CN110425389A - 一种云台升降回转机构及其巡视机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种云台升降回转机构及其巡视机器人，该云台升降回转机构，包括支架，所述支架上沿竖向设置有旋转导向筒，所述旋转导向筒内设置有升降架，所述升降架与所述旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，所述支架上设置有用于驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动的升降驱动部件，所述支架上还设置有用于驱动旋转导向筒在支架上水平回转的回转驱动部件，所述旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转。本发明中的云台升降回转机构能够带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，整体结构简单，且升降及回转稳定易于控制。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种云台升降回转机构及其巡视机器人。
背景技术
巡视机器人携带有摄像头，可以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。而云台是安装和固定摄像头的支撑设备，为了使摄像头具有更大的拍摄范围，需要一种云台升降回转机构，以便带动云台实现升降及回转功能，进而满足摄像头拍摄高度及方位需求。
发明内容
本发明目的在于：为了使巡视机器人摄像头具有更大的拍摄范围，需要实现云台升降及回转功能的问题，提供一种云台升降回转机构，该机构能够带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种云台升降回转机构，包括支架，所述支架上沿竖向设置有旋转导向筒，所述旋转导向筒内设置有升降架，所述升降架与所述旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，所述支架上设置有用于驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动的升降驱动部件，所述支架上还设置有用于驱动旋转导向筒在支架上水平回转的回转驱动部件，所述旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转。
本发明通过在支架上沿竖向设置旋转导向筒，在旋转导向筒内设置有升降架，并在升降架与旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，通过设置升降驱动部件来驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动，同时回转驱动部件来驱动旋转导向筒在支架上水平回转，且该旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转，该云台升降回转机构能够带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，整体结构简单，且升降及回转稳定易于控制。
作为本发明的优选方案，所述竖直导向部件包括对称设于旋转导向筒内壁的导向块，以及对应设于升降架上的导向条，所述导向块上开设有与导向条适配的导向槽。通过在旋转导向筒内壁设置导向块，并在升降架上设置导向条，而导向条与导向块上的导向槽适配，当升降架在旋转导向筒内升降运动时，该竖直导向部件用于对升降架进行竖直导向。
作为本发明的优选方案，所述升降驱动部件包括沿竖向设置在支架上的丝杆电机及丝杆螺母，所述丝杆螺母上连有水平布置的拨叉，所述拨叉与所述升降架下端可回转连接。通过设置丝杆电机及丝杆螺母，由于丝杆螺母上连有水平布置的拨叉，且拨叉与升降架下端可回转连接，当丝杆螺母沿丝杆运动时，带动拨叉升降运动，进而通过拨叉带动升降架进行升降运动，且升降架相对于拨叉具有水平回转自由度，使得升降架可随旋转导向筒同步回转。
作为本发明的优选方案，所述拨叉与所述升降架下端之间还设有水平布置的轴承。通过在拨叉与升降架下端之间设置轴承，可以使得升降架在水平回转时更加灵活平稳，且降低了升降架相对于拨叉回转时的摩擦力。
作为本发明的优选方案，所述云台升降回转机构还包括用于控制升降架极限位移的限位装置，所述限位装置包括设于支架上下两处的光电开关，以及设于拨叉上的升降感应板。通过在支架上下两处设置光电开关，并在拨叉上设置升降感应板，当丝杆螺母带动拨叉升降运动时，升降感应板会被光电开关感应到，进而实现对升降架极限位移的控制。
作为本发明的优选方案，所述回转驱动部件包括设于旋转导向筒外壁的齿圈，以及设于支架上的驱动电机，所述驱动电机输出轴上设有与齿圈相啮合的齿轮。通过在旋转导向筒外壁设置齿圈，在支架上设置驱动电机，并在驱动电机输出轴上设置与齿圈相啮合的齿轮，从而驱动旋转导向筒在支架上水平回转。
作为本发明的优选方案，所述支架包括平行间隔设置的底板、中板以及顶板，在所述底板与中板之间、中板与顶板之间设置有若干根连接柱，所有的连接柱位于旋转导向筒和升降架的外围，且所述旋转导向筒安装在顶板和中板上。采用上述支架，其结构简单，易于加工制造。
作为本发明的优选方案，所述旋转导向筒外壁还设有与所述顶板、中板位置相对应的铜套。通过在旋转导向筒外壁设置铜套，可以增加旋转导向筒相对于支架顶板、中板的耐磨性。
作为本发明的优选方案，所述升降架包括两块平行间隔设置的侧板，以及设于两侧板之间的连接板，所述升降架下端还设有端板。采用上述升降架，结构简单，易于加工制造。
本发明还提供一种巡视机器人，包括以上所述的云台升降回转机构。通过在巡视机器人上采用上述云台升降回转机构后，机器人在进行巡逻时，可以通过该机构带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，可使摄像头具有更大的拍摄范围，以便及时发现巡逻中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、本发明通过在支架上沿竖向设置旋转导向筒，在旋转导向筒内设置有升降架，并在升降架与旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，通过设置升降驱动部件来驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动，同时回转驱动部件来驱动旋转导向筒在支架上水平回转，且该旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转，该云台升降回转机构能够带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，整体结构简单，且升降及回转稳定易于控制；
2、本发明通过在旋转导向筒内壁设置导向块，并在升降架上设置导向条，而导向条与导向块上的导向槽适配，当升降架在旋转导向筒内升降运动时，该竖直导向部件用于对升降架进行竖直导向；
3、本发明通过设置丝杆电机及丝杆螺母，由于丝杆螺母上连有水平布置的拨叉，且拨叉与升降架下端可回转连接，当丝杆螺母沿丝杆运动时，带动拨叉升降运动，进而通过拨叉带动升降架进行升降运动，且升降架相对于拨叉具有水平回转自由度，使得升降架可随旋转导向筒同步回转；
4、本发明通过在拨叉与升降架下端之间设置轴承，可以使得升降架在水平回转时更加灵活平稳，且降低了升降架相对于拨叉回转时的摩擦力；
5、本发明通过在旋转导向筒外壁设置齿圈，在支架上设置驱动电机，并在驱动电机输出轴上设置与齿圈相啮合的齿轮，从而驱动旋转导向筒在支架上水平回转。
附图说明
图1为本发明中的云台升降回转机构立体图。
图2为本发明中的云台升降回转机构剖视图。
图3为图2中旋转导向筒处局部示意图。
图4为图2中拨叉处局部示意图。
图5为旋转导向筒立体图。
图6为升降架立体图。
图中标记：1-支架，11-底板，12-中板，13-顶板，14-连接柱，15-隔套，16-压环，2-旋转导向筒，21-凸缘，3-升降架，31-侧板，32-连接板，33-端板，41-导向块，42-导向条，43-挡块，51-丝杆电机，52-丝杆螺母，53-拨叉环，54-拨叉，55-轴承，56-隔离圈，57-压板，58-压圈，61-光电开关，62-升降感应板，71-齿圈，72-驱动电机，73-齿轮，74-挡板，75-撑环，8-铜套。
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
本实施例提供一种云台升降回转机构；
如图1-图6所示，本实施例中的云台升降回转机构，包括支架1，所述支架1上沿竖向设置有旋转导向筒2，所述旋转导向筒2内设置有升降架3，所述升降架3与所述旋转导向筒2之间设置有竖直导向部件，所述支架1上设置有用于驱动升降架3在旋转导向筒2内沿竖直导向部件进行升降运动的升降驱动部件，所述支架1上还设置有用于驱动旋转导向筒2在支架1上水平回转的回转驱动部件，所述旋转导向筒2在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架3同步回转。
本发明通过在支架上沿竖向设置旋转导向筒，在旋转导向筒内设置有升降架，并在升降架与旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，通过设置升降驱动部件来驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动，同时回转驱动部件来驱动旋转导向筒在支架上水平回转，且该旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转，该云台升降回转机构能够带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，整体结构简单，且升降及回转稳定易于控制。
本实施例中，所述支架1包括平行间隔设置的底板11、中板12以及顶板13，在所述底板11与中板12之间、中板12与顶板13之间设置有若干根连接柱14，所有的连接柱14位于旋转导向筒2和升降架3的外围，且所述旋转导向筒2安装在顶板13和中板12上。本实施例中，所述旋转导向筒2外壁还设有与所述顶板13、中板12位置相对应的铜套8。通过在旋转导向筒外壁设置铜套，可以增加旋转导向筒相对于支架顶板、中板的耐磨性。
本实施例中，所述旋转导向筒2外壁上设有环状凸缘21，旋转导向筒2上部的铜套8安装在该凸缘21下侧，在所述顶板13上设有环状隔套15，该隔套15用于对旋转导向筒2上部的铜套8进行支撑，在所述隔套15上设有环状压环16，该压环16用于对凸缘21进行限位，所述中板12对旋转导向筒2下部的铜套8进行支撑。
本实施例中，所述升降架3包括两块平行间隔设置的侧板31，以及设于两侧板31之间的连接板32，所述升降架3下端还设有端板33。采用上述升降架，结构简单，易于加工制造。
本实施例中，所述竖直导向部件包括对称设于旋转导向筒2内壁的导向块41，以及对应设于升降架3两侧上的两个导向条42，所述导向块41上开设有与导向条42适配的导向槽。所述导向块41有四个，旋转导向筒2上部和下部各两个，下部的导向块41通过挡块43进行支撑，该挡块43通过螺栓与旋转导向筒2内壁相连。通过在旋转导向筒内壁设置导向块，并在升降架上设置导向条，而导向条与导向块上的导向槽适配，当升降架在旋转导向筒内升降运动时，该竖直导向部件用于对升降架进行竖直导向。
本实施例中，所述升降驱动部件包括沿竖向设置在支架1上的丝杆电机51及丝杆螺母52，所述丝杆螺母52上通过拨叉环53连有水平布置的拨叉54，所述拨叉54与所述升降架3下端可回转连接。通过设置丝杆电机及丝杆螺母，由于丝杆螺母上连有水平布置的拨叉，且拨叉与升降架下端可回转连接，当丝杆螺母沿丝杆运动时，带动拨叉升降运动，进而通过拨叉带动升降架进行升降运动，且升降架相对于拨叉具有水平回转自由度，使得升降架可随旋转导向筒同步回转。
本实施例中，所述拨叉54与所述升降架3下端之间还设有水平布置的轴承55，具体为在拨叉54上设置轴承55，所述轴承55内圈设置有隔离圈56，所述隔离圈56上端与升降架3下端的端板33相连，所述隔离圈56下端设置有压板57，该压板57与隔离圈56共同对轴承55内圈形成定位，所述压板57通过螺栓与隔离圈56及升降架端板33连为一体；所述轴承55外圈设置有压圈58，该压圈58通过螺栓与拨叉54相连，该压圈58与拨叉54共同对轴承55外圈形成定位。通过在拨叉与升降架下端之间设置轴承，可以使得升降架在水平回转时更加灵活平稳，且降低了升降架相对于拨叉回转时的摩擦力。
本实施例中，所述云台升降回转机构还包括用于控制升降架3极限位移的限位装置，所述限位装置包括设于支架1上下两处的光电开关61，以及设于拨叉54上的升降感应板62。通过在支架上下两处设置光电开关，并在拨叉上设置升降感应板，当丝杆螺母带动拨叉升降运动时，升降感应板会被光电开关感应到，进而实现对升降架极限位移的控制。
本实施例中，所述回转驱动部件包括设于旋转导向筒2外壁的齿圈71，以及设于支架1上的驱动电机72，所述驱动电机72输出轴上设有与齿圈71相啮合的齿轮73；所述齿圈71上下两侧对应设有挡板74和撑环75，所述齿圈71、挡板74和撑环75通过螺栓与旋转导向筒2连为一体。通过在旋转导向筒外壁设置齿圈，在支架上设置驱动电机，并在驱动电机输出轴上设置与齿圈相啮合的齿轮，从而驱动旋转导向筒在支架上水平回转。
实施例2
本实施例还提供一种巡视机器人，包括实施例1中所述的云台升降回转机构。通过在巡视机器人上采用上述云台升降回转机构后，机器人在进行巡逻时，可以通过该机构带动云台进行升降及回转，从而满足摄像头拍摄高度及方位需求，可使摄像头具有更大的拍摄范围，以便及时发现巡逻中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)
1.一种云台升降回转机构，其特征在于，包括支架，所述支架上沿竖向设置有旋转导向筒，所述旋转导向筒内设置有升降架，所述升降架与所述旋转导向筒之间设置有竖直导向部件，所述支架上设置有用于驱动升降架在旋转导向筒内沿竖直导向部件进行升降运动的升降驱动部件，所述支架上还设置有用于驱动旋转导向筒在支架上水平回转的回转驱动部件，所述旋转导向筒在水平回转时通过竖直导向部件带动升降架同步回转。
2.根据权利要求1所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述竖直导向部件包括对称设于旋转导向筒内壁的导向块，以及对应设于升降架上的导向条，所述导向块上开设有与导向条适配的导向槽。
3.根据权利要求1或2所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述升降驱动部件包括沿竖向设置在支架上的丝杆电机及丝杆螺母，所述丝杆螺母上连有水平布置的拨叉，所述拨叉与所述升降架下端可回转连接。
4.根据权利要求3所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述拨叉与所述升降架下端之间还设有水平布置的轴承。
5.根据权利要求3所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述云台升降回转机构还包括用于控制升降架极限位移的限位装置，所述限位装置包括设于支架上下两处的光电开关，以及设于拨叉上的升降感应板。
6.根据权利要求1或2所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述回转驱动部件包括设于旋转导向筒外壁的齿圈，以及设于支架上的驱动电机，所述驱动电机输出轴上设有与齿圈相啮合的齿轮。
7.根据权利要求1所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述支架包括平行间隔设置的底板、中板以及顶板，在所述底板与中板之间、中板与顶板之间设置有若干根连接柱，所有的连接柱位于旋转导向筒和升降架的外围，且所述旋转导向筒安装在顶板和中板上。
8.根据权利要求7所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述旋转导向筒外壁还设有与所述顶板、中板位置相对应的铜套。
9.根据权利要求1所述的云台升降回转机构，其特征在于，所述升降架包括两块平行间隔设置的侧板，以及设于两侧板之间的连接板，所述升降架下端还设有端板。
10.一种巡视机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的云台升降回转机构。
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