CN110405790A - 一种同步伸缩臂及其巡视机器人 - Google Patents

一种同步伸缩臂及其巡视机器人 Download PDF

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欧军成
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Abstract

本发明公开了一种同步伸缩臂及其巡视机器人，该同步伸缩臂包括机架和设于机架上的驱动装置，所述机架上转动连接有第一连杆组件，所述第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，所述中间连接座上转动连接有第二连杆组件，所述第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，所述驱动装置驱动所述第一连杆组件相对于机架发生转动时，所述第二连杆组件相对于所述第一连杆组件同步转动。本发明使用时将摄像头安装在活动连接座上，从而使得该伸缩臂能够携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，有利于进一步提高监狱的安全监管水平。

Description

一种同步伸缩臂及其巡视机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术，具体涉及一种同步伸缩臂及其巡视机器人。
背景技术
巡视机器人是为了代替监狱值班人员执行监室夜间巡逻，检查被监禁人员的作息情况与夜间活动，减轻值班狱警的工作压力，可降低狱警处理的危险性，提高监狱的安全监管水平。然而现有的巡视机器人在巡逻时大多只是在监室栅栏门外进行巡逻拍摄，其摄像头无法伸入监室内进行拍摄，进而无法有效发现监室内的异常情况和潜在隐患。
发明内容
本发明目的在于：针对现有的巡视机器人在巡逻时大多只是在监室栅栏门外进行巡逻拍摄，其摄像头无法伸入监室内进行拍摄的问题，提供一种同步伸缩臂，该伸缩臂能够携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，有利于进一步提高监狱的安全监管水平。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种同步伸缩臂，包括机架和设于机架上的驱动装置，所述机架上转动连接有第一连杆组件，所述第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，所述中间连接座上转动连接有第二连杆组件，所述第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，所述驱动装置驱动所述第一连杆组件相对于机架发生转动时，所述第二连杆组件相对于所述第一连杆组件同步转动。
本发明通过在机架上转动连接有第一连杆组件，在第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，在中间连接座上转动连接有第二连杆组件，在第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，通过驱动装置驱动第一连杆组件相对于机架发生转动时，第二连杆组件相对于第一连杆组件同步转动，使用时将摄像头安装在活动连接座上，从而使得该伸缩臂能够携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，有利于进一步提高监狱的安全监管水平。
作为本发明的优选方案，所述第一连杆组件包括两根第一主动连杆和第一从动连杆，所述第一主动连杆、第一从动连杆与机架及中间连接座形成平行四边形运动机构；所述第二连杆组件包括两根第二主动连杆和第二从动连杆，所述第二主动连杆、第二从动连杆与中间连接座及活动连接座也形成平行四边形运动机构，所述第一从动连杆与所述第二主动连杆之间还转动连接有中间连杆。通过使第一主动连杆、第一从动连杆与机架及中间连接座形成平行四边形运动机构，以及使第二主动连杆、第二从动连杆与中间连接座及活动连接座形成另一平行四边形运动机构，并且第一从动连杆与第二主动连杆之间还转动连接有中间连杆，当驱动装置带动第一主动连杆相对于机架发生转动时，第一从动连杆跟随转动并通过中间连杆带动第二主动连杆同步转动，从而实现该伸缩臂的伸出与收回，且采用上述两级平行四边形连杆机构后，可以使得摄像头在伸出与收回过程中始终处于水平状态，既能更好的适应监室栅栏门的情况，又便于后续拍摄时调控摄像头的拍摄俯仰角度。
作为本发明的优选方案，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机输出轴上连有蜗杆，所述机架上设有与所述蜗杆适配的涡轮，所述涡轮两侧对应与两根第一主动连杆固定连接。通过采用驱动电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮转动，从而实现两根第一主动连杆相对机架进行转动，采用上述蜗轮蜗杆结构，有利于使驱动装置结构更加紧凑，满足机器人应用要求。
作为本发明的优选方案，所述涡轮沿中心轴线设置有贯穿涡轮两侧的转轴，所述转轴两端与所述机架相连。采用这种安装结构，可以使涡轮在机架上绕转轴进行转动，进而带动第一主动连杆相对机架进行转动，该方式对涡轮形成稳定支撑，有利于保障涡轮转动平稳。
作为本发明的优选方案，所述中间连杆呈工字形，两根所述第一从动连杆对应连于所述中间连杆一侧的两个端头上，两根所述第二主动连杆对应连于所述中间连杆另一侧的两个端头上。通过采用工字形中间连杆来连接两根第一从动连杆与第二主动连杆，可以使得两根第一从动连杆与第二主动连杆同步运行，进而保证在驱动装置驱动第一连杆组件相对于机架发生转动时，第二连杆组件相对于第一连杆组件同步转动。
作为本发明的优选方案，所述第一主动连杆和所述第二主动连杆两侧上均设置有封板。采用上述方案后，在两个相对的封板之间形成的空间，可以用于布设控制线缆，从而实现隐蔽走线。
作为本发明的优选方案，所述第一连杆组件和第二连杆组件通过销轴与所述中间连接座相连，所述第二连杆组件通过销轴与所述活动连接座相连。将第一连杆组件、第二连杆组件通过销轴与中间连接座及活动连接座相连，从而使得该伸缩臂生产时更加便于组装。
作为本发明的优选方案，所述第一连杆组件和第二连杆组件上与所述销轴相配合的位置镶嵌有铜套。通过设置铜套，从而增加第一连杆组件和第二连杆组件相对销轴转动时的耐磨性。
作为本发明的优选方案，所述活动连接座上设置有用于控制摄像头拍摄俯仰角度的舵机。通过在活动连接座上设置舵机，使得摄像头在拍摄时可以相对于水平面进行俯仰动作，有利于扩大摄像头的拍摄范围。
本发明还提供一种巡视机器人，包括以上所述的同步伸缩臂。通过在巡视机器人上采用上述同步伸缩臂后，机器人在进行巡逻时，可以通过伸缩臂携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，提高监狱的安全监管水平。
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、本发明通过在机架上转动连接有第一连杆组件，在第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，在中间连接座上转动连接有第二连杆组件，在第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，通过驱动装置驱动第一连杆组件相对于机架发生转动时，第二连杆组件相对于第一连杆组件同步转动，使用时将摄像头安装在活动连接座上，从而使得该伸缩臂能够携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，有利于进一步提高监狱的安全监管水平；
2、本发明通过使第一主动连杆、第一从动连杆与机架及中间连接座形成平行四边形运动机构，以及使第二主动连杆、第二从动连杆与中间连接座及活动连接座形成另一平行四边形运动机构，并且第一从动连杆与第二主动连杆之间还转动连接有中间连杆，当驱动装置带动第一主动连杆相对于机架发生转动时，第一从动连杆跟随转动并通过中间连杆带动第二主动连杆同步转动，从而实现该伸缩臂的伸出与收回，且采用上述两级平行四边形连杆机构后，可以使得摄像头在伸出与收回过程中始终处于水平状态，既能更好的适应监室栅栏门的情况，又便于后续拍摄时调控摄像头的拍摄俯仰角度；
3、本发明通过采用驱动电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮转动，从而实现两根第一主动连杆相对机架进行转动，采用上述蜗轮蜗杆结构，有利于使驱动装置结构更加紧凑，满足机器人应用要求。
附图说明
图1为本发明中的同步伸缩臂立体图。
图2为图1的主视图。
图3为图2中的A处局部放大图。
图4为图2中的B处局部放大图。
图5为驱动装置示意图。
图6为第一连杆组件与第二连杆组件与中间连接座连接示意图。
图7为第二连杆组件与活动连接座连接示意图。
图中标记：1-机架，11-侧板，12-连接板，13-凹型空间，2-驱动装置，21-驱动电机，22-蜗杆，23-涡轮，24-支座，25-转轴，3-第一连杆组件，31-第一主动连杆，32-第一从动连杆，4-中间连接座，5-第二连杆组件，51-第二主动连杆，52-第二从动连杆，6-活动连接座，61-舵机，62-摄像头，7-中间连杆，8-销轴，9-封板，10-尼龙隔套。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
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。
实施例1
本实施例提供一种同步伸缩臂；
如图1-图7所示，本实施例中的同步伸缩臂，包括机架1和设于机架1上的驱动装置2，所述机架1上转动连接有第一连杆组件3，所述第一连杆组件3自由端转动连接有中间连接座4，所述中间连接座4上转动连接有第二连杆组件5，所述第二连杆组件5自由端转动连接有活动连接座6，所述驱动装置2驱动所述第一连杆组件3相对于机架1发生转动时，所述第二连杆组件5相对于所述第一连杆组件3同步转动。
本发明通过在机架上转动连接有第一连杆组件，在第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，在中间连接座上转动连接有第二连杆组件，在第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，通过驱动装置驱动第一连杆组件相对于机架发生转动时，第二连杆组件相对于第一连杆组件同步转动，使用时将摄像头安装在活动连接座上，从而使得该伸缩臂能够携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，有利于进一步提高监狱的安全监管水平。
本实施例中，所述第一连杆组件3包括两根第一主动连杆31和两根第一从动连杆32，所述第一主动连杆31、第一从动连杆32与机架1及中间连接座4形成平行四边形运动机构；所述第二连杆组件5包括两根第二主动连杆51和两根第二从动连杆52，所述第二主动连杆51、第二从动连杆52与中间连接座4及活动连接座6也形成平行四边形运动机构，所述第一从动连杆32与所述第二主动连杆51之间还转动连接有中间连杆7。通过使第一主动连杆、第一从动连杆与机架及中间连接座形成平行四边形运动机构，以及使第二主动连杆、第二从动连杆与中间连接座及活动连接座形成另一平行四边形运动机构，并且第一从动连杆与第二主动连杆之间还转动连接有中间连杆，当驱动装置带动第一主动连杆相对于机架发生转动时，第一从动连杆跟随转动并通过中间连杆带动第二主动连杆同步转动，从而实现该伸缩臂的伸出与收回，且采用上述两级平行四边形连杆机构后，可以使得摄像头在伸出与收回过程中始终处于水平状态，既能更好的适应监室栅栏门的情况，又便于后续拍摄时调控摄像头的拍摄俯仰角度。
本实施例中，所述驱动装置2包括驱动电机21，所述驱动电机21输出轴上连有蜗杆22，所述机架1上设有与所述蜗杆22适配的涡轮23，所述涡轮23两侧对应与两根第一主动连杆31固定连接。通过采用驱动电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮转动，从而实现两根第一主动连杆相对机架进行转动，采用上述蜗轮蜗杆结构，有利于使驱动装置结构更加紧凑，满足机器人应用要求。本实施例中，所述驱动电机21、蜗杆22以及涡轮23均安装在支座24上，而所述支座24与所述机架1相连。
本实施例中，所述涡轮23沿中心轴线设置有贯穿涡轮两侧的转轴25，所述转轴25两端与所述支座24相连，而支座24又与所述机架1相连。采用这种安装结构，可以使涡轮在机架上绕转轴进行转动，进而带动第一主动连杆相对机架进行转动，该方式对涡轮形成稳定支撑，有利于保障涡轮转动平稳。
本实施例中，所述机架1包括两块平行间隔设置的侧板11，在两块所述侧板11之间设置有连接板12，所述连接板12与两块侧板11围成有凹型空间13，所述涡轮23的转轴25两端安装在支座24上，而支座24两侧又与两块侧板11相连，使得所述涡轮位于凹型空间内，且在该伸缩臂收回后，所述第一连杆组件3和第二连杆组件5也缩回凹型空间13内。
本实施例中，所述中间连杆7呈工字形，两根所述第一从动连杆32对应连于所述中间连杆7一侧的两个端头上，两根所述第二主动连杆51对应连于所述中间连杆7另一侧的两个端头上。通过采用工字形中间连杆来连接两根第一从动连杆与第二主动连杆，可以使得两根第一从动连杆与第二主动连杆同步运行，进而保证在驱动装置驱动第一连杆组件相对于机架发生转动时，第二连杆组件相对于第一连杆组件同步转动。
本实施例中，所述第一主动连杆31和所述第二主动连杆51两侧上均设置有封板9，所述封板9通过螺钉与第一主动连杆31、第二主动连杆51相连。采用上述方案后，在两个相对的封板之间形成的空间，可以用于布设控制线缆，从而实现隐蔽走线。
本实施例中，所述第一连杆组件3和第二连杆组件5通过销轴8与所述中间连接座4相连，所述第二连杆组件5通过销轴8与所述活动连接座6相连。将第一连杆组件、第二连杆组件通过销轴与中间连接座及活动连接座相连，从而使得该伸缩臂生产时更加便于组装。为了便于销轴及连杆的安装，在销轴上套设有尼龙隔套10，该尼龙隔套用于隔开销轴上的两根连杆。
本实施例中，所述第一连杆组件和第二连杆组件上与所述销轴相配合的位置镶嵌有铜套，即在第一主动连杆、第一从动连杆、第二主动连杆以及第二从动连杆上镶嵌铜套，上述连杆通过铜套与销轴进行装配连接。通过设置铜套，从而增加第一连杆组件和第二连杆组件相对销轴转动时的耐磨性。
本实施例中，所述活动连接座6上设置有用于控制摄像头62拍摄俯仰角度的舵机61，优选为双轴舵机。通过在活动连接座上设置舵机，使得摄像头在拍摄时可以相对于水平面进行俯仰动作，有利于扩大摄像头的拍摄范围。
实施例2
本实施例提供一种巡视机器人，包括实施例1中所述的同步伸缩臂。通过在巡视机器人上采用上述同步伸缩臂后，机器人在进行巡逻时，可以通过伸缩臂携带摄像头穿过栅栏门进入监室内进行拍摄，可以及时发现监室内的异常情况和潜在隐患，提高监狱的安全监管水平。
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，凡在本发明的原理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 (10)

1.一种同步伸缩臂，其特征在于，包括机架和设于机架上的驱动装置，所述机架上转动连接有第一连杆组件，所述第一连杆组件自由端转动连接有中间连接座，所述中间连接座上转动连接有第二连杆组件，所述第二连杆组件自由端转动连接有活动连接座，所述驱动装置驱动所述第一连杆组件相对于机架发生转动时，所述第二连杆组件相对于所述第一连杆组件同步转动。
2.根据权利要求1所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述第一连杆组件包括两根第一主动连杆和第一从动连杆，所述第一主动连杆、第一从动连杆与机架及中间连接座形成平行四边形运动机构；所述第二连杆组件包括两根第二主动连杆和第二从动连杆，所述第二主动连杆、第二从动连杆与中间连接座及活动连接座也形成平行四边形运动机构，所述第一从动连杆与所述第二主动连杆之间还转动连接有中间连杆。
3.根据权利要求2所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机输出轴上连有蜗杆，所述机架上设有与所述蜗杆适配的涡轮，所述涡轮两侧对应与两根第一主动连杆固定连接。
4.根据权利要求3所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述涡轮沿中心轴线设置有贯穿涡轮两侧的转轴，所述转轴两端与所述机架相连。
5.根据权利要求2所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述中间连杆呈工字形，两根所述第一从动连杆对应连于所述中间连杆一侧的两个端头上，两根所述第二主动连杆对应连于所述中间连杆另一侧的两个端头上。
6.根据权利要求2所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述第一主动连杆和所述第二主动连杆两侧上均设置有封板。
7.根据权利要求1所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述第一连杆组件和第二连杆组件通过销轴与所述中间连接座相连，所述第二连杆组件通过销轴与所述活动连接座相连。
8.根据权利要求7所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述第一连杆组件和第二连杆组件上与所述销轴相配合的位置镶嵌有铜套。
9.根据权利要求1所述的同步伸缩臂，其特征在于，所述活动连接座上设置有用于控制摄像头拍摄俯仰角度的舵机。
10.一种巡视机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的同步伸缩臂。
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