上的槽与右固定导轨配合连接，能够沿右固定导轨滑动；所述右调节滑块穿过右固定导轨上的槽与右侧限位块中最末端的一个连接；所述右侧限位块上下两端开槽，右弹簧板穿过右侧限位块的槽，一端与右侧限位块中最末端的一个连接，另一端与右侧限位块中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块压紧固定；所述右牵引绳导向轮固定在右固定导轨上；所述右牵引绳的一端安装在右线轮上，穿过右牵引绳导向轮和每块右侧限位块，另一端固定在右侧限位块中最前端的一个上。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该机构具有工作时的抱取和自收回状态的卷曲收回的功能，将电机的转动通过蜗轮蜗杆、同步带轮、同步齿轮变成两个线轮的相同转速但方向相反的转动，从而将牵引绳的伸缩功能变成抱臂的弯曲抱取和收回动作。

(2)该机构可以完成两个柔臂的速度同步的抱取动作，并且收回时柔臂可以利用自身的弹力恢复到收回状态，无需驱动，节约空间。

(3)蜗轮蜗杆的自锁效果避免了复杂占空间的电机抱死机构，与此同时避免因老人操作不当或故障断电时柔臂自动松开，使被护理人在机器上掉落造成人身伤害，更加高效安全。

(4)该机构具有宽度调节的功能，能够适应体型不同的人，占用空间小，提高舒适度。

(5)在使用时，柔臂向内弯曲利用柔性关节的变形使其可以根据被护理人的腰部轮廓完全贴附被抱取人的腰部增加整个装置的舒适度，为被护理人提供腰部保护和一部分抱取力；当不使用时，电机驱动牵引绳松弛依靠自身的弹力恢复到自收回状态，这种设计既节约能源又小巧美观节约空间。

(6)限位块末端通过椭圆形结构的压紧和放松调节抱臂的宽度，对被护理人来说这种结构操作简单方便，手动便可完成，更加符合使用者的操作需求。

附图说明

图1为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构一种实施例的整体结构后视示意图；

图2为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构图1的左侧局部示意图；

图3为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构图1的右侧局部示意图；

图4为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构一种实施例的工作状态时整体结构轴测示意图；

图5为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构一种实施例的工作状态时整体结构俯视示意图；

图6为本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构一种实施例的自收回状态时整体结构轴测示意图；(图中：1、电机；2、涡轮；3、蜗杆；4、左线轮；5、左调节滑块；6、左固定导轨；7、涡轮固定轴；8、左线轮轴；9、左牵引绳导向轮；10、左同步带轮；11、左牵引绳；12、左侧限位块；13、同步带；14、第一同步齿轮；15、第二同步齿轮；16、传动轴；17、右同步带轮；18、右线轮；19、右调节滑块；20、右固定导轨；21、右线轮轴；22、右牵引绳导向轮；23、右牵引绳；24、右侧限位块；25、胸靠；26、左弹簧板；27、柔臂限位压块；28、右弹簧板)

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构(简称机构，参见图1-6)，其特征在于该机构包括电机1、涡轮2、蜗杆3、左线轮4、左调节滑块5、左固定导轨6、涡轮固定轴7、左线轮轴8、左牵引绳导向轮9、左同步带轮10、左牵引绳11、左侧限位块12、同步带13、第一同步齿轮14、第二同步齿轮15、传动轴16、右同步带轮17、右线轮18、右调节滑块19、右固定导轨20、右线轮轴21、右牵引绳导向轮22、右牵引绳23、右侧限位块24、胸靠25、左弹簧板26、柔臂限位压块27和右弹簧板28；所述左侧限位块12和右侧限位块24的数量相同，均为至少四块，否则达不到曲度的要求；

所述电机1通过螺栓固定在胸靠25的T型支架上，其输出轴伸入蜗杆3的一端内并在径向通过顶丝连接；所述蜗杆3的另一端通过轴承及轴承座固定在胸靠25上；所述涡轮2固定在涡轮固定轴7上，涡轮2与蜗杆3啮合；所述涡轮固定轴7的一端通过轴承及轴承座固定在胸靠25上，另一端伸入左线轮轴8的一端内并在径向通过顶丝连接；所述左线轮轴8的两轴端分别通过轴承及轴承座固定在胸靠25上；所述左线轮4和左同步带轮10均安装在左线轮轴8上；所述左固定导轨6通过螺栓螺母固定在胸靠25上；所述左调节滑块5通过左固定导轨6上的U型槽与左固定导轨6配合连接，能够沿左固定导轨6滑动；所述左调节滑块5穿过左固定导轨6上的U型槽通过螺栓螺母与左侧限位块12中最末端的一个连接；所述左侧限位块12上下两端开槽，左弹簧板26穿过左侧限位块12的槽，一端与左侧限位块12中最末端的一个连接，另一端与左侧限位块12中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块27压紧固定；所述左牵引绳导向轮9通过螺栓固定在左固定导轨6上；所述左牵引绳11的一端安装在左线轮4上，穿过左牵引绳导向轮9和每块左侧限位块12，另一端固定在左侧限位块12中最前端的一个上，左牵引绳导向轮9用于改变左牵引绳11的方向；

所述右同步带轮17和第一同步齿轮14均安装在传动轴16上；所述传动轴16的两轴端分别通过轴承及轴承座固定在胸靠25上；所述左同步带轮10与右同步带轮17通过同步带13齿相啮合连接；所述右线轮轴21的两轴端分别通过轴承及轴承座固定在胸靠25上；所述第二同步齿轮15和右线轮18均安装在右线轮轴21上；第一同步齿轮14与第二同步齿轮15啮合；所述右固定导轨20通过螺栓螺母固定在胸靠25上；所述右调节滑块19通过右固定导轨20上的U型槽与右固定导轨20配合连接，能够沿右固定导轨20滑动；所述右调节滑块19穿过右固定导轨20上的U型槽通过螺栓螺母与右侧限位块24中最末端的一个连接；所述右侧限位块24上下两端开槽，右弹簧板28穿过右侧限位块24的槽，一端与右侧限位块24中最末端的一个连接，另一端与右侧限位块24中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块27压紧固定；所述右牵引绳导向轮22通过螺栓固定在右固定导轨20上；所述右牵引绳23的一端安装在右线轮18上，穿过右牵引绳导向轮22和每块右侧限位块24，另一端固定在右侧限位块24中最前端的一个上，右牵引绳导向轮22用于改变右牵引绳23的方向。

左侧限位块12中最末端的一个的末端为椭圆；当需要调节时搬动左侧限位块12中最末端的一个，由于末端是椭圆，左侧限位块12中最末端的一个与左固定导轨6松开，便可以水平方向调节左调节滑块5，左调节滑块5和左侧限位块12中最末端的一个固定在一起，可以水平调节左侧臂的位置，即两个臂之间的宽度。调节完成后搬动左侧限位块12中最末端的一个，使其与左固定导轨6完全压紧，通过两者之间的摩擦力使其固定不动。压紧状态时左侧限位块12中最末端的一个的末端的椭圆长轴与左固定导轨6的水平面垂直，调节时左侧限位块12中最末端的一个的末端的椭圆长轴与左固定导轨6的水平面平行。右侧限位块24的原理和结构与左侧限位块12相同。

本发明宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构的工作原理和工作流程是：工作前左右牵引绳均处于松弛状态，柔臂在左右弹簧板的弹力作用下向外弯曲呈自收回状态。工作状态下，随着电机1的输出轴带动蜗杆3转动，与其啮合的涡轮2开始转动并且带动左同步带轮10转动，左同步带轮10带动与其通过齿相啮合的同步带13转动，同步带13带动与其相啮合右同步带轮17转动，右同步带轮17带动与其同轴的第一同步齿轮14转动，第一同步齿轮14带动与其相啮合的第二同步齿轮15转动，第二同步齿轮15带动与其同轴的右线轮18转动。通过上述的一系列传动，是两个线轮以相同的转速但相反的方向同步转动。通过两个线轮的转动分别收紧左右牵引绳，左右牵引绳的张力分别作用在左右限位块上，使弹簧板向内侧弯曲，当各个限位块完全啮合时抱取动作完成。工作结束后电机1反转使左右牵引绳均放松，在弹簧板的恢复弹力作用下向外弯曲完成收回动作，呈现自收回状态。

本发明中的前、后、左、右为一个相对概念。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构，其特征在于该机构包括电机、涡轮、蜗杆、左线轮、左调节滑块、左固定导轨、涡轮固定轴、左线轮轴、左牵引绳导向轮、左同步带轮、左牵引绳、左侧限位块、同步带、第一同步齿轮、第二同步齿轮、传动轴、右同步带轮、右线轮、右调节滑块、右固定导轨、右线轮轴、右牵引绳导向轮、右牵引绳、右侧限位块、胸靠、左弹簧板、柔臂限位压块和右弹簧板；

所述电机固定在胸靠上，其输出轴伸入蜗杆的一端；所述蜗杆的另一端固定在胸靠上；所述涡轮固定在涡轮固定轴上，涡轮与蜗杆啮合；所述涡轮固定轴的一端固定在胸靠上，另一端伸入左线轮轴的一端内；所述左线轮轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述左线轮和左同步带轮均安装在左线轮轴上；所述左固定导轨固定在胸靠上；所述左调节滑块通过左固定导轨上的槽与左固定导轨配合连接，能够沿左固定导轨滑动；所述左调节滑块穿过左固定导轨上的槽与左侧限位块中最末端的一个连接；所述左侧限位块上下两端开槽，左弹簧板穿过左侧限位块的槽，一端与左侧限位块中最末端的一个连接，另一端与左侧限位块中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块压紧固定；所述左牵引绳导向轮固定在左固定导轨上；所述左牵引绳的一端安装在左线轮上，穿过左牵引绳导向轮和每块左侧限位块，另一端固定在左侧限位块中最前端的一个上；

所述右同步带轮和第一同步齿轮均安装在传动轴上；所述传动轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述左同步带轮与右同步带轮通过同步带连接；所述右线轮轴的两轴端分别固定在胸靠上；所述第二同步齿轮和右线轮均安装在右线轮轴上；第一同步齿轮与第二同步齿轮啮合；所述右固定导轨固定在胸靠上；所述右调节滑块通过右固定导轨上的槽与右固定导轨配合连接，能够沿右固定导轨滑动；所述右调节滑块穿过右固定导轨上的槽与右侧限位块中最末端的一个连接；所述右侧限位块上下两端开槽，右弹簧板穿过右侧限位块的槽，一端与右侧限位块中最末端的一个连接，另一端与右侧限位块中最前端的一个连接并通过柔臂限位压块压紧固定；所述右牵引绳导向轮固定在右固定导轨上；所述右牵引绳的一端安装在右线轮上，穿过右牵引绳导向轮和每块右侧限位块，另一端固定在右侧限位块中最前端的一个上。

2.根据权利要求1所述的宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构，其特征在于所述左侧限位块和右侧限位块的数量相同，均为至少四块。

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