CN110539291A - 一种机器人的伸缩结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种机器人的伸缩结构及机器人，属于机器人技术领域。该伸缩结构包括一个固定单元、两个以上的伸缩单元和一个动力系统；两个以上的伸缩单元包括依次可滑动连接的第一级伸缩单元和第N级伸缩单元，第N级伸缩单元和第N‑1级伸缩单元之间设置有联动结构，N≥2；第一级伸缩单元与固定单元可滑动连接；动力系统驱动第一级伸缩单元沿固定单元进行滑动伸缩，第N‑1级伸缩单元通过联动结构带动第N级伸缩单元进行滑动伸缩。本方案仅需一个动力源即可实现伸缩结构进行多级伸缩功能；通过改变带轮之间的减速比，从而实现各级伸缩单元实现自由伸缩；通过多种斜拉筋的方式，实现结构牢固可靠；简化了控制系统，使维护和维修相对简单。

Description

一种机器人的伸缩结构及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人的伸缩结构及机器人。

背景技术

现有的机器人的结构通常不具备伸缩功能，也有一些方案中的机器人具备等距伸缩功能，这种机器人配置有多个动力系统，每个动力系统分别驱动一个伸缩部件在固定长度的行程范围内进行固定长度的伸缩。

然而，这种等距伸缩方案中，由于机器人需要配置多个动力系统，导致机器人的控制系统比较复杂，且后期维护与维修较为困难，无法适应各种复杂工况；并且，机器人的伸缩结构的功能也比较单一，只能进行固定长度的伸缩。

发明内容

本发明提供了一种机器人的伸缩机构及机器人，以解决现有技术中机器人的伸缩结构功能单一以及控制系统复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人的伸缩结构，所述伸缩结构包括一个固定单元、两个以上的伸缩单元和一个动力系统；

所述两个以上的伸缩单元包括依次可滑动连接的第一级伸缩单元和第N级伸缩单元，所述第N级伸缩单元和第N-1级伸缩单元之间设置有联动结构，所述N≥2；

所述第一级伸缩单元与所述固定单元可滑动连接；

所述动力系统驱动所述第一级伸缩单元沿所述固定单元进行滑动伸缩，所述第N-1级伸缩单元通过所述联动结构带动所述第N级伸缩单元进行滑动伸缩。

可选的，所述伸缩结构还包括可旋转底座；

所述固定单元为第一级框架，所述第一框架沿其自身的延伸方向设有一凹槽，所述第一级框架的一端固定在所述旋转底座上；

所述伸缩单元的数量为两个，两个伸缩单元分别为第二级框架和第三级框架，所述第二框架沿所述凹槽的延伸方向可滑动连接在所述凹槽内，所述第三级框架沿所述凹槽的延伸方向可滑动连接在所述第二框架上。

可选的，所述第二级框架和所述第三级框架均位于所述凹槽内。

可选的，所述第一级框架结构包括第一级主板、第一级滑块、丝杠、第一级一号带轮、第一级二号带轮、底座固定板和第一级齿条；

所述第一框架的主体结构由若干方管组成，侧面设有斜拉筋；

所述第一级框架的顶部设第一级主板，所述第一级主板的四个顶角位置分别设一个所述第一级滑块，所述第一级滑块与所述第二级框架上的第二级导轨相匹配；

所述第一级框架设有传动部件丝杠，所述丝杠的一端连接丝杠底座，所述丝杠的另一端连接所述第一级二号带轮，所述丝杠通过下支撑固接于所述底座固定板上，所述丝杠中间设有丝母，所述丝母固接于所述第二框架上；

所述第一级二号带轮分别与所述第一级一号带轮和所述丝杠连接；

所述第一级齿条沿所述凹槽的延伸方向设置于所述凹槽的底部。

可选的，所述第二级框架包括所述第二级导轨、第二级滑块固定板、第二级滑块、第二级齿轮、第二级带轮、第三级带轮、第三级齿轮和同步带；

所述第二级框架的主体结构由若干方管组成，侧面设有斜拉筋；

所述第二级框架的顶部设置有第二级滑块固定板，所述第二级滑块固定板的四个顶角位置分别设置一个所述第二级滑块；

所述第二级齿轮与所述第二级带轮连接，所述第三级带轮与所述第三级齿轮连接，所述第二级带轮通过所述同步带连接所述第三级带轮；

所述第二级齿轮与所述第一框架的第一级齿条相啮合。

可选的，所述第三级框架包括第三级齿条和第三级导轨，所述第三级齿条与所述第二级框架的第三级齿轮相啮合，所述第三级导轨与所述第二级框架的第二级滑块相匹配；

所述第三级框架的主体结构由若干方管组成；

所述第三级框架的第一侧面设有若干前斜拉筋；

所述第三级框架的第二侧面设有若干后斜拉筋；

所述第三级框架的第一侧面和所述第三级框架的第二侧面为所述第三级框架相对的两侧面，在相对位置所述前斜拉筋和所述后斜拉筋交叉设置。

可选的，所述动力系统包括驱动电机和联轴器；

所述驱动电机安装在所述第一级框架的外侧，所述驱动电机的输出轴连接所述联轴器，所述联轴器连接所述第一框架的第一级一号带轮。

可选的，所述第一级一号带轮的直径、所述第一级二号带轮的直径、所述第二级带轮的直径和所述第三级带轮的直径相同或等于预设阈值。

本发明还提供了一种机器人，所述机器人包括上述任一项所述的一种机器人的伸缩结构和电路控制模块，所述电路控制模块用于控制所述伸缩结构伸缩。

本发明提供的一种机器人的伸缩结构及机器人，仅需提供一个动力源即可实现伸缩结构自由进行多级伸缩功能；可通过改变带轮之间的减速比，从而实现各级伸缩单元实现等长伸缩和非等长伸缩，以便应用于不同场合；通过多种斜拉筋的方式，实现结构牢固可靠，防震减震效果好；采用第一级框架、第二级框架和第三级框架彼此分开又相互联系的结构，简化了整个控制系统，使后期维护和维修变得相对简单。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种机器人的伸缩结构的整体结构示意图；

图2为图1示出的第一级框架结构的主视图；

图3为图1示出的第二级框架结构的主视图；

图4为图1示出的第二级框架结构的俯视图；

图5为图4中A-A方向的剖视图；

图6为图1示出的第三级框架结构的主视图；

图7为图1示出的第三级框架结构的俯视图。

[附图标记说明如下]：

1-第一级框架；2-第二级框架；3-第三级框架；4-可旋转底座；5-第一级一号带轮；6-第一级二号带轮；7-驱动电机；8-电机安装座；9-联轴器；10-第一级滑块；11-齿条固定座；12-第一级主板；13-第一级齿条；14-斜拉筋；15-丝杠底座；16-丝杠；17-底座侧板；18-丝母；19-下支撑；20-底座固定板；21-底座加强筋；22-第一级底板；23-第二级滑块；24-第二级滑块固定板；25-方管；26-同步带；27-第二级齿轮；28-第三级带轮；29-第二级导轨；30-第三级齿轮；31-带轮齿轮公用轴；32-第三级齿条；33-第三级导轨；34-前斜拉筋；35-后斜拉筋；36-第三级齿条座；37-顶部方管；38-第二级带轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种机器人的伸缩结构及机器人作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种机器人的伸缩结构，该伸缩结构包括一个固定单元、两个以上的伸缩单元和一个动力系统；所述两个以上的伸缩单元包括依次可滑动连接的第一级伸缩单元和第N级伸缩单元，第N级伸缩单元和第N-1级伸缩单元之间设置有联动结构，N≥2；第一级伸缩单元与固定单元可滑动连接；动力系统驱动第一级伸缩单元沿所述固定单元进行滑动伸缩，所述第N-1级伸缩单元通过所述联动结构带动所述第N级伸缩单元进行滑动伸缩。

本发明提供的一种机器人的伸缩结构，只需要一个动力系统，该动力系统可以驱动第一级伸缩单元进行伸缩，然后第一级伸缩单元通过第一级伸缩单元和第二级伸缩单元之间的联动结构带动第二级伸缩单元进行伸缩，然后第二级伸缩单元通过第二级伸缩单元和第三级伸缩单元之间的联动结构带动第三级伸缩单元进行伸缩，以此方式逐级传递动力，从而使整个伸缩结构可以自由的进行伸缩。

可选的，参考图1所示，本发明提供的一种机器人的伸缩结构还包括可旋转底座4；固定单元为第一级框架1，第一框架1沿其自身的延伸方向设有一凹槽，第一级框架1的一端固定在旋转底座4上；伸缩单元的数量为两个，两个伸缩单元分别为第二级框架2和第三级框架3，第二框架2沿凹槽的延伸方向可滑动连接在凹槽内，第三级框架3沿凹槽的延伸方向可滑动连接在第二框架2上。在图1中，伸缩结构是竖直放置的，所以凹槽的延伸方向是第一级框架1的纵轴方向。当伸缩结构水平放置时，凹槽的延伸方向是第一级框架1的横轴方向。第二级框架2和第三级框架3可以沿第一级框架1的凹槽的延伸方向相对第一级框架1进行滑动伸缩。

可选的，第二级框架2和第三级框架3均位于第一级框架1的凹槽内。在本发明提供的另一实施例中，第二级框架2和第三级框架3在不使用的情况下可收缩到第一级框架1的凹槽中，相比现有技术中的整体式结构的伸缩结构节省了较多空间，提高了空间利用率。同时该伸缩结构仅需提供一个动力源即可，相比现有技术中的多驱动系统，使后期维护和维修变得相对简单。本文中的动力源和动力系统所代表的意思相同。

可选的，参考图1、图2和图4所示，图2显示的第一级框架1结构的主视图相当于图1中第一级框架1的左视图，第一级框架1结构包括第一级主板12、第一级滑块10、丝杠16、第一级一号带轮5、第一级二号带轮6、底座固定板20和第一级齿条13；第一框架的主体结构由若干方管组成，侧面设有斜拉筋14；第一级框架1的顶部设第一级主板12，第一级主板12的四个顶角位置分别设一个第一级滑块10，第一级滑块10与第二级框架2上的第二级导轨29相匹配；第一级框架1设有传动部件丝杠16，丝杠16的一端连接丝杠底座15，丝杠16的另一端连接第一级二号带轮6，丝杠16通过下支撑19固接于底座固定板20上，丝杠16中间设有丝母18，丝母18固接于第二框架上；所第一级二号带轮6分别与第一级一号带轮5和丝杠16连接；第一级齿条13沿所述凹槽的延伸方向设置于凹槽的底部，第一级齿条13固定在齿条固定座11上。第一级框架1的底部可以设置底座加强筋21和第一级底板22。

本发明提供的实施例中，利用方管组装第一框架结构可以减轻第一框架的重量，设置斜拉筋可以提高第一框架的稳定性。

可选的，参考图1和图3-5所示，图3中显示的第二级框架2结构的主视图相当于图1中第二级框架2的左视图，第二级框架2包括第二级导轨29、第二级滑块固定板24、第二级滑块23、第二级齿轮27、第二级带轮38、第三级带轮28、第三级齿轮30和同步带26；第二级框架2的主体结构由若干方管25组成，侧面设有斜拉筋；第二级框架2的顶部设置有第二级滑块固定板24，第二级滑块固定板24的四个顶角位置分别设置一个第二级滑块23；第二级齿轮27与第二级带轮38连接，第三级带轮28与第三级齿轮30连接，第二级带轮38通过同步带26连接第三级带轮28；第二级齿轮27与第一框架的第一级齿条13相啮合。

可选的，参考图1、图6和图7所示，图6中显示的第三级框架3结构的主视图相当于图1中第三级框架3的右视图，第三级框架3包括第三级齿条32和第三级导轨33，第三级齿条32与第二级框架2的第三级齿轮30相啮合，第三级导轨33与第二级框架2的第二级滑块23相匹配；第三级框架3的主体结构由若干方管组成；第三级框架3的第一侧面设有若干前斜拉筋34；第三级框架3的第二侧面设有若干后斜拉筋35；第三级框架3的第一侧面和第三级框架3的第二侧面为第三级框架3相对的两侧面，在相对位置前斜拉筋34和后斜拉筋35交叉设置。第三级齿条32可以通过第三级齿条座36固定在底座上，第三级齿条32顶部与顶部方管37固定连接。

本发明提供的实施例中，在第三级框架3上相互平行的第一侧面和第二侧面设置相互交叉的前斜拉筋34和后斜拉筋35，可以使第三框架结构更加稳定。

可选的，参考图1和图2所示，动力系统包括驱动电机7和联轴器9；驱动电机7安装在第一级框架1的外侧，驱动电机7的输出轴连接联轴器9，联轴器9连接第一框架的第一级一号带轮5。驱动电机7可以安装在电机安装座8上，电机安装座8固定在底座侧板17上。

可选的，第一级一号带轮5的直径、第一级二号带轮6的直径、第二级带轮38的直径和第三级带轮28的直径相同或等于预设阈值。

本发明提供的实施中，伸缩结构的联动结构可以包括第一级一号带轮5、第一级二号带轮6、第二级带轮38和第三级带轮28，这些带轮的直径可以相同，也可以不同。带轮的直径越大，其转速越小，通过设置各带轮的直径大小，可以调整各带轮之间的减速比，从而使第二级框架2和第三级框架3的伸缩长度相同或不同。

基于与上述一种机器人的伸缩结构相同的技术构思，本发明还提供了一种机器人，该包括上述任一种机器人的伸缩结构和电路控制模块，电路控制模块用于控制伸缩结构伸缩。

下面结合附图对本发明提供的一种机器人的伸缩结构的工作原理及工作过程作出说明，其中，机器人的伸缩结构也可以称为机器人的纵轴多级伸缩结构：

首先开启整个系统，默认机器人的纵轴已运动至指定位置，此时需要对纵轴进行上下伸缩。如需使纵轴伸展开，首先通过开始驱动电机7，使其正转，利用联轴器9，带动末端的第一级一号带轮5正转，利用传动带，带动第一级二号带轮6正转，同时带动丝杠16正转，丝母18在丝杠16上做直线运动，同时带动第二级框架2整体运动；此外由于第二级框架2中设有第二级齿轮27，与第一级框架1中的第一级齿条13相啮合，从而进一步保证了伸展方向的稳定性。第二级齿轮27与第二级带轮28相连，在第二级框架2伸展时，使第二级带轮28正转，利用同步带26，将动力传输给第三级带轮38，使其正转，第二级带轮38与第二级齿轮27利用带轮齿轮公用轴31固连在一起，从而将动力传输给第三级齿轮30，使其正转，在第三级框架3中设有第三级齿条32，可与第三级齿轮30相啮合，从而带动第三级框架3整体做伸展运动，从而可以实现整个纵轴的伸展。同理可得，当需要纵轴进行收缩时，可使驱动电机7反转，利用联轴器9，带动末端第一级一号带轮5反转，利用传送带，带动第一级二号带轮6反转，同时带动丝杠16反转，丝母18带动第二级框架2做收缩运动，利用第二级框架2中的第二级齿轮27带动第二级带轮38反转，利用同步带26使得第三级带轮28反转，再带动第三级齿轮30反转，通过第三级齿轮30与第三级齿条32啮合，从而带动第三级框架3收缩。至此，整个纵轴的伸缩运动已全部完成。

在上面的实施例中，以伸缩单元为两个的情况作了详细介绍，但本发明的伸缩单元的数量并不局限于两个，还可以是三个或三个以上，当伸缩单元的数量为三个或三个以上时，本领域技术人员可以参考伸缩单元为两个的情况对第三级或第N级的伸缩单元的结构进行设置。

综上所述，本发明提供的一种机器人的伸缩结构及机器人，仅需提供一个动力源即可实现伸缩结构自由进行多级伸缩功能；可通过改变带轮之间的减速比，从而实现各级伸缩单元实现等长伸缩和非等长伸缩，以便应用于不同场合；通过多种斜拉筋的方式，实现结构牢固可靠，防震减震效果好；采用第一级框架、第二级框架和第三级框架彼此分开又相互联系的结构，简化了整个控制系统，使后期维护和维修变得相对简单。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述伸缩结构包括一个固定单元、两个以上的伸缩单元和一个动力系统；

所述两个以上的伸缩单元包括依次可滑动连接的第一级伸缩单元和第N级伸缩单元，所述第N级伸缩单元和第N-1级伸缩单元之间设置有联动结构，所述N≥2；

所述第一级伸缩单元与所述固定单元可滑动连接；

所述动力系统驱动所述第一级伸缩单元沿所述固定单元进行滑动伸缩，所述第N-1级伸缩单元通过所述联动结构带动所述第N级伸缩单元进行滑动伸缩。

2.根据权利要求1所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述伸缩结构还包括可旋转底座；

所述固定单元为第一级框架，所述第一框架沿其自身的延伸方向设有一凹槽，所述第一级框架的一端固定在所述旋转底座上；

所述伸缩单元的数量为两个，两个伸缩单元分别为第二级框架和第三级框架，所述第二框架沿所述凹槽的延伸方向可滑动连接在所述凹槽内，所述第三级框架沿所述凹槽的延伸方向可滑动连接在所述第二框架上。

3.根据权利要求2所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述第二级框架和所述第三级框架均位于所述凹槽内。

4.根据权利要求2或3所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述第一级框架结构包括第一级主板、第一级滑块、丝杠、第一级一号带轮、第一级二号带轮、底座固定板和第一级齿条；

所述第一框架的主体结构由若干方管组成，侧面设有斜拉筋；

所述第一级框架的顶部设第一级主板，所述第一级主板的四个顶角位置分别设一个所述第一级滑块，所述第一级滑块与所述第二级框架上的第二级导轨相匹配；

所述第一级框架设有传动部件丝杠，所述丝杠的一端连接丝杠底座，所述丝杠的另一端连接所述第一级二号带轮，所述丝杠通过下支撑固接于所述底座固定板上，所述丝杠中间设有丝母，所述丝母固接于所述第二框架上；

所述第一级二号带轮分别与所述第一级一号带轮和所述丝杠连接；

所述第一级齿条沿所述凹槽的延伸方向设置于所述凹槽的底部。

5.根据权利要求4所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述第二级框架包括所述第二级导轨、第二级滑块固定板、第二级滑块、第二级齿轮、第二级带轮、第三级带轮、第三级齿轮和同步带；

所述第二级框架的主体结构由若干方管组成，侧面设有斜拉筋；

所述第二级框架的顶部设置有第二级滑块固定板，所述第二级滑块固定板的四个顶角位置分别设置一个所述第二级滑块；

所述第二级齿轮与所述第二级带轮连接，所述第三级带轮与所述第三级齿轮连接，所述第二级带轮通过所述同步带连接所述第三级带轮；

所述第二级齿轮与所述第一框架的第一级齿条相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述第三级框架包括第三级齿条和第三级导轨，所述第三级齿条与所述第二级框架的第三级齿轮相啮合，所述第三级导轨与所述第二级框架的第二级滑块相匹配；

所述第三级框架的主体结构由若干方管组成；

所述第三级框架的第一侧面设有若干前斜拉筋；

所述第三级框架的第二侧面设有若干后斜拉筋；

所述第三级框架的第一侧面和所述第三级框架的第二侧面为所述第三级框架相对的两侧面，在相对位置所述前斜拉筋和所述后斜拉筋交叉设置。

7.根据权利要求6所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述动力系统包括驱动电机和联轴器；

所述驱动电机安装在所述第一级框架的外侧，所述驱动电机的输出轴连接所述联轴器，所述联轴器连接所述第一框架的第一级一号带轮。

8.根据权利要求7所述的一种机器人的伸缩结构，其特征在于，所述第一级一号带轮的直径、所述第一级二号带轮的直径、所述第二级带轮的直径和所述第三级带轮的直径相同或等于预设阈值。

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1-8任一项所述的一种机器人的伸缩结构和电路控制模块，所述电路控制模块用于控制所述伸缩结构伸缩。