CN113501390A - 卷线装置和机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷线装置和机器人系统，该卷线装置包括骨架组件、电机组件、卷线筒组件和过线机构，电机组件包括电机和主动轮，电机适于驱动主动轮转动，卷线筒组件包括第一从动轮和卷线筒，第一从动轮与卷线筒同轴设置，第一从动轮与卷线筒固定连接，卷线筒适于卷收线缆，主动轮适于带动第一从动轮转动，第一从动轮适于带动卷线筒转动，过线机构包括第二从动轮、丝杠和过线器，过线器适于线缆穿过，第二从动轮与丝杠固定连接，过线器与丝杠转动连接，过线器适于相对于丝杠转动，并适于随着丝杠沿着丝杠的轴线方向直线运动。本发明提供的卷线装置和机器人系统，实现对线缆的自动化卷收和卷放，自动化程度高。

Description

卷线装置和机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种卷线装置和机器人系统。

背景技术

机器人，由于可以代替人力承担危险、辛苦的工作，在以人为本的当今社会具有广阔的应用前景。机器人往往需要连接线缆以供电和通信，现有技术中，机器人线缆往往需要操作人员手动摇转卷线筒实现收放，自动化程度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷线装置，实现缆线的自动收放，自动化程度高。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种卷线装置，用于通过线缆连接机器人，包括骨架组件、电机组件、卷线筒组件和过线机构，电机组件、卷线筒组件和过线机构均安装于骨架组件，电机组件包括电机和主动轮，电机适于驱动主动轮转动，卷线筒组件包括第一从动轮和卷线筒，第一从动轮与卷线筒同轴设置，第一从动轮与卷线筒固定连接，卷线筒适于卷收线缆，主动轮适于带动第一从动轮转动，第一从动轮适于带动卷线筒转动，过线机构包括第二从动轮、丝杠和过线器，过线器适于线缆穿过，第二从动轮与丝杠固定连接，过线器与丝杠转动连接，过线器适于相对于丝杠转动，并适于随着丝杠沿着丝杠的轴线方向直线运动。

较佳地，丝杠为回转丝杠，过线器适于随着丝杠沿着丝杠的轴线方向直线往复运动。

较佳地，卷线筒适于卷收多层线缆，卷线筒卷收或者卷放线缆的动作与过线器沿着丝杠的轴线方向直线往复运动的动作相匹配，过线器沿着丝杠的轴线方向完成一直线往复运动，卷线筒对应完成两层线缆的卷收或者卷放动作。

较佳地，过线机构还包括两横向夹线滚轮和两纵向夹线滚轮，过线器上设置有穿线孔，穿线孔适于线缆穿过，两横向夹线滚轮相对设置于穿线孔外端的上下两侧，两纵向夹线滚轮相对设置于穿线孔内端的左右两侧，横向夹线滚轮沿着水平方向设置，纵向夹线滚轮沿着竖直方向设置，横向夹线滚轮和纵向夹线滚轮均适于夹紧线缆。

较佳地，过线机构还包括四组弹簧，两组弹簧分别设置于两横向夹线滚轮与过线器之间，另外两组弹簧分别设置于两纵向夹线滚轮与过线器之间，横向夹线滚轮和纵向夹线滚轮均适于在弹簧的弹力作用下夹紧线缆。

较佳地，横向夹线滚轮和纵向夹线滚轮均适于在弹簧的弹力作用下夹紧线缆，在施加在线缆上的拉力超过预定拉力时，线缆从过线机构拉出。

较佳地，卷线装置还包括控制器，控制器与电机电性相连，控制器适于控制电机的转动，以控制卷线筒卷收或者卷放线缆。

较佳地，过线机构还包括压力传感器，压力传感器适于感应线缆施加给压力传感器的压力，压力传感器与控制器电性连接，压力传感器适于将压力信号传递给控制器，控制器适于在压力低于设定最低压力值时控制卷线筒卷收线缆，并适于在压力高于设定最高压力值时控制卷线筒卷放线缆。

较佳地，卷线装置还包括光电编码器、定位模块、通信模块和输入模块，光电编码器、定位模块、通信模块和输入模块均与控制器电性相连，光电编码器适于探测电机转动的圈数及方向以形成线缆卷收信息，并适于将线缆卷收信息传递给控制器，定位模块适于获取卷线装置的位置信息，并适于将卷线装置的位置信息传递给控制器，通信模块适于与机器人通信以获取机器人的位置信息，并适于将机器人的位置信息传递给控制器，输入模块适于输入机器人的目标位置信息，控制器适于根据卷线装置的位置信息、机器人的位置信息、线缆卷收信息以及机器人的目标位置信息控制卷线筒卷收或者卷放线缆。

本发明还提供一种机器人系统，包括机器人、线缆和本发明提供的卷线装置，线缆与机器人连接，卷线装置适于卷收线缆。

本发明提供的卷线装置和机器人系统，电机同时带动卷线筒和第二从动轮转动，第二从动轮带动过线器直线运动，过线器与卷线筒之间相互配合，实现对线缆的自动化卷收和卷放，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的卷线装置的立体结构示意图。

图2为图1中卷线装置的部分立体结构示意图。

图3为图1中骨架组件的立体结构示意图。

图4为图1中电机组件的立体结构示意图。

图5为图1中卷线筒组件的立体结构示意图。

图6为图1中过线机构的立体结构示意图。

图7为图6中过线器的左视图。

图8为图6中过线器的正视图。

图9为图6中过线器的后视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参图1-图2，本发明实施例提供一种卷线装置，用于通过线缆(图未示)连接机器人(图未示)。卷线装置包括骨架组件10、电机组件30、卷线筒组件50和过线机构70，该电机组件30、该卷线筒组件50和该过线机构70均安装于该骨架组件10。

可以理解，该机器人可以为行走机器人或者水下机器人。

如图2所示，该电机组件30包括电机31和主动轮33，该电机31适于驱动该主动轮33转动。该卷线筒组件50包括第一从动轮51和卷线筒53，该第一从动轮51与该卷线筒53同轴设置，该第一从动轮51与该卷线筒53固定连接，该卷线筒53适于卷收线缆，该主动轮33适于带动该第一从动轮51转动，该第一从动轮51适于带动该卷线筒53转动。该过线机构70包括第二从动轮71、丝杠77和过线器79，该过线器79适于线缆穿过，该第二从动轮71与该丝杠77固定连接，该过线器79与该丝杠77转动连接，该过线器79适于相对于该丝杠77转动，并适于随着该丝杠77沿着该丝杠77的轴线方向直线运动。

请参图3，本发明较佳实施例中，该骨架组件10还包括滚轮15，该滚轮15设置于该骨架组件10的底部，该滚轮15适于通过滚动带动该骨架组件10运动。

本发明较佳实施例中，该骨架组件10的底部呈矩形，该滚轮15的数量为四个，四个该滚轮15分别设置于该骨架组件10的底部的四角。

请参图4，本发明较佳实施例中，该电机31固定设置于该骨架组件10，该主动轮33与该电机31的转轴固定连接，该主动轮33适于随着该转轴转动。

请再参图3，本发明较佳实施例中，该骨架组件10包括相对设置的左轴承座11和右轴承座13，该卷线筒组件50的两端分别与该左轴承座11和该右轴承座13转动连接。

请参图5，本发明较佳实施例中，该卷线筒组件50还包括链条52，该主动轮33和该第一从动轮51均为链轮，该链条52套设于主动轮33和该第一从动轮51，该主动轮33适于通过该链条52带动该第一从动轮51转动。

本发明较佳实施例中，该卷线筒53适于卷收多层线缆。

请再参图3，本发明较佳实施例中，该骨架组件10还包括丝杠轴承座17，该丝杠77的一端与该丝杠轴承座17转动连接，另一端与该骨架组件10固定连接。

请参图6，本发明较佳实施例中，该丝杠77为回转丝杠，该过线器79适于随着该丝杠77沿着该丝杠77的轴线方向直线往复运动。

本发明较佳实施例中，该卷线筒53卷收或者卷放线缆的动作与该过线器79沿着该丝杠77的轴线方向直线往复运动的动作相匹配，该过线器79沿着该丝杠77的轴线方向完成一直线往复运动，该卷线筒53对应完成两层线缆的卷收或者卷放动作。

可以理解，该卷线筒53卷收或者卷放线缆的动作与该过线器79沿着该丝杠77的轴线方向直线往复运动的动作相匹配，是的线缆在收放过程中始终处于绷紧状态，避免线缆相互缠绕，保证了线缆收放过程的顺利进行。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括主动齿轮72和从动齿轮73，该主动齿轮72与该第一从动轮51同轴设置，该主动齿轮72与该第一从动轮51固定连接，该主动齿轮72与该第一从动轮51同步转动，该主动齿轮72与该从动齿轮73之间齿轮配合，该主动齿轮72适于带动该从动齿轮73转动。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括中继转动轮74，该中继转动轮74与该从动齿轮73同轴设置，该中继转动轮74与该从动齿轮73固定连接，该中继转动轮74与该从动齿轮73同步转动，该中继转动轮74适于带动该第二从动轮71转动。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括皮带75，该中继转动轮74和该第二从动轮71均为皮带轮，该皮带75套设于该中继转动轮74和该第二从动轮71，该中继转动轮74适于通过该皮带75带动该第二从动轮71转动。

请在参图3，本发明较佳实施例中，该主动齿轮72、该从动齿轮73和该中继转动轮74均与该左轴承座11转动连接。

请参图7-图9，本发明较佳实施例中，该过线器79上设有丝杠孔79a，该丝杠孔79a适于容纳该丝杠77。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括导向轴78，该导向轴78的两端分别与该骨架组件10固定连接，该过线器79上设置有导向孔79b，该导向孔79b套设于该导向轴78，该过线器79适于沿着该导向轴78滑动。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括两横向夹线滚轮81和两纵向夹线滚轮83，该过线器79上设置有穿线孔79c，该穿线孔79c适于线缆穿过，两该横向夹线滚轮81相对设置于该穿线孔79c外端的上下两侧，两该纵向夹线滚轮83相对设置于该穿线孔79c内端的左右两侧，该横向夹线滚轮81沿着水平方向设置，该纵向夹线滚轮83沿着竖直方向设置，该横向夹线滚轮81和该纵向夹线滚轮83均适于夹紧线缆。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括四组弹簧(图未示)，两组该弹簧分别设置于两该横向夹线滚轮81与该过线器79之间，另外两组该弹簧分别设置于两纵向夹线滚轮83与该过线器79之间，该横向夹线滚轮81和该纵向夹线滚轮83均适于在该弹簧的弹力作用下夹紧线缆。

本发明较佳实施例中，该横向夹线滚轮81和该纵向夹线滚轮83均适于在该弹簧的弹力作用下夹紧线缆，在施加在线缆上的拉力超过预定拉力时，线缆从该过线机构70拉出。

可以理解，由于该横向夹线滚轮81和该纵向夹线滚轮83均适于在该弹簧的弹力作用下夹紧线缆，在施加在线缆上的拉力超过预定拉力时，线缆从该过线机构70拉出，一方面使得线缆处于绷紧状态，避免缠绕；另一方面，线缆可以随机器人的运动而卷放，提高了自动化程度。

本发明较佳实施例中，卷线装置还包括控制器(图未示)，该控制器与该电机31电性相连，该控制器适于控制该电机31的转动，以控制该卷线筒53卷收或者卷放线缆。

本发明较佳实施例中，该过线机构70还包括压力传感器(图未示)，该压力传感器适于感应线缆施加给该压力传感器的压力，该压力传感器与该控制器电性连接，该压力传感器适于将压力信号传递给该控制器，该控制器适于在该压力低于设定最低压力值时控制该卷线筒53卷收线缆，并适于在该压力高于设定最高压力值时控制该卷线筒53卷放线缆。

可以理解，设置压力传感器(图未示)，该控制器适于在该压力低于设定最低压力值时控制该卷线筒53卷收线缆，并适于在该压力高于设定最高压力值时控制该卷线筒53卷放线缆，在机器人远离卷线装置时，线缆随着机器人的运动自动卷放；在机器人取近卷线装置时，线缆随着机器人的运动自动卷收，提高了卷线装置的自动化程度。

本发明较佳实施例中，设置于下侧的该横向夹线滚轮81设置有该压力传感器。

本发明较佳实施例中，卷线装置还包括光电编码器(图未示)，该光电编码器与该控制器电性相连，该光电编码器适于探测该电机转动的圈数及方向以形成线缆卷收信息，并适于将线缆卷收信息传递给该控制器。

本发明较佳实施例中，卷线装置还包括定位模块(图未示)、通信模块(图未示)和输入模块(图未示)，该定位模块、该通信模块和该输入模块均与该控制器电性相连，该定位模块适于获取卷线装置的位置信息，并适于将卷线装置的位置信息传递给该控制器，该通信模块适于与该机器人通信以获取该机器人的位置信息，并适于将该机器人的位置信息传递给该控制器，该输入模块适于输入该机器人的目标位置信息，该控制器适于根据卷线装置的位置信息、该机器人的位置信息、线缆卷收信息以及该机器人的目标位置信息控制该卷线筒53卷收或者卷放线缆。

可以理解，该控制器适于根据卷线装置的位置信息、该机器人的位置信息、线缆卷收信息以及该机器人的目标位置信息控制该卷线筒53卷收或者卷放线缆，在机器人远离卷线装置时，线缆随着机器人的运动自动卷放；在机器人取近卷线装置时，线缆随着机器人的运动自动卷收，提高了卷线装置的自动化程度。

本发明较佳实施例中，该通信模块适于通过线缆与该机器人通信。

本发明较佳实施例中，该输入模块包括输入装置，该输入装置适于输入卷线装置的实时控制信息。

本发明较佳实施例中，该输入装置为触控屏或者遥控器或者按键。

本发明实施例还提供一种机器人系统，包括机器人(图未示)、线缆(图未示)和本发明实施例提供的卷线装置，线缆与该机器人连接，卷线装置适于卷收线缆。

本发明提供的卷线装置和机器人系统，电机同时带动卷线筒和第二从动轮转动，第二从动轮带动过线器直线运动，过线器与卷线筒之间相互配合，实现对线缆的自动化卷收和卷放，自动化程度高。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷线装置，用于通过线缆连接机器人，其特征在于，包括骨架组件(10)、电机组件(30)、卷线筒组件(50)和过线机构(70)，所述电机组件(30)、所述卷线筒组件(50)和所述过线机构(70)均安装于所述骨架组件(10)，所述电机组件(30)包括电机(31)和主动轮(33)，所述电机(31)适于驱动所述主动轮(33)转动，所述卷线筒组件(50)包括第一从动轮(51)和卷线筒(53)，所述第一从动轮(51)与所述卷线筒(53)同轴设置，所述第一从动轮(51)与所述卷线筒(53)固定连接，所述卷线筒(53)适于卷收所述线缆，所述主动轮(33)适于带动所述第一从动轮(51)转动，所述第一从动轮(51)适于带动所述卷线筒(53)转动，所述过线机构(70)包括第二从动轮(71)、丝杠(77)和过线器(79)，所述过线器(79)适于所述线缆穿过，所述第二从动轮(71)与所述丝杠(77)固定连接，所述过线器(79)与所述丝杠(77)转动连接，所述过线器(79)适于相对于所述丝杠(77)转动，并适于随着所述丝杠(77)沿着所述丝杠(77)的轴线方向直线运动。

2.如权利要求1所述的卷线装置，其特征在于，所述丝杠(77)为回转丝杠，所述过线器(79)适于随着所述丝杠(77)沿着所述丝杠(77)的轴线方向直线往复运动。

3.如权利要求2所述的卷线装置，其特征在于，所述卷线筒(53)适于卷收多层所述线缆，所述卷线筒(53)卷收或者卷放所述线缆的动作与所述过线器(79)沿着所述丝杠(77)的轴线方向直线往复运动的动作相匹配，所述过线器(79)沿着所述丝杠(77)的轴线方向完成一直线往复运动，所述卷线筒(53)对应完成两层线缆的卷收或者卷放动作。

4.如权利要求1所述的卷线装置，其特征在于，所述过线机构(70)还包括两横向夹线滚轮(81)和两纵向夹线滚轮(83)，所述过线器(79)上设置有穿线孔(79c)，所述穿线孔(79c)适于所述线缆穿过，两所述横向夹线滚轮(81)相对设置于所述穿线孔(79c)外端的上下两侧，两所述纵向夹线滚轮(83)相对设置于所述穿线孔(79c)内端的左右两侧，所述横向夹线滚轮(81)沿着水平方向设置，所述纵向夹线滚轮(83)沿着竖直方向设置，所述横向夹线滚轮(81)和所述纵向夹线滚轮(83)均适于夹紧所述线缆。

5.如权利要求4所述的卷线装置，其特征在于，所述过线机构(70)还包括四组弹簧，两组所述弹簧分别设置于两所述横向夹线滚轮(81)与所述过线器(79)之间，另外两组所述弹簧分别设置于两纵向夹线滚轮(83)与所述过线器(79)之间，所述横向夹线滚轮(81)和所述纵向夹线滚轮(83)均适于在所述弹簧的弹力作用下夹紧所述线缆。

6.如权利要求5所述的卷线装置，其特征在于，所述横向夹线滚轮(81)和所述纵向夹线滚轮(83)均适于在所述弹簧的弹力作用下夹紧所述线缆，在施加在所述线缆上的拉力超过预定拉力时，所述线缆从所述过线机构(70)拉出。

7.如权利要求1所述的卷线装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述电机(31)电性相连，所述控制器适于控制所述电机(31)的转动，以控制所述卷线筒(53)卷收或者卷放所述线缆。

8.如权利要求7所述的卷线装置，其特征在于，所述过线机构(70)还包括压力传感器，所述压力传感器适于感应所述线缆施加给所述压力传感器的压力，所述压力传感器与所述控制器电性连接，所述压力传感器适于将压力信号传递给所述控制器，所述控制器适于在所述压力低于设定最低压力值时控制所述卷线筒(53)卷收所述线缆，并适于在所述压力高于设定最高压力值时控制所述卷线筒(53)卷放所述线缆。

9.如权利要求7所述的卷线装置，其特征在于，还包括光电编码器、定位模块、通信模块和输入模块，所述光电编码器、所述定位模块、所述通信模块和所述输入模块均与所述控制器电性相连，所述光电编码器适于探测所述电机转动的圈数及方向以形成线缆卷收信息，并适于将所述线缆卷收信息传递给所述控制器，所述定位模块适于获取所述卷线装置的位置信息，并适于将所述卷线装置的位置信息传递给所述控制器，所述通信模块适于与所述机器人通信以获取所述机器人的位置信息，并适于将所述机器人的位置信息传递给所述控制器，所述输入模块适于输入所述机器人的目标位置信息，所述控制器适于根据所述卷线装置的位置信息、所述机器人的位置信息、所述线缆卷收信息以及所述机器人的目标位置信息控制所述卷线筒(53)卷收或者卷放所述线缆。

10.一种机器人系统，其特征在于，包括机器人、线缆和权利要求1-9任一项所述的卷线装置，所述线缆与所述机器人连接，所述卷线装置适于卷收所述线缆。

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