CN108163748A - 一种机器人及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人及其控制系统，包括升降装置、顶推机构、基板、控制装置和若干个驱动轮，所述升降装置、顶推机构和所有驱动轮均与控制装置电性连接，升降装置设置在基板的顶部，升降装置的顶部设置有驱动顶推机构旋转的旋转气缸，所述升降装置包括有驱动机构、升降平台和若干个交叉配合的杠杆，顶推机构包括有与升降平台边缘铰接的旋转板和顶推气缸，顶推气缸与旋转板固定连接，顶推气缸的伸缩杆的伸缩方向与旋转板所在平面垂直，升降平台靠近旋转板的一端设置挡板，顶推气缸输出端朝向升降板远离挡板的一端，本发明解决大量不必要的人工成本，提高元器件的安装效率，也避免人工安装的安全隐患。

Description

一种机器人及其控制系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人及其控制系统。

背景技术

电气成套设备包括有高压柜和低压柜，高压柜包括有环网柜和变压器柜等，低压柜包括有进线柜和电容补偿柜等，在这些设备基本上都有大型万能式断路器或刀开关，十分笨重，每次安装大型断路器或刀开关的时候，都是由三到四个人完成，由于柜体空间狭小，在安装的时候十分拥挤，也十分困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种机器人及其控制系统。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种机器人及其控制系统，包括升降装置、顶推机构、基板、控制装置和若干个驱动轮，所述升降装置、顶推机构和所有驱动轮均与控制装置电性连接，升降装置设置在基板的顶部，所有驱动轮呈矩阵分布在基板的底部，顶推机构与升降装置铰接，升降装置的顶部设置有驱动顶推机构旋转的旋转气缸，所述升降装置包括有驱动机构、升降平台和若干个交叉配合的杠杆，驱动机构驱动杠杆旋转以使得升降平台升降，顶推机构包括有与升降平台边缘铰接的旋转板和顶推气缸，顶推气缸与旋转板固定连接，顶推气缸的伸缩杆的伸缩方向与旋转板所在平面垂直，升降平台靠近旋转板的一端设置挡板，顶推气缸输出端朝向升降板远离挡板的一端。

进一步的，所述旋转板的一侧设置有铰接耳，旋转气缸的输出端朝向旋转板且通过连接件与铰接耳连接，连接件的一端与旋转气缸的输出端铰接，其另一端与铰接耳铰接。

进一步的，所述杠杆包括有第一杠杆组、第二杠杆组、第三杠杆组和第四杠杆组，第一杠杆组底部的一端与基板铰接，第一杠杆组底部的另一端与驱动机构铰接，第二杠杆组的底部与第一杠杆组的顶部铰接，第三杠杆组底部的一端与基板铰接，第三杠杆组底部的另一端与驱动机构铰接，第四杠杆组的底部与第一杠杆组的顶部铰接。

进一步的，所述第一杠杆组包括两个第一杠杆，两个第一杠杆的中点铰接，一个第一杠杆的底端与基板铰接，另一个第一杠杆的底端与驱动机构铰接，所述第二杠杆组包括两个第二杠杆，两个第二杠杆的中点铰接，两个第二杠杆的底端与两个第一杠杆的顶端一一配合，所述第三杠杆组包括两个第三杠杆，两个第三杠杆的中点铰接，一个第三杠杆的底端与基板铰接，另一个第三杠杆的底端与驱动机构铰接，所述第四杠杆组包括两个第四杠杆，两个第四杠杆的中点铰接，两个第四杠杆的底端与两个第三杠杆的顶端一一配合，所有第二杠杆和第四杠杆的顶端均与升降平台的底部铰接。

进一步的，所述驱动机构包括有第一旋转轴、两个步进电机和两个相互平行的齿条，两个步进电机的输出轴分别与第一旋转轴的两端固定连接，一个第一杠杆和一个第四杠杆的底端均与第一旋转轴铰接，每个步进电机的输出端均通过第一齿轮与齿条传动配合，每个步进电机的输出轴上均套设有与齿条滑动配合的滑块。

进一步的，每个所述驱动轮包括有竖直设置且开口朝下的U型架、竖直设置的第二旋转轴和水平设置的第三旋转轴，第二旋转轴自上而下贯穿U型架的顶部，第二旋转轴的底端设置有第一伞齿，第三旋转轴与U型架转动配合，第三旋转轴的中段设置有与第一伞齿啮合的第二伞齿。

进一步的，所述第二旋转轴于U型架的正上方固定连接有水平且间隔设置的第二齿轮和第三齿轮，第二齿轮与第二旋转轴的固定连接，第三齿轮与U型架的顶部固定连接，第三齿轮与第二旋转轴转动配合，U型架的顶部于第二旋转轴的旁侧设置有用以驱动第二齿轮旋转的第一同步电机，U型架顶部远离第一驱动电机的一端设置有与第三齿轮传动配合的第二同步电机。

进一步的，所述控制装置包括有控制器、步进电机驱动器和同步电机驱动器，第一同步电机和第二同步电机均与同步电机驱动器电性连接，所有步进电机均与步进电机驱动器，步进电机驱动器和同步电机驱动器均与控制器电性连接。

进一步的，所述U型架于第三旋转轴的正下方设置有辊轮，第三旋转轴的一端设置有与辊轮传动配合的带轮。

进一步的，所述升降平台中间位置设置有传送带，传送带的传送方向与顶推气缸的伸缩杆的伸缩方向平行。

有益效果：本发明的一种机器人及其控制系统，当大型电气元器件放在升降平台上，控制器通过同步电机驱动器控制驱动轮旋转和滚动，实现机器人的移动和拐弯，当机器人到达柜体前面后，控制器通过步进电机驱动器控制步进电机驱动杠杆旋转使升降平台带动大型电气元器件上升，当升降平台上升到大型电气元器件的安装位置时停止，旋转气缸驱动旋转板竖直在升降平台的上方，顶推气缸和传送带配合将大型电气元器件推动到柜体的相应安装位置，解决大量不必要的人工成本，提高元器件的安装效率，也避免人工安装的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为图1的A处放大图；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为图3的B处放大图；

图5为本发明的立体结构示意图三；

图6为图5的C处放大图；

图7为本发明的驱动轮的立体结构示意图；

图8为本发明的系统框图；

附图标记说明：升降装置1，驱动机构1a，第一旋转轴1a1，步进电机1a2，齿条1a3，第一齿轮1a4，滑块1a5，升降平台1b，杠杆1c，第一杠杆组1c1，第二杠杆组1c2，第三杠杆组1c3，第四杠杆组1c4，挡板1d，顶推机构2，旋转板2a，铰接耳2b，连接件2c，顶推气缸2d，基板3，控制器4a，步进电机驱动器4b，接近传感器4c，同步电机驱动器4d，驱动轮5，U型架5a，第二旋转轴5b，第一伞齿5c，第二伞齿5d，第三旋转轴5e，第二齿轮5f，第三齿轮5h，第一同步电机5i，第二同步电机5j，旋转气缸6，传送带7，手柄8。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图8所示的一种机器人及其控制系统，包括升降装置1、顶推机构2、基板3、控制装置和若干个驱动轮5，所述升降装置1、顶推机构2和所有驱动轮5均与控制装置电性连接，升降装置1设置在基板3的顶部，所有驱动轮5呈矩阵分布在基板3的底部，顶推机构2与升降装置1铰接，升降装置1的顶部设置有驱动顶推机构2旋转的旋转气缸6，所述升降装置1包括有驱动机构1a、升降平台1b和若干个交叉配合的杠杆1c，驱动机构1a驱动杠杆1c旋转以使得升降平台1b升降，顶推机构2包括有与升降平台1b边缘铰接的旋转板2a和顶推气缸2d，顶推气缸2d与旋转板2a固定连接，顶推气缸2d的伸缩杆的伸缩方向与旋转板2a所在平面垂直，升降平台1b靠近旋转板2a的一端设置挡板1d，顶推气缸2d输出端朝向升降板远离挡板1d的一端。

工作原理：当大型电气元器件放在升降平台1b上，控制器4a通过同步电机驱动器4d控制驱动轮5旋转和滚动，实现机器人的移动和拐弯，当机器人到达柜体前面后，控制器4a通过步进电机驱动器4b控制步进电机1a2驱动杠杆1c旋转使升降平台1b带动大型电气元器件上升，当升降平台1b上升到大型电气元器件的安装位置时停止，旋转气缸6驱动旋转板2a竖直在升降平台1b的上方，顶推气缸2d和传送带7配合将大型电气元器件推动到柜体的相应安装位置。

所述控制装置包括有控制手柄8，所述手柄8设置有步进电机1a2正反转的第一控制按钮、控制第一同步电机5i转动的第二控制按钮、控制第二同步电机5j转动的第三控制按钮、控制旋转气缸6的第四控制按钮、控制顶推气缸2d的第五控制按钮。

所述旋转板2a的一侧设置有铰接耳2b，旋转气缸6的输出端朝向旋转板2a且通过连接件2c与铰接耳2b连接，连接件2c的一端与旋转气缸6的输出端铰接，其另一端与铰接耳2b铰接，当旋转气缸6的输出端伸出时候与连接件2c配合驱动旋转板2a竖立在升降平台1b的底部边缘的下方。

所述杠杆1c包括有第一杠杆组1c1、第二杠杆组1c2、第三杠杆组1c3和第四杠杆组1c4，第一杠杆组1c1底部的一端与基板3铰接，第一杠杆组1c1底部的另一端与驱动机构1a铰接，第二杠杆组1c2的底部与第一杠杆组1c1的顶部铰接，第三杠杆组1c3底部的一端与基板3铰接，第三杠杆组1c3底部的另一端与驱动机构1a铰接，第四杠杆组1c4的底部与第一杠杆组1c1的顶部铰接，驱动机构1a驱动第一杠杆组1c1和第三杠杆组1c3旋转带动第一杠杆组1c1和第三杠杆组1c3旋转和上升。

所述第一杠杆组1c1包括两个第一杠杆1c，两个第一杠杆1c的中点铰接，一个第一杠杆1c的底端与基板3铰接，另一个第一杠杆1c的底端与驱动机构1a铰接，所述第二杠杆组1c2包括两个第二杠杆1c，两个第二杠杆1c的中点铰接，两个第二杠杆1c的底端与两个第一杠杆1c的顶端一一配合，所述第三杠杆组1c3包括两个第三杠杆1c，两个第三杠杆1c的中点铰接，一个第三杠杆1c的底端与基板3铰接，另一个第三杠杆1c的底端与驱动机构1a铰接，所述第四杠杆组1c4包括两个第四杠杆1c，两个第四杠杆1c的中点铰接，两个第四杠杆1c的底端与两个第三杠杆1c的顶端一一配合，所有第二杠杆1c和第四杠杆1c的顶端均与升降平台1b的底部铰接，使升降平台1b平稳升降。

所述驱动机构1a包括有第一旋转轴1a1、两个步进电机1a2和两个相互平行的齿条1a3，两个步进电机1a2的输出轴分别与第一旋转轴1a1的两端固定连接，一个第一杠杆1c和一个第四杠杆1c的底端均与第一旋转轴1a1铰接，每个步进电机1a2的输出端均通过第一齿轮1a4与齿条1a3传动配合，每个步进电机1a2的输出轴上均套设有与齿条1a3滑动配合的滑块1a5，控制器4a通过步进电机驱动器4b控制步进电机1a2往同一方向移动，提高对升降平台1b升降的精度控制。

每个所述驱动轮5包括有竖直设置且开口朝下的U型架5a、竖直设置的第二旋转轴5b和水平设置的第三旋转轴5e，第二旋转轴5b自上而下贯穿U型架5a的顶部，第二旋转轴5b的底端设置有第一伞齿5c，第三旋转轴5e与U型架5a转动配合，第三旋转轴5e的中段设置有与第一伞齿5c啮合的第二伞齿5d，第二旋转轴5b带动第三旋转轴5e旋转从而带动辊轮滚动。

所述第二旋转轴5b于U型架5a的正上方固定连接有水平且间隔设置的第二齿轮5f和第三齿轮5h，第二齿轮5f与第二旋转轴5b的固定连接，第三齿轮5h与U型架5a的顶部固定连接，第三齿轮5h与第二旋转轴5b转动配合，U型架5a的顶部于第二旋转轴5b的旁侧设置有用以驱动第二齿轮5f旋转的第一同步电机5i，U型架5a顶部远离第一驱动电机的一端设置有与第三齿轮5h传动配合的第二同步电机5j，第一同步电机5i通过带动第二齿轮5f旋转，带动第二旋转轴5b旋转实现辊轮的滚动，第二同步电机5j通过带动第三齿轮5h旋转，带动U型架5a旋转，实现辊轮沿竖直方向旋转，实现机器人拐弯。

所述控制装置包括有控制器4a、步进电机驱动器4b和同步电机驱动器4d，第一同步电机5i和第二同步电机5j均与同步电机驱动器4d电性连接，所有步进电机1a2均与步进电机驱动器4b，步进电机驱动器4b、同步电机驱动器4d和接近传感器4c均与控制器4a电性连接，当大型电气元器件放在升降平台1b上，通过第二控制按钮和第三控制按钮向控制器4a发送控制信号，控制器4a通过同步电机驱动器4d控制驱动轮5旋转和滚动，实现机器人的移动和拐弯，当机器人到达柜体前面后，通过第一控制按钮向控制器4a发送控制信号，控制器4a通过步进电机驱动器4b控制步进电机1a2驱动杠杆1c旋转使升降平台1b带动大型电气元器件上升，当升降平台1b上升到大型电气元器件的安装位置时停止，通过第四控制按钮向控制器4a发送控制信号，控制器4a控制旋转气缸6驱动旋转板2a竖直在升降平台1b的上方，通过第五控制按钮向控制器4a发送控制信号，控制器4a控制顶推气缸2d和传送带7配合将大型电气元器件推动到柜体的相应安装位置。

所述U型架5a于第三旋转轴5e的正下方设置有辊轮，第三旋转轴5e的一端设置有与辊轮传动配合的带轮，使辊轮滚动更加平稳。

所述升降平台1b中间位置设置有传送带7，传送带7的传送方向与顶推气缸2d的伸缩杆的伸缩方向平行，传送带7与顶推气缸2d配合将放置在升降平台1b上的大型电气元器件推到柜体的安装位置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人及其控制系统，其特征在于：包括升降装置（1）、顶推机构（2）、基板（3）、控制装置和若干个驱动轮（5），所述升降装置（1）、顶推机构（2）和所有驱动轮（5）均与控制装置电性连接，升降装置（1）设置在基板（3）的顶部，所有驱动轮（5）呈矩阵分布在基板（3）的底部，顶推机构（2）与升降装置（1）铰接，升降装置（1）的顶部设置有驱动顶推机构（2）旋转的旋转气缸（6），所述升降装置（1）包括有驱动机构（1a）、升降平台（1b）和若干个交叉配合的杠杆（1c），驱动机构（1a）驱动杠杆（1c）旋转以使得升降平台（1b）升降，顶推机构（2）包括有与升降平台（1b）边缘铰接的旋转板（2a）和顶推气缸（2d），顶推气缸（2d）与旋转板（2a）固定连接，顶推气缸（2d）的伸缩杆的伸缩方向与旋转板（2a）所在平面垂直，升降平台（1b）靠近旋转板（2a）的一端设置挡板（1d），顶推气缸（2d）输出端朝向升降板远离挡板（1d）的一端。

2.根据权利要求1所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述旋转板（2a）的一侧设置有铰接耳（2b），旋转气缸（6）的输出端朝向旋转板（2a）且通过连接件（2c）与铰接耳（2b）连接，连接件（2c）的一端与旋转气缸（6）的输出端铰接，其另一端与铰接耳（2b）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述杠杆（1c）包括有第一杠杆组（1c1）、第二杠杆组（1c2）、第三杠杆组（1c3）和第四杠杆组（1c4），第一杠杆组（1c1）底部的一端与基板（3）铰接，第一杠杆组（1c1）底部的另一端与驱动机构（1a）铰接，第二杠杆组（1c2）的底部与第一杠杆组（1c1）的顶部铰接，第三杠杆组（1c3）底部的一端与基板（3）铰接，第三杠杆组（1c3）底部的另一端与驱动机构（1a）铰接，第四杠杆组（1c4）的底部与第一杠杆组（1c1）的顶部铰接。

4.根据权利要求3所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述第一杠杆组（1c1）包括两个第一杠杆（1c），两个第一杠杆（1c）的中点铰接，一个第一杠杆（1c）的底端与基板（3）铰接，另一个第一杠杆（1c）的底端与驱动机构（1a）铰接，所述第二杠杆组（1c2）包括两个第二杠杆（1c），两个第二杠杆（1c）的中点铰接，两个第二杠杆（1c）的底端与两个第一杠杆（1c）的顶端一一配合，所述第三杠杆组（1c3）包括两个第三杠杆（1c），两个第三杠杆（1c）的中点铰接，一个第三杠杆（1c）的底端与基板（3）铰接，另一个第三杠杆（1c）的底端与驱动机构（1a）铰接，所述第四杠杆组（1c4）包括两个第四杠杆（1c），两个第四杠杆（1c）的中点铰接，两个第四杠杆（1c）的底端与两个第三杠杆（1c）的顶端一一配合，所有第二杠杆（1c）和第四杠杆（1c）的顶端均与升降平台（1b）的底部铰接。

5.根据权利要求1所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述驱动机构（1a）包括有第一旋转轴（1a1）、两个步进电机（1a2）和两个相互平行的齿条（1a3），两个步进电机（1a2）的输出轴分别与第一旋转轴（1a1）的两端固定连接，一个第一杠杆（1c）和一个第四杠杆（1c）的底端均与第一旋转轴（1a1）铰接，每个步进电机（1a2）的输出端均通过第一齿轮（1a4）与齿条（1a3）传动配合，每个步进电机（1a2）的输出轴上均套设有与齿条（1a3）滑动配合的滑块（1a5）。

6.根据权利要求1所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：每个所述驱动轮（5）包括有竖直设置且开口朝下的U型架（5a）、竖直设置的第二旋转轴（5b）和水平设置的第三旋转轴（5e），第二旋转轴（5b）自上而下贯穿U型架（5a）的顶部，第二旋转轴（5b）的底端设置有第一伞齿（5c），第三旋转轴（5e）与U型架（5a）转动配合，第三旋转轴（5e）的中段设置有与第一伞齿（5c）啮合的第二伞齿（5d）。

7.根据权利要求6所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述第二旋转轴（5b）于U型架（5a）的正上方固定连接有水平且间隔设置的第二齿轮（5f）和第三齿轮（5h），第二齿轮（5f）与第二旋转轴（5b）的固定连接，第三齿轮（5h）与U型架（5a）的顶部固定连接，第三齿轮（5h）与第二旋转轴（5b）转动配合，U型架（5a）的顶部于第二旋转轴（5b）的旁侧设置有用以驱动第二齿轮（5f）旋转的第一同步电机（5i），U型架（5a）顶部远离第一驱动电机的一端设置有与第三齿轮（5h）传动配合的第二同步电机（5j）。

8.根据权利要求7所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述控制装置包括有控制器（4a）、步进电机驱动器（4b）和同步电机驱动器（4d），第一同步电机（5i）和第二同步电机（5j）均与同步电机驱动器（4d）电性连接，所有步进电机（1a2）均与步进电机驱动器（4b），步进电机驱动器（4b）和同步电机驱动器（4d）均与控制器（4a）电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述U型架（5a）于第三旋转轴（5e）的正下方设置有辊轮，第三旋转轴（5e）的一端设置有与辊轮传动配合的带轮。

10.根据权利要求1所述的一种机器人及其控制系统，其特征在于：所述升降平台（1b）中间位置设置有传送带（7），传送带（7）的传送方向与顶推气缸（2d）的伸缩杆的伸缩方向平行。