CN109202962A - 一种机器人用多级套筒式升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人用多级套筒式升降机构，包括驱动组件、卷筒、平带转向架和多级套筒，所述多级套筒为长方体套筒，所述多级套筒包括最外级套筒、多个中间级套筒和最内级套筒，所述最内级套筒底部固定设置有底板，所述驱动组件和卷筒通过同步带传动，所述卷筒通过平带与底板连接，所述相邻两级套筒之间设置有顶部止动板、底部止动板和导向板，所述导向板中间设置有胀紧片簧，这些结构在平带卷绕带动多级套筒的伸缩时，可以保证套筒之间相互稳定卡紧，不扭动，不脱落。与现有技术相比，本发明结构刚性好，稳定性高，能够防止扭转，定位精准度高。

Description

一种机器人用多级套筒式升降机构

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人用多级套筒式升降机构。

背景技术

现阶段，随着机器人技术的发展，各种智能化的巡检监控机器人应用越来越广，多用于大型超市、仓库、农场、工厂、配电房、变电站等场所，由于巡检监控范围越来越大，各监控点也是高低不同，高度差也越来越大，传统的只靠云台转动已不能全面覆盖监控范围。迫切需要一种能够做到立体监控的机器人，因此，机器人升降机构应运而生。

现有技术一的方案：一种多级式升降机构，以电机驱动，以单导轨、滑块作为导向装置，采用滑轮原理。工作时，电机转动带动卷筒，卷筒卷绕钢丝绳，上升时，钢丝绳不断被卷绕，下部的动滑轮向上运动，带动与其固连的导轨向上运动，由最下一级开始，一级一级地向上运动，达到收缩上升的目的，下降时，电机转动，释放钢丝绳，机构靠重力作用向下运动，由最上一级开始，一级一级地向下运动，达到向下伸长的目的。

现有技术一存在以下缺陷：

1、单导轨作导向，由于机构细长，结构不稳定，间隙大易变形；

2、卷筒卷绕钢丝绳，排绳困难，定位精度不准，升降运行速度不均匀；

3、下降靠重力驱动，电机释放钢丝绳，运动时易上下抖动；

4、机构负载受外部惯性力影响易摆动。

现有技术二的方案：剪叉式升降机构，采用双剪叉互连进行导向，电机驱动，卷筒主动卷绕和释放平带来提升和下降机构运动端，达到升降和伸缩的目的。

现有技术二存在以下缺陷：

1、剪叉机构不美观，线缆和平带外露，不能隐藏；

2、剪叉机构活动关节多，间隙容易积累，剪叉角度不均匀；

3、剪叉机构刚性很低，容易摆动；

4、双剪叉结构两边受力不均，剪叉容易倾斜。

针对以上现有技术，需要研发出一种新型的机器人用升降机构来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种机器人用多级套筒式升降机构，来解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种机器人用多级套筒式升降机构，包括多级套筒，所述多级套筒为长方体套筒，所述多级套筒包括最外级套筒、多个中间级套筒和最内级套筒，所述最内级套筒底部固定设置有底板，所述最外级套筒外侧面上部固定设置有安装平台，所述安装平台远离最外级套筒的一端上设置有驱动组件，所述驱动组件和最外级套筒之间的安装平台上设置有卷筒，所述驱动组件和卷筒通过同步带传动，所述卷筒通过平带与底板连接，所述安装平台靠近最外级套筒的一端设置有供平带转向的平带转向架，所述最外级套筒每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块且在对应的内侧面底部设置有底部止动块，所述中间级套筒每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块且在对应的内侧面底部设置有底部止动块，所述中间级套筒和最内级套筒的每个外侧面顶部中间设置有导向板，所述导向板中间设置有胀紧片簧。

优选地，所述驱动组件包括驱动速度可调的驱动电机、减速器、同步带轮，所述驱动电机与所述减速器传动连接，所述减速器与同步带轮传动连接，所述同步带轮通过同步带与卷筒连接。

优选地，所述驱动电机自带编码器和能够断电制动的制动器。

优选地，所述平带一端连接在底板上，另一端穿过最内级套筒并绕过平带转向架后卷绕在卷筒上，所述平带的长度可以根据实际需要进行剪裁，所述平带材质为抗拉伸材质。

优选地，所述平带为涤纶带。

优选地，所述多级套筒为碳纤维材质。

优选地，所述中间级套筒包括2个。

优选地，所述导向板顶部与顶部止动块为楔形设计，所述导向板底部与底部止动块为楔形设计。

优选地，所述导向板为尼龙材质。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用套筒进行导向，通过卷筒卷绕和释放平带来提升和下降机构运动端，达到升降的目的。与现有技术相比，由于本发明采用了套筒结构，结构刚性好，减少了机构的摇摆，更稳定，并且两个相邻的套筒之间设置有导向板和底部止动块，当两级套筒伸长到最长时，导向板能够卡在底部止动块上，既防止了套筒被拉脱，又能保证套筒之间卡紧，从而防止摇摆。此外，导向板内的胀紧片簧压在相邻两级套筒的内外表面间，使得相邻两级套筒相互胀紧，从而使相邻两级套筒不能互相扭转，进步一保证了机构的稳定性。

2、本发明通过单个驱动组件带动卷筒卷绕平带来控制机构的升降，与现有技术相比，本发明的传动结构更加简单可靠，易于操作，并且平带曲率半径小，易卷绕，在卷筒两边的挡边作用下，平带卷绕排列整齐，平带强力层几乎无拉伸变形，通过卷筒的卷绕可以对运动端进行精确定位。

3、本发明的平带具有防掉地功能。平带的卷绕长度可以根据实际所需的长度进行裁剪。所以在实际使用时，可以根据机构运动端到地面的距离对平带进行裁剪，当驱动电机、制动器、控制系统都出问题时，机构因重量作用向下掉落，由于平带进行了长度的调整，当卷筒释放完所有平带，则平带不再运动，此时机构运动端离地面还有一定距离，从而保护了机构运动端的设备。

4、本发明的套筒采用碳纤维材料制成，重量轻，结构刚性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明机器人用多级套筒式升降机构的结构示意图；

图2为本发明机器人用多级套筒式升降机构的多级套筒的结构示意图；

图3为本发明机器人用多级套筒式升降机构的中间级套筒的结构示意图；

图4为本发明机器人用多级套筒式升降机构的中间级套筒的一个内侧面结构示意图；

图5为本发明机器人用多级套筒式升降机构的中间级套筒的一个外侧面结构示意图；

图6为本发明机器人用多级套筒式升降机构的中间级套筒的俯视图；

图7为本发明机器人用多级套筒式升降机构的顶部制动块的结构示意图；

图8为本发明机器人用多级套筒式升降机构的底部制动块的结构示意图；

图9为本发明机器人用多级套筒式升降机构的导向板的结构示意图；

图10为本发明机器人用多级套筒式升降机构的胀紧片簧的结构示意图；

图中标记：1-驱动电机，2-减速器，3-卷筒，4-平带，5-平带转向架，6-最外级套筒，7-中间级套筒，8-最内级套筒，9-底板，10-安装平台，11-顶部止动块，12-底部止动块，13-导向板，14-胀紧片簧，15-同步带轮，16-同步带。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

针对目前机器人用升降机构存在的结构不稳定，易发生摇摆，定位精度不准的问题，本发明提供一种机器人用多级套筒式升降机构，包括多级套筒，所述多级套筒为长方体套筒，所述多级套筒包括最外级套筒6、多个中间级套筒7和最内级套筒8，所述最内级套筒8底部固定设置有底板9，所述最外级套筒6外侧面上部固定设置有安装平台10，所述安装平台10远离最外级套筒6的一端上设置有驱动组件，所述驱动组件和最外级套筒6之间的安装平台10上设置有卷筒3，所述驱动组件和卷筒3通过同步带16传动，所述卷筒3通过平带4与底板9连接，所述安装平台10靠近最外级套筒6的一端设置有供平带4转向的平带转向架5，所述最外级套筒6每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块11且在对应的内侧面底部设置有底部止动块12，所述中间级套筒7每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块11且在对应的内侧面底部设置有底部止动块12，所述中间级套筒7和最内级套筒8的每个外侧面顶部中间设置有导向板13，所述导向板13中间设置有胀紧片簧14。

在机构运行时，驱动组件通过同步带16带动卷筒3转动，平带4一端连着卷筒3，另一端连着最内级套筒8的底板9，随着卷筒3的卷绕，卷筒3与底板9之间的平带4长度也在变化，进而拉动底板9进行上下运动。由于平带4曲率半径小，易卷绕，在卷筒3两边的挡边作用下，平带4卷绕排列整齐，平带4强力层几乎无拉伸变形，通过卷筒3的卷绕可以对运动端进行精确定位。当两级套筒伸长到最长时，导向板13能够卡在底部止动块12上，既防止了套筒被拉脱，又能保证套筒之间卡紧，从而防止摇摆。导向板13内的胀紧片簧14压在相邻两级套筒的内外表面间，使得相邻两级套筒相互胀紧，从而使相邻两级套筒不能互相扭转，进步一保证了机构的稳定性。当套筒提升时，导向板13可以卡在顶部制动块上，从而依次碰撞从下到上的每级套筒，推着套筒向上运动，直到收缩到最外级套筒6停止。与现有技术相比，本发明具有结构稳定性好，能够防止扭转，并且定位精准度高。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述驱动组件包括驱动速度可调的驱动电机1、减速器2、同步带轮15，所述驱动电机1与所述减速器2传动连接，所述减速器2与同步带轮15传动连接，所述同步带轮15通过同步带16与卷筒3连接。

本实施例的工作原理：机构采用电机进行驱动，减速器2进行减速，再通过同步带轮15传动将旋转运动和力矩传递到卷筒3上，卷筒3卷绕或释放平带4来对机构运动端(即底板9)进行提升和释放。

实施例2

本发明在实施例一的基础上提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述驱动电机1自带编码器和能够断电制动的制动器。

本实施例的工作原理：驱动电机1自带编码器和制动器，编码器用来控制机构运动端的位置，对运动端进行定位和重复定位；制动器是断电制动，用于在突然掉电和关机时候保护升降机构运动端不会因为重力向下掉落。

实施例3

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述平带4一端连接在底板9上，另一端穿过最内级套筒8并绕过平带转向架5后卷绕在卷筒3上，所述平带4的长度可以根据实际需要进行剪裁，所述平带4材质为抗拉伸材质，所述平带4为涤纶带。

本实施例的工作原理：平带转向架5可以避免平带4摩擦到套筒，保护平带4，减少平带4卷绕阻力。平带4卷绕长度根据实际所需的长度进行裁剪，可以根据机构运动端到地面的距离对平带4进行裁剪，当驱动电机1、制动器、控制系统都出问题时，机构因重量作用向下掉落，由于平带4进行了长度的调整，当卷筒3释放完所有平带4，则平带4不再运动，此时机构运动端离地面还有一定距离，从而保护了机构运动端的设备。平带4采用抗拉伸材质一方面能够起到保护设备的作用，另一方面也能防止拉伸变形，有利于对运动端进行精准定位。本实施例优选的平带4材料为涤纶带。

实施例4

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述多级套筒为碳纤维材质。

本实施例的工作原理：套筒采用碳纤维材料，开模制作，重量轻，结构刚性好。

实施例5

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述中间级套筒7包括2个。

本实施例的工作原理：中间级套筒7的个数可以根据实际情况进行调整，本实施例优选的中间级套筒7包括2个，整个升降机构为4级套筒，此时整个升降机构体积大小适中，伸缩级数满足需求。

实施例6

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述导向板13顶部与顶部止动块11为楔形设计，所述导向板13底部与底部止动块12为楔形设计。

本实施例的工作原理：楔形设计有利于导向板13分别与顶部止动块11和底部止动块12卡紧，有利于防止机构摇摆拉脱。

实施例7

本发明较佳实施例提供的一种机器人用多级套筒式升降机构，所述导向板13为尼龙材质。

本实施例的工作原理：导向板13位于两级套筒之间，用于两级之间的来回摩擦，起润滑和导向作用，所以本实施例优选的导向板13材质为耐磨性良好的尼龙。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：包括多级套筒，所述多级套筒为长方体套筒，所述多级套筒包括最外级套筒(6)、多个中间级套筒(7)和最内级套筒(8)，所述最内级套筒(8)底部固定设置有底板(9)，所述最外级套筒(6)外侧面上部固定设置有安装平台(10)，所述安装平台(10)远离最外级套筒(6)的一端上设置有驱动组件，所述驱动组件和最外级套筒(6)之间的安装平台(10)上设置有卷筒(3)，所述驱动组件和卷筒(3)通过同步带(16)传动，所述卷筒(3)通过平带(4)与底板(9)连接，所述安装平台(10)靠近最外级套筒(6)的一端设置有供平带(4)转向的平带转向架(5)，所述最外级套筒(6)每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块(11)且在对应的内侧面底部设置有底部止动块(12)，所述中间级套筒(7)每个内侧面顶部中间设置有顶部止动块(11)且在对应的内侧面底部设置有底部止动块(12)，所述中间级套筒(7)和最内级套筒(8)的每个外侧面顶部中间设置有导向板(13)，所述导向板(13)中间设置有胀紧片簧(14)。

2.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述驱动组件包括驱动速度可调的驱动电机(1)、减速器(2)、同步带轮(15)，所述驱动电机(1)与所述减速器(2)传动连接，所述减速器(2)与同步带轮(15)传动连接，所述同步带轮(15)通过同步带(16)与卷筒(3)连接。

3.如权利要求2所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述驱动电机(1)自带编码器和能够断电制动的制动器。

4.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述平带(4)一端连接在底板(9)上，另一端穿过最内级套筒(8)并绕过平带转向架(5)后卷绕在卷筒(3)上，所述平带(4)的长度可以根据实际需要进行剪裁，所述平带(4)材质为抗拉伸材质。

5.如权利要求4所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述平带(4)为涤纶带。

6.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述多级套筒为碳纤维材质。

7.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述中间级套筒(7)包括2个。

8.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述导向板(13)顶部与顶部止动块(11)为楔形设计，所述导向板(13)底部与底部止动块(12)为楔形设计。

9.如权利要求1所述的一种机器人用多级套筒式升降机构，其特征在于：所述导向板(13)为尼龙材质。