CN111409100B - 伸缩机构、机械臂及建筑机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伸缩机构、机械臂及建筑机器人。伸缩机构包括套管组件、传动组件、驱动组件以及限位组件，其中,套管组件包括N级由外到内依次嵌套的伸缩管，其中N≥2。传动组件穿设在套管组件内，传动组件包括n级由内到外依次套设的丝杆，其中n＝N，相邻两级的丝杆活动连接且能同步转动，每级丝杆均套接有螺母，每级螺母均固定连接对应一级的伸缩管，并且每级螺母均驱动连接下一级丝杆。驱动组件与第一级丝杆驱动连接。限位组件包括第一限位开关和第二限位开关，并且第一限位开关以及第二限位开关均与驱动组件电性连接。上述伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。

Description

伸缩机构、机械臂及建筑机器人

技术领域

本发明涉及传动设备技术领域，特别是涉及一种伸缩机构、机械臂及建筑机器人。

背景技术

随着自动化技术的发展，越来越多的行业已采用机器人代替人力，以降低人力成本，提高生产效率。例如在建筑行业中，物料运输机器人、墙砖或地砖填缝机器人以及地砖铺贴机器人等已得到广泛的应用。

一般地，机器人通过机械臂执行各种操作，机械臂结构的合理性以及控制的简易性是保证机器人工作性能的重要指标。传统的机械臂通过气缸或电动推杆执行伸缩操作，然而通过气缸或电动推杆驱动的机械臂的最大伸出距离受气缸的输出轴或电动推杆的输出轴的长度限制，在机械臂本体较短的情况下难以实现长距离伸缩。

发明内容

基于此，有必要针对如何实现长距离伸缩问题，提供一种伸缩机构、机械臂及建筑机器人。

一种伸缩机构，包括：

套管组件，所述套管组件包括N级由外到内依次嵌套的伸缩管，其中N≥2；

传动组件，所述传动组件穿设在所述套管组件内，所述传动组件包括n级由内到外依次套设的丝杆，其中n＝N，相邻两级的所述丝杆活动连接且能同步转动，每级所述丝杆均套接有螺母，每级所述螺母均固定连接对应一级的所述伸缩管，并且每级所述螺母驱动下一级所述丝杆；以及，

驱动组件，所述驱动组件与第一级所述丝杆驱动连接。

上述伸缩机构通过驱动组件驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。

在其中一个实施例中，所述伸缩机构还包括：

限位组件，所述限位组件包括用于限制第一级所述螺母的第一极限位置的第一限位开关，和用于限制第一级所述螺母的第二极限位置的第二限位开关，并且所述第一限位开关以及所述第二限位开关均与所述驱动组件电性连接。

在其中一个实施例中，所述限位组件还包括：

安装座，所述安装座套设在第一级所述丝杆外，所述第一限位开关以及所述第二限位开关均设置在所述安装座上，当第一级所述螺母运动至所述第一极限位置时，所述第一限位开关被触发；以及，

触发件，所述触发件的两端分别设有第一卡位以及第二卡位，所述第一卡位与所述第二限位开关抵接，当第一级所述螺母运动至所述第二极限位置时，第一级所述螺母与所述第二卡位接触以使所述第一卡位触发所述第二限位开关。

在其中一个实施例中，第一级所述螺母设有限位孔，所述触发件穿设在所述限位孔内。

在其中一个实施例中，除第n级所述丝杆外，每一级所述丝杆上均设有平面，对应下一级的所述丝杆设有限位件，每一级所述丝杆的限位件均可与前一级所述丝杆上的平面滑动接触。

在其中一个实施例中，每一级所述螺母均通过转接组件驱动下一级所述丝杆，所述转接组件包括：

连接套，所述连接套的两端分别套设在当前级所述丝杆与下一级所述丝杆上；

轴承，所述轴承设于每一级所述螺母和对应的所述连接套之间，且所述轴承与所述连接套过盈配合，所述轴承与所述螺母过盈配合。

在其中一个实施例中，所述连接套的内壁设有第一限位台阶，所述第一限位台阶与下一级所述丝杆抵接，所述连接套的外壁设有第二限位台阶，所述第二限位台阶与当前级所述螺母固定连接。

在其中一个实施例中，除第N级所述伸缩管外，每一级所述伸缩管上均设有导向端盖，每一级所述导向端盖均可滑动地套设在下一级所述伸缩管外。

在其中一个实施例中，所述伸缩机构还包括外壳，所述第一级所述伸缩管可滑动地套设在所述外壳内，并且所述驱动组件安装在所述外壳内。

在其中一个实施例中，除第N级所述伸缩管外，每一级所述伸缩管以及所述外壳上均沿轴向设有导向槽，每一级所述螺母上均设有凸起，第一级所述螺母的所述凸起可滑动地嵌设在所述外壳的所述导向槽内，其余各级的螺母的所述凸起可滑动地嵌设在上一级所述伸缩管的所述导向槽内。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括固定座、驱动件以及配速箱，所述驱动件通过所述固定座固定在所述外壳内，所述驱动件的输出轴与所述配速箱的输入轴连接，所述第一级丝杆与所述配速箱的输出轴连接。

在其中一个实施例中，第N级所述伸缩管远离驱动组件的一端设有连接法兰，所述连接法兰用于连接待驱动部件。

在其中一个实施例中，各级所述丝杆的螺距均相等。

一种机械臂，包括如上所述的伸缩机构。

上述机械臂的伸缩机构通过驱动组件驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。进一步地，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是与第一级螺母联动的，因此只需通过限位组件控制第一级螺母的第一极限位置以及第二极限位置即可对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限进行精确控制，而无需对每一级丝杆以及每一级级螺母进行限位，使得机械臂整体结构简单，易于控制。

一种建筑机器人，包括如上所述的机械臂。

上述建筑机器人通过在机械臂设置伸缩机构，伸缩机构通过驱动组件驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。进一步地，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是与第一级螺母联动的，因此只需通过限位组件控制第一级螺母的第一极限位置以及第二极限位置即可对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限进行精确控制，而无需对每一级丝杆以及每一级级螺母进行限位，使得机械臂整体结构简单，易于控制。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为一实施例的伸缩机构在以一级伸出状态下的结构示意图；

图2为图1中所示的伸缩机构的剖视图；

图3为图2中所示的A局部的局部放大图；

图4为一实施例的伸缩机构隐藏外壳以及驱动组件的结构示意图；

图5为图4中所示的C局部的局部放大图；

图6为图4中所示伸缩机构在另一视角的结构示意图；

图7为图6中所示的D局部的局部放大图；

图8为图6中所示的F局部的局部放大图；

图9为一实施例的伸缩机构隐藏外壳的结构示意图；

图10为图9中所示的B局部的局部放大图。

附图标记说明：

11、第一级伸缩管；12、第二级伸缩管；21、第一级丝杆；211、平面；22、第二级丝杆；31、第一级螺母；311、限位孔；312、凸起；32、第二级螺母；41、第一级连接套；411、第一限位台阶；412、第二限位台阶；42、第一级轴承；51、限位件；60、限位组件；61、安装座；62、第一限位开关；63、第二限位开关；64、触发件；641、第一卡位；642、第二卡位；70、驱动组件；71、外壳；81、连接法兰。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

具体地，本发明一实施例提供了一种伸缩机构，可应用于机械臂内驱动机械臂夹爪机芯伸缩操作或其他应用于其他有伸缩需求的场合中。具体地，一实施例的伸缩机构包括套管组件、传动组件、驱动组件70以及限位组件60，其中,套管组件包括N级由外到内依次嵌套的伸缩管，其中N≥2，并且第一级伸缩管11位于最外层。后续各级的伸缩管逐级嵌套连接。传动组件穿设在套管组件内，传动组件包括n级由内到外依次套设的丝杆，其中n＝N，相邻两级的丝杆活动连接且能同步转动，每级丝杆均套接有螺母，每级螺母均固定连接对应一级的伸缩管，并且每级螺母均驱动连接下一级丝杆。驱动组件70与第一级丝杆21驱动连接。限位组件60包括用于限制第一级螺母31的第一极限位置的第一限位开关62，和用于限制第一级螺母31的第二极限位置的第二限位开关63，并且第一限位开关62以及第二限位开关63均与驱动组件70电性连接。

为了使本发明的发明目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图，以能进行二级伸缩机构为例，对本发明一实施例的方案进行详细说明。具体地，参见图1-3，一实施例的伸缩机构的套管组件包括第一级伸缩管11以及第二级伸缩管12，第一级伸缩管11位于最外层，第二级伸缩管12可滑动地嵌套在第一级伸缩管11内。传动组件包括第一级丝杆21以及第二级丝杆22，第一级丝杆21与驱动组件70驱动连接，以使驱动组件70驱动第一级丝杆21转动。第二级丝杆22为中空结构，第二级丝杆22套设在第一级丝杆21外，第二级丝杆22与第一级丝杆21能同步转动且第二级丝杆22相对第一级丝杆21沿第一级丝杆21轴线方向滑动。第一级丝杆21上套接有第一级螺母31，进一步地，第一级丝杆21与第一级螺母31螺纹连接，当第一级丝杆21在驱动组件70的驱动下转动时，第一级螺母31能沿第一级丝杆21的轴线方向移动。第一级螺母31与第一级伸缩管11固定连接，从而当第一级螺母31沿第一级丝杆21的轴线方向往复运动时能带动第一级伸缩管11做同步的伸缩运动，进而实现伸缩机构的一级伸缩。

进一步地，第一级螺母31还与第二级丝杆22驱动连接，第一级螺母31还与第二级丝杆22在轴向上能同步运动，具体地，当第一级螺母31沿第一级丝杆21的轴线方向做往复运动时，第一级螺母31能带动第二级丝杆22沿第一级丝杆21的轴线方向做相同的往复运动，从而实现第二级丝杆22在与第一级丝杆21同步转动的同时能相对第一级丝滑动。进一步地，第二级丝杆22上套接有第二级螺母32。并且，第二级丝杆22与第二级螺母32螺纹连接，当第二级丝杆22在第一级丝杆21带动下转动时，第二级螺母32能沿第二级丝杆22的轴线方向移动。进一步地，第二级螺母32与第二级伸缩管12固定连接，从而当第二级螺母32沿第二级丝杆22的轴线方向往复运动时能带动第二级伸缩管12做同步的伸缩运动，进而实现伸缩机构的二级伸缩。

具体地，第一级螺母31的第一极限位置与第二极限位置分别位于第一级丝杆21的两端，例如第一极限位置为伸缩机构收缩至最短时，第一螺母在第一级丝杆21上的位置。对应地，第二极限位置为伸缩机构伸出至最长时，第一螺母在第一级丝杆21上的位置。进一步地，限位组件60设置在第一级丝杆21上，当第一级螺母31运动到第一极限位置时，第一限位开关62被触发，使得驱动组件70停止驱动第一级丝杆21转动，从而控制伸缩机构的收缩极限。当第一级螺母31运动到第二极限位置时，第二限位开关63被触发，使得驱动组件70停止驱动第一级丝杆21转动，从而控制伸缩机构的伸出极限。需要说明的是，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是第一级螺母31联动的，因此只需在第一级丝杆21上设置限位组件60即可控制对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限。

需要说明的是，伸缩机构不限于上述的二级伸缩，通过套设更多级的丝杆，并对应嵌套更多级的伸缩管，可实现伸缩机构的多级伸缩。并且伸缩机构的伸缩级数越多，可伸缩长度越长。同时由于各级丝杆以及各级伸缩管是同步伸出的，伸缩速度也就越大，提高了伸缩效率。

上述伸缩机构通过驱动组件70驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。进一步地，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是与第一级螺母31联动的，因此只需通过限位组件60控制第一级螺母31的第一极限位置以及第二极限位置即可对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限进行精确控制，而无需对每一级丝杆以及每一级螺母进行限位，使得伸缩机构整体结构简单，易于控制。

进一步地，参见图4-8，限位组件60还包括安装座61以及触发件64，其中安装座61套设在第一级丝杆21外，第一限位开关62以及第二限位开关63均设置在安装座61上，较佳地，第一限位开关62以及第二限位开关63分别设置在安装座61的相对的两侧上。并且第一限位开关62的位置与第一级螺母31的第一极限位置对应，从而当第一级螺母31运动到第一极限位置时，第一级螺母31与第一限位开关62抵接，使得第一限位开关62被触发，从而使得驱动组件70停止驱动第一级丝杆21转动，进而控制伸缩机构的收缩极限。进一步地，触发件64的两端分别设有第一卡位641以及第二卡位642，较佳地，触发件64为铜丝或其他条状固体，触发件64的轴线方向与第一级丝杆21的轴线方向相平行。第一卡位641以及第二卡位642均为弯钩。进一步地，第一卡位641与第二限位开关63抵接，第二卡位642与第二极限位置对应。从而当第一级螺母31运动到第二极限位置时，第一级螺母31能与第二卡位642接触，进而拉动触发件64，使得位于触发件64的另一端的第一卡位641触发第二限位开关63，从而使得驱动组件70停止驱动第一级丝杆21转动，进而控制伸缩机构的伸出极限。进一步地，第一级螺母31设有限位孔311，触发件64穿设在限位孔311内，从而对触发件64进行限位，使得第一级螺母31到第二极限位置时必能触碰到触发件64的第二卡位642，以实现对伸缩机构的伸出极限的控制。

进一步地，除第n级丝杆外，每一级丝杆上均设有平面211，对应下一级丝杆设有限位件51，限位件51与平面211可滑动接触，具体地，平面211与限位件51的端面滑动接触，且平面211与限位件51的端面相平行，从而使得相邻的两个丝杆能相对滑动，而当相邻的两个丝杆欲相对转动时，限位件51会对平面211产生干涉，使得相邻的两个丝杆相卡紧，进而使得相邻的两个丝杆同步运动，避免了相邻的两个丝杆相对转动。具体地，参见图9-10，以二级伸缩机构为例，在图9实施例中，第一级丝杆21上设有平面211，较佳地，第一级丝杆21上设有相对的两个平面211。第二级丝杆22传穿设有限位件51。较佳地，第二级丝杆22穿设有相对的两个限位件51，两个限位件51分别与两个平面211可滑动接触，从而限制第一级丝杆21与第二级丝杆22的相对转动，并保证第一级丝杆21与第二级丝杆22同步转动。优选地，限位件51为螺丝，第二级丝杆22上沿垂直轴线方向开设有螺纹孔，限位件51穿设在螺纹孔内。

需要说明的是，实现相邻两级的所述丝杆能相对滑动且能同步转动的方式还有很多，不限于上述限位件51与平面211滑动接触的形式。具体地，在另一个实施例中，除第n级丝杆外，每一级丝杆上均固定有限位滑块，对应下一级丝杆的内壁沿轴向开设有滑槽，限位滑块可滑动地设置在滑槽内，限位滑块能在滑槽内滑动从而实现相邻两级的所述丝杆的相对滑动，而滑槽的槽壁对限位滑块的限位作用又能限制相邻两级的所述丝杆的相对转动，从而实现相邻两级的所述丝杆的同步转动。进一步地，也可以在每一级丝杆的外壁上沿轴向开设有滑槽，并在对应下一级丝杆的内壁上固定设置限位滑块，使限位滑块可滑动地设置在滑槽内，也能实现上述效果，在此不做赘述。

进一步地，每一级螺母均通过转接组件与下一级丝杆连接，具体地，转接组件包括连接套以及轴承。其中连接套的两端分别套设在当前级丝杆与下一级丝杆上。轴承设于每一级螺母和对应的连接套之间，从而使螺母与下一级丝杆能相对转动，进一步地，轴承与连接套过盈配合，轴承与所述螺母过盈配合，从而保证螺母与下一级丝杆在轴向上相固定，保证螺母能驱动下一级丝杆做往复直线运动。具体地，参见图3还是以二级伸缩机构为例对转接组件进行进一步说明，在图3实施例中，第一螺母通过第一级转接组件与第二级丝杆22可转动连接，其中，第一级转接组件包括第一级连接套41以及第一级轴承42，第一级连接套41的两端分别套设在第一级丝杆21与第二级丝杆22上。第一级轴承42的内圈与第一级连接套41固定连接，第一级轴承42的外圈与第一级螺母31固定连接，从而使第二级丝杆22能相对第一级螺母31转动，避免第一级螺母31被第二级丝杆22带动转动，同时保证第一级螺母31与第二级丝杠22在轴向上相固定，实现第一级螺母31驱动第二级丝杠沿轴向做伸缩运动。

进一步地，参见图5，连接套的内壁设有第一限位台阶411，第一限位台阶411与下一级丝杆抵接，连接套的外壁设有第二限位台阶412，第二限位台阶412与当前级螺母固定连接，从而使螺母能相对下一级丝杆转动的同时驱动下一级丝杆沿当前级丝杆的轴线滑动。较佳地，限位件51依次穿设在当前级连接套以及下一级丝杆上，从而使连接套与下一级丝杠相固定。具体地，继续参见图3，还是以二级伸缩机构为例，第一级连接套41的内壁设有第一限位台阶411，第一限位台阶411与第二级丝杆22抵接，从而限制第二级丝杆22与第一级连接套41的相对滑动。第一级连接套41的外壁设有第二限位台阶412，第二限位台阶412与第一级螺母31固定连接，从而限制第一级螺母31与第一级连接套41的相对滑动，进而保证第一级螺母31能相对第二级丝杆22转动的同时驱动第二级丝杆22沿第一级丝杆21的轴线滑动。

进一步地，除第N级伸缩管外，每一级伸缩管上均设有导向端盖，每一级导向端盖均可滑动地套设在下一级伸缩管外，从而通过级导向端盖的导向作用，使得相邻两级的伸缩管的相对滑动运动更为平稳顺畅。

参见图1，伸缩机构还包括外壳71，外壳71可滑动地套设在第一级伸缩管11外，并且驱动组件70安装在外壳71内。从而当伸缩机构处于完全收缩状态时，套管组件、传动组件、驱动组件70以及限位组件60均可收缩在外壳71内，减小了收缩机构的占用空间。进一步地，驱动组件70包括固定座、驱动件以及配速箱，驱动件通过固定座固定在外壳71内，驱动件的输出轴与配速箱的输入轴连接，第一级丝杆21与配速箱的输出轴连接。优选地，驱动件为伺服电机，从而通过控制驱动件的工作电流即可实现驱动组件70的输出扭矩，进而控制伸缩机构的伸缩速度。并且通过控制驱动件的正反转来实现伸缩机构的伸出或收缩。

进一步地，除第N级伸缩管外，每一级伸缩管以及外壳上均沿轴向设有导向槽(未图示)，每一级螺母上均设有凸起312，第一级螺母31的凸起312可滑动地嵌设在外壳71的导向槽内，从而避免第一级螺母31在与第一级丝杆21的传动过程中转动，进而避免了第一级伸缩管11在伸缩过程中转动。其余各级的螺母的凸起可滑动地嵌设在上一级伸缩管的导向槽内，从而避免其余各级的螺母以及伸缩管在伸缩过程中转动，例如第二级螺母的凸起可滑动地嵌设在与第一级伸缩管11上的导向槽内，由于第一级伸缩管11上的转动被限制，第二级螺母41的转动也相应地被第一级伸缩管11限制，进而避免了第二级伸缩管在伸缩过程中转动，以此类推，从而避免了了各级伸缩管在伸缩过程中转动。

进一地，第N级伸缩管上设有连接法兰81，连接法兰81用于连接待驱动部件，例如连接法兰81用于连接机械臂的夹爪。

进一步地，各级所述丝杆的螺距均相等，伸缩机构的伸缩速度与丝杆的螺距有关，通过使各级丝杠均采用相同的螺距，使得多级伸缩机构的伸缩速度呈倍数增加，例如一级伸缩机构的伸缩速度为10m/s，则三级伸缩机构的伸缩速度为30m/s。

进一步地，本申请还提供一种机械臂，机械臂包括如述任一实施例的伸缩机构。伸缩机构用于驱动机械臂进行伸缩操作。

上述机械臂的伸缩机构通过驱动组件70驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。进一步地，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是与第一级螺母31联动的，因此只需通过限位组件60控制第一级螺母31的第一极限位置以及第二极限位置即可对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限进行精确控制，而无需对每一级丝杆以及每一级级螺母进行限位，使得机械臂整体结构简单，易于控制。

进一步地，本申请还提供一种建筑机器人，该建筑机器人包括如上的机械臂。机械臂用于执行伸缩操作。

上述建筑机器人通过在机械臂设置伸缩机构，伸缩机构通过驱动组件70驱动依次套设的n级丝杆转动，并在每级丝杆上连接螺母，使得各级螺母能沿对应的丝杆的轴线方向做往复直线运动，又通过将各级螺母与对应级的伸缩管以及下一级的丝杆连接，从而使螺母带动对应级的伸缩管做同样的往复直线运动，进而实现了伸缩机构的多级伸缩。由于各级伸缩管是依次嵌套的，在初始状态时，伸缩机构体积小巧，长度较短，可以节省大量空间。当在伸出状态时，各级伸缩管被传动组件驱动而伸出，使得伸缩机构的长度大大增加，从而使伸缩机构能在节省大量空间的同时实现长距离的伸缩。进一步地，由于传动组件的后续各级的丝杆以及后续各级的螺母均是与第一级螺母31联动的，因此只需通过限位组件60控制第一级螺母31的第一极限位置以及第二极限位置即可对整个伸缩机构的伸出极限以及收缩极限进行精确控制，而无需对每一级丝杆以及每一级级螺母进行限位，使得机械臂整体结构简单，易于控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种伸缩机构，其特征在于，包括：

套管组件，所述套管组件包括N级由外到内依次嵌套的伸缩管，其中N≥2；

传动组件，所述传动组件穿设在所述套管组件内，所述传动组件包括n级由内到外依次套设的丝杆，其中n＝N，相邻两级的所述丝杆活动连接且能同步转动，每级所述丝杆均套接有螺母，每级所述螺母均固定连接对应一级的所述伸缩管，并且每级所述螺母驱动下一级所述丝杆；以及，

驱动组件，所述驱动组件与第一级所述丝杆驱动连接；以及，

连接套，所述连接套的两端分别套设在当前级所述丝杆与下一级所述丝杆上；

除第n级所述丝杆外，每一级所述丝杆上均设有平面，对应下一级的所述丝杆设有限位件，所述限位件的一端依次穿过所述连接套以及当前级的所述丝杆并与上一级所述丝杆的所述平面滑动接触。

2.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，除第n级所述丝杆外，每一级所述丝杆上均设有相对的两个所述平面，对应下一级的所述丝杆设有相对的两个所述限位件，并且所述限位件与所述平面一一对应接触。

3.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，所述伸缩机构还包括：

轴承，所述轴承设于每一级所述螺母和对应的所述连接套之间，且所述轴承与所述连接套过盈配合，所述轴承与所述螺母过盈配合。

4.根据权利要求3所述的伸缩机构，其特征在于，所述连接套的内壁设有第一限位台阶，所述第一限位台阶与下一级所述丝杆抵接，所述连接套的外壁设有第二限位台阶，所述第二限位台阶与当前级所述螺母固定连接。

5.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，还包括：

限位组件，所述限位组件包括用于限制第一级所述螺母的第一极限位置的第一限位开关，和用于限制第一级所述螺母的第二极限位置的第二限位开关，并且所述第一限位开关以及所述第二限位开关均与所述驱动组件电性连接。

6.根据权利要求5所述的伸缩机构，其特征在于，所述限位组件还包括：

安装座，所述安装座套设在第一级所述丝杆外，所述第一限位开关以及所述第二限位开关均设置在所述安装座上，当第一级所述螺母运动至所述第一极限位置时，所述第一限位开关被触发；以及，

触发件，所述触发件的两端分别设有第一卡位以及第二卡位，所述第一卡位与所述第二限位开关抵接，当第一级所述螺母运动至所述第二极限位置时，第一级所述螺母与所述第二卡位接触以使所述第一卡位触发所述第二限位开关。

7.根据权利要求6所述的伸缩机构，其特征在于，第一级所述螺母设有限位孔，所述触发件穿设在所述限位孔内。

8.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，除第N级所述伸缩管外，每一级所述伸缩管上均设有导向端盖，每一级所述导向端盖均可滑动地套设在下一级所述伸缩管外。

9.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，所述伸缩机构还包括外壳，所述第一级所述伸缩管可滑动地套设在所述外壳内，并且所述驱动组件安装在所述外壳内。

10.根据权利要求9所述的伸缩机构，其特征在于，除第N级所述伸缩管外，每一级所述伸缩管以及所述外壳上均沿轴向设有导向槽，每一级所述螺母上均设有凸起，第一级所述螺母的所述凸起可滑动地嵌设在所述外壳的所述导向槽内，其余各级的螺母的所述凸起可滑动地嵌设在上一级所述伸缩管的所述导向槽内。

11.根据权利要求9所述的伸缩机构，其特征在于，所述驱动组件包括固定座、驱动件以及配速箱，所述驱动件通过所述固定座固定在所述外壳内，所述驱动件的输出轴与所述配速箱的输入轴连接，所述第一级丝杆与所述配速箱的输出轴连接。

12.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，第N级所述伸缩管远离驱动组件的一端设有连接法兰，所述连接法兰用于连接待驱动部件。

13.根据权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，各级所述丝杆的螺距均相等。

14.一种机械臂，其特征在于，包括如上权利要求1-12任一项所述的伸缩机构。

15.一种建筑机器人，其特征在于，包括如上权利要求14所述的机械臂。

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