CN113374226B - 一种调平装置和整平机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑机械领域，公开一种调平装置和整平机器人。其中调平装置包括动平台；以及至少三个直线驱动组件，与动平台连接；每个直线驱动组件均包括直线驱动机构，其输出端能够沿竖直方向移动；以及直线位移件，一端与直线驱动机构的输出端万向铰接，另一端与动平台的上表面万向铰接，且直线位移件与动平台的连接点不在同一直线上；直线驱动机构能够驱动直线位移件升降以调整动平台的水平度。本发明提供的调平装置能够实现连续高精度的调节动平台的水平度，动平台可调节水平度的范围更大。

Description

一种调平装置和整平机器人

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种调平装置和整平机器人。

背景技术

在机器人领域中，设于机器人的末端上的执行装置在很多情况下需要保持姿态的水平度，以保证作业的精确度。现有的调平装置一般利用电动推杆或液压缸与多连杆框架配合的形式，驱动动平台摆动，从而达到调平的目的。这种结构通常分为两个坐标方向上的调整，难以实现连续高精度的调平，以及调平的范围较小。

如何使得调平装置调节实现连续高精度的调平，调节范围更大，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于：

提供一种调平装置和整平机器人，能够实现连续高精度的调节动平台的水平度，动平台可调节水平度的范围更大。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种调平装置，包括：

动平台；以及

至少三个直线驱动组件，与所述动平台连接；

每个所述直线驱动组件均包括：

直线驱动机构，其输出端能够沿竖直方向移动；以及

直线位移件，一端与所述直线驱动机构的输出端万向铰接，另一端与所述动平台的上表面万向铰接，且所述直线位移件与所述动平台的连接点不在同一直线上；所述直线驱动机构能够驱动所述直线位移件升降以调整所述动平台的水平度。

作为优选的方案，三个所述直线驱动组件能够同步驱动所述动平台上升或下降。

作为优选的方案，所述动平台上设有水平探测器，用于检测所述动平台的水平度，所述直线驱动组件根据检测结果调整所述动平台的水平度。

作为优选的方案，所述水平探测器包括：

加速度计，用于测量所述动平台的法线矢量与重力加速度方向矢量的夹角。

作为优选的方案，所述直线驱动机构包括：

动力单元，用于输出驱动所述直线位移件升降的动力；以及

传动单元，与所述动力单元的输出端连接，用于向所述直线位移件传递动力。

作为优选的方案，所述动力单元包括旋转电机，所述传动单元包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺纹连接的丝杆和滑套，所述丝杆和所述滑套中的一个与所述旋转电机的输出端传动连接，另一个与所述直线位移件连接。

作为优选的方案，所述直线位移件包括：

连接杆，所述连接杆的端部设有万向节或球面连接件，所述动平台和所述直线驱动机构的输出端分别通过所述万向节或所述球面连接件与所述连接杆的端部一一对应万向铰接。

作为优选的方案，所述球面连接件包括：

第一端，与所述连接杆的一端连接；以及

第二端，与所述动平台的上表面连接，所述第一端与所述第二端通过球面副连接。

作为优选的方案，所述动平台设置为圆盘结构，各个所述直线位移件与所述动平台的连接点沿所述动平台的圆周方向均匀分布。

还提供一种整平机器人，包括：

机器人本体；

上述的调平装置，安装于所述机器人本体上，所述直线驱动机构与所述机器人本体连接；以及

整平装置，所述整平装置安装于所述动平台上，用于整平待整平平面。

本发明的有益效果为：

本发明提供的调平装置包括动平台和至少三个直线驱动组件，其中动平台用于安装执行装置，每个直线驱动组件均包括直线驱动机构和直线位移件，直线位移件的两端分别与直线驱动机构的输出端以及动平台的上表面万向铰接。当需要调整动平台的水平度时，至少一个直线驱动机构驱动与其连接的直线位移件升降，从而调整动平台的水平度，调整迅速而精确，能够实现连续高精度的调平；由于直线位移件能够相对直线驱动机构绕任意方向转动，在此基础上动平台也能够相对直线位移件绕任意方向转动，使得直线驱动机构的输出端与动平台和直线位移件的连接点之间的直线距离和方向可调，动平台的水平度可调节范围更大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的调平装置的示意图；

图2是本发明实施例一提供的调平装置的正视图；

图3是图2中A区域的示意图；

图4是本发明实施例二提供的整平机器人的局部示意图。

图中：

1、动平台；

21、直线驱动机构；211、旋转电机；212、滚珠丝杠；22、连接杆；23、万向节；231、第一节；232、第二节；233、铰接块；24、球面连接件；241、第一端；242、第二端；

3、加速度计；

4、连接座；

5、夹持装置；

6、整平装置。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。

实施例一

如图1-图3所示，本实施例提供一种调平装置，用于调整与其连接的执行装置的水平度，包括动平台1，以及三个直线驱动组件。每个直线驱动组件均包括直线驱动机构21和直线位移件，直线驱动机构21的输出端能够沿竖直方向移动，直线位移件的一端与直线驱动机构21的输出端万向铰接，另一端与动平台1的上表面万向铰接，动平台1悬挂于直线位移件的下方，无需另设支撑机构，使得动平台1的灵活度更大、整体结构更加紧凑。进一步地，三个直线位移件与动平台1的连接点不在同一直线上，执行装置安装于动平台1上，基于三个不在同一直线上的点确定一个平面的原理，当执行装置和动平台1的水平度需要调整时，至少一个直线驱动机构21驱动与其连接的直线位移件升降，从而调整动平台1和执行装置的水平度，调整迅速而精确，能够实现连续高精度的调平；又因为直线位移件能够相对直线驱动机构21绕任意方向转动，在此基础上动平台1也能够相对直线位移件绕任意方向转动，使得直线驱动机构21的输出端与动平台1和直线位移件的连接点之间的直线距离和方向可调，动平台1的水平度可调节范围更大。

进一步地，三个直线驱动机构21也能够共同驱动动平台1升降，以调整动平台1的高度，不必另设用于驱动执行装置及动平台1升降的升降装置，使得整体结构更加紧凑轻便。优选地，三个直线驱动机构21能够在电子控制或者同步轮等机械传动结构的控制下，同步驱动动平台1升降，在不影响动平台1的水平度的情况下，驱动动平台1升降。

优选地，动平台1设置为圆盘结构，三个直线位移件与动平台1的连接点沿动平台1的圆周方向均匀分布。

可选地，调平装置也可以包括三个以上直线驱动组件，多个直线驱动组件沿动平台1的圆周方向均匀分布，共同驱动动平台1升降及摆动。

进一步地，动平台1上设有水平探测器，用于检测动平台1的水平度，各个直线驱动机构21根据水平探测器测得的水平度与设定水平度的差异，驱动各自对应的直线位移件上升或下降相应的高度，以此调整动平台1的水平度，直至水平探测器测得的水平度回到设定范围内。

在本实施例中，水平探测器采用加速度计3，加速度计3通过测量重力加速度的矢量方向与动平台1的法线矢量之间的夹角大小和方向，即能得到动平台1的实时水平度偏离设定水平度的大小和方向。在本发明的其它实施例中，水平探测器也可以采用水平仪等其它能够测量水平度而不受调平装置下方的障碍物影响的检测部件。

进一步地，直线驱动机构21包括动力单元和传动单元，其中动力单元用于输出驱动直线位移件的动力，传动单元与动力单元的输出端连接，用于向直线位移件传递动力。具体而言，动力单元包括旋转电机211，传动单元包括滚珠丝杠212，滚珠丝杠212包括螺纹连接的丝杆和滑套，丝杆与旋转电机211的输出端传动连接，滑套与直线位移件连接。当旋转电机211驱动丝杆转动时，直线位移件随滑套沿丝杆的延伸方向上升或下降。当然，旋转电机211的输出端也可以与滑套连接，而直线位移件与丝杆连接。

可选地，动力单元也可以采用电推缸等其它直线驱动件，而传动单元采用能够在直线驱动件输出动力的方向上沿直线运动的杆件。

进一步地，直线位移件包括连接杆22，连接杆22的上端设有万向节23，滑套通过万向节23与连接杆22的端部万向铰接。具体而言，如图3所示，万向节23包括第一节231、第二节232和铰接块233，其中第一节231与滑套转动连接，能够绕丝杆的延伸方向转动，而第二节232套设于连接杆22的上端，能够绕连接杆22的轴线方向转动，铰接块233分别与第一节231和第二节232铰接，第一节231相对铰接块233绕第一轴线转动，第二节232相对铰接块233绕第二轴线转动，第一轴线垂直于第一节231的延伸方向，即垂直于丝杠的延伸方向，第二轴线垂直于第二节232的延伸方向，即垂直于连接杆22的延伸方向，第一轴线与第二轴线相互垂直，因此连接杆22可以相对滑套绕任意方向上的轴线转动。

更进一步地，连接杆22的下端设有球面连接件24，动平台1通过球面连接件24与连接杆22的下端万向铰接。具体而言，球面连接件24包括第一端241和第二端242，其中第一端241与连接杆22的一端连接，第二端242与动平台1的上表面连接，第一端241与第二端242通过球面副连接，动平台1可以相对连接杆22绕任意方向上的轴线转动。

在本发明的其它实施例中，连接杆22的两端可以均设有万向节23，动平台1和滑套分别通过设于连接杆22两端的万向节23与连接杆22连接；或者连接杆22的两端可以均设有球面连接件24，动平台1和滑套分别通过设于连接杆22两端的球面连接件24与连接杆22连接；又或者，连接杆22的上端设有球面连接件24，而下端设有万向节23，滑套通过球面连接件24与连接杆22的上端连接，而动平台1通过万向节23与连接杆22的下端连接。

实施例二

如图4所示，本实施例提供一种整平机器人，用于整平地面或其它平面上的混凝土等浆料，包括机器人本体，机器人本体上安装有实施例一提供的调平装置，调平装置的动平台1的下表面安装有整平装置6，整平装置6能够抵接并整平地面或其它平面上的混凝土。

进一步地，调平装置还包括连接座4，各个直线驱动机构21均安装于连接座4上，机器人本体包括夹持装置5，夹持装置5与连接座4连接，即调平装置通过连接座4与机器人本体上的夹持装置5连接。

进一步地，整平机器人还包括控制装置，控制装置与三个旋转电机211和加速度计3均电连接，控制装置可以是集中式或分布式的控制器，比如，可以是一个单独的单片机，如STM32单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制与其电连接的三个旋转电机211和加速度计3实现其功能，加速度计3将其测得的重力加速度的方向矢量与动平台1的法线矢量之间的夹角转换为电信号回传至控制装置，控制装置对电信号进行处理后，分别对三个旋转电机211发出相应的控制信号，三个旋转电机211共同驱动动平台1摆动，以此实现对动平台1的水平度的自动调节，调平的效率和精度更高。值得一提的是，控制装置也可以接收高度调节指令，并对三个旋转电机211发出相应的控制信号，使得三个旋转电机211同步驱动动平台1升降以调整动平台1的高度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种调平装置，其特征在于，包括：

连接座(4)；

动平台(1)，设于所述连接座(4)下方；以及

至少三个直线驱动组件，与所述动平台(1)连接；

每个所述直线驱动组件均包括：

直线驱动机构(21)，其输出端能够沿竖直方向移动，所述直线驱动机构(21)均安装于所述连接座(4)上；以及

直线位移件，一端与所述直线驱动机构(21)的输出端万向铰接，另一端与所述动平台(1)的上表面万向铰接，且所述直线位移件与所述动平台(1)的连接点不在同一直线上；所述直线驱动机构(21)能够驱动所述直线位移件升降以调整所述动平台(1)的水平度。

2.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，三个所述直线驱动组件能够同步驱动所述动平台(1)上升或下降。

3.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述动平台(1)上设有水平探测器，用于检测所述动平台(1)的水平度，所述直线驱动组件根据检测结果调整所述动平台(1)的水平度。

4.根据权利要求3所述的调平装置，其特征在于，所述水平探测器包括：

加速度计(3)，用于测量所述动平台(1)的法线矢量与重力加速度方向矢量的夹角。

5.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述直线驱动机构(21)包括：

动力单元，用于输出驱动所述直线位移件升降的动力；以及

传动单元，与所述动力单元的输出端连接，用于向所述直线位移件传递动力。

6.根据权利要求5所述的调平装置，其特征在于，所述动力单元包括旋转电机(211)，所述传动单元包括滚珠丝杠(212)，所述滚珠丝杠(212)包括螺纹连接的丝杆和滑套，所述丝杆和所述滑套中的一个与所述旋转电机(211)的输出端传动连接，另一个与所述直线位移件连接。

7.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述直线位移件包括：

连接杆(22)，所述连接杆(22)的端部设有万向节(23)或球面连接件(24)，所述动平台(1)和所述直线驱动机构(21)的输出端分别通过所述万向节(23)或所述球面连接件(24)与所述连接杆(22)的端部一一对应万向铰接。

8.根据权利要求7所述的调平装置，其特征在于，所述球面连接件(24)包括：

第一端(241)，与所述连接杆(22)的一端连接；以及

第二端(242)，与所述动平台(1)的上表面连接，所述第一端(241)与所述第二端(242)通过球面副连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的调平装置，其特征在于，所述动平台(1)设置为圆盘结构，各个所述直线位移件与所述动平台(1)的连接点沿所述动平台(1)的圆周方向均匀分布。

10.一种整平机器人，其特征在于，包括：

机器人本体；

权利要求1-9任一项所述的调平装置，安装于所述机器人本体上，所述直线驱动机构(21)与所述机器人本体连接；以及

整平装置(6)，所述整平装置(6)安装于所述动平台(1)上，用于整平待整平平面。

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