CN113666298B - 一种省力大行程四级抬升装置及其抬升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种省力大行程四级抬升装置及其抬升方法，抬升装置包括底盘、抬升机械臂和抬升机构，第一底臂的一端与底盘连接，另一端设有第一恒力弹簧，第一恒力弹簧与第二抬升臂的底部连接，第二抬升臂的顶部设有第二恒力弹簧，第二恒力弹簧与第三抬升臂的底部连接，第三抬升臂的顶部通过第三恒力弹簧与第四抬升臂的底部转动连接，第四抬升臂的顶部设有挂钩；抬升机构包括抬升气缸、牵引绳、定滑轮和动滑轮，抬升气缸与底盘连接，定滑轮固定于底盘，动滑轮固定于第二抬升臂的底部，动滑轮和抬升气缸的伸缩杆的水平高度均高于定滑轮的水平高度，抬升气缸的伸缩杆与牵引绳的一端连接，牵引绳的另一端依次经过定滑轮和动滑轮并与底盘连接。

Description

一种省力大行程四级抬升装置及其抬升方法

技术领域

本发明涉及机器人抬升技术领域，特别涉及一种省力大行程四级抬升装置及其抬升方法。

背景技术

可移动机器人在完成各项任务时，经常需要用到抬升功能，通过勾住某些悬挂支撑抬升自身整体离开地面，进而达到运输货物或避障等功能。普通单级抬升，抬升行程较短，若想达到长行程需要将整个机构做得十分庞大，且需要加装能够抬升自身整体重量的驱动装置，既浪费机器人本体空间，又不够经济。

目前市场上很少见到类似功能的装置，若想要在机器人上加装一个占用空间较小且抬升行程较长的滑轨，最贴合需求的成品件也只是双滑轨机构，伸出长度只有不到滑轨自身长度的两倍。且双滑轨形状较为复杂，制造困难，结构也不适用于镂空减重，并不适用于对质量要求较为严格的场合，使用范围十分有限。

本发明为了解决这一问题，创新性地提出了一种大行程四级抬升底盘，整个抬升装置可以实现机器人本体上加装的滑轨长度的三倍以上的伸长距离并保持稳定，且若要进行抬升动作只需施加机器人重量的一半。整个装置设计新颖，结构巧妙，具有很好的应用前景

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种省力大行程四级抬升装置，伸长距离长且稳定，抬升机器人时施加的力仅需机器人重量的一半，十分省力，设计新颖，结构巧妙，具有很好的应用前景。

本发明的另一目的为，提供一种上述省力大行程四级抬升装置的抬升方法。

本发明的技术方案为：一种省力大行程四级抬升装置，包括底盘、抬升机械臂和抬升机构，所述抬升机械臂包括第一底臂、第二抬升臂、第三抬升臂、第四抬升臂、第一恒力弹簧、第二恒力弹簧和第三恒力弹簧，所述第一底臂的一端与底盘连接，另一端设有第一恒力弹簧，第一恒力弹簧与第二抬升臂的底部连接，第二抬升臂可收容至第一底臂内，第二抬升臂的顶部设有第二恒力弹簧，第二恒力弹簧与第三抬升臂的底部连接，第三抬升臂可收容至第二抬升臂内，第三抬升臂的顶部通过第三恒力弹簧与第四抬升臂的底部转动连接，第四抬升臂的顶部设有挂钩；

所述抬升机构包括抬升气缸、牵引绳、定滑轮和动滑轮，抬升气缸与底盘连接，抬升气缸位于第一底臂的一侧，定滑轮固定于底盘，动滑轮固定于第二抬升臂的底部，动滑轮和抬升气缸的伸缩杆的水平高度均高于定滑轮的水平高度，抬升气缸的伸缩杆与牵引绳的一端连接，牵引绳的另一端依次经过定滑轮和动滑轮并与底盘连接。本发明的抬升装置，通过设置牵引绳、定滑轮和动滑轮，即可省力提升底盘，结构简单，高效。第一恒力弹簧、第二恒力弹簧和第三恒力弹簧均处于拉伸状态，使得第二抬升臂、第三抬升臂和第四抬升臂可自行打开，无需设置电机驱动，减轻抬升装置的重量且节省空间。

进一步，还包括限位直线气缸，所述第一底臂的侧面设有第一限位孔、第二抬升臂的侧面设有第二限位孔，第三抬升臂的侧面设有第三限位孔，限位直线气缸安装于第一底臂侧面，限位直线气缸的伸缩杆与第一限位孔对准。当第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔均对齐时，限位直线气缸的伸缩杆伸长即可对第二抬升臂和第三抬升臂进行锁定。

进一步，所述第二抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第一凸出部，第二恒力弹簧安装于第一凸出部，第三抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第二凸出部，第三恒力弹簧安装于第二凸出部，第一凸出部卡持于第一底臂的顶部，第二凸出部卡持于第二抬升臂的顶部。通过设置第一凸出部和第二凸出部，保证第二抬升臂和第三抬升臂收回时，第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔均对齐。

进一步，所述第一底臂和第三抬升臂均为方形管，第二抬升臂包括两块固定板和多个连接柱，连接柱的两端分别与两块固定板连接。

进一步，所述连接柱上设有多个滚动轴承，滚动轴承同时显露于第二抬升臂的内部和外部，当第二抬升臂在进入第一底臂的过程中产生倾斜时，滚动轴承即可减低第二抬升臂和第一底臂之间的摩擦力，同时确保第二抬升臂不产生倾斜，同理，滚动轴承在第三抬升臂进入第二抬升臂的过程也有同样的效果。

进一步，还包括压板和滚轮，所述固定板设有多个安装孔和轴孔，压板与固定板连接，压板对应多个安装孔开设多个通孔，滚轮位于安装孔内，滚轮的轮轴位于轴孔内，前后两块压板共同覆盖轴孔，滚轮同时显露于第二抬升臂的内部和外部。当第二抬升臂在进入第一底臂的过程中不超滚动轴承一侧倾斜时，滚轮即可减低第二抬升臂和第一底臂之间的摩擦力，同时确保第二抬升臂不产生倾斜，第三抬升臂进入第二抬升臂也同样适用。

进一步，所述第一底臂上设有限位环，限位环与第一底臂的侧面存在间距，挂钩上设有反钩，反钩的朝向与挂钩的朝向相反，反钩用以进入间距内勾住限位环。当抬升机械臂收起时，反钩勾住限位环，当第二抬升臂和第三抬升臂展开上升时，带动第四抬升臂上升，随着第四抬升臂上升，反钩脱离限位环，完成第四抬升臂的展开。

本发明的另一技术方案为：上述省力大行程四级抬升装置的抬升方法，所述挂钩挂至外部，抬升气缸的伸缩杆伸长，伸缩杆带动牵引绳，动滑轮受力朝第一底臂内运动，使得底盘上升。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明的省力大行程四级抬升装置，通过设置牵引绳、定滑轮和动滑轮，即可省力提升底盘，结构简单，高效。第一恒力弹簧、第二恒力弹簧和第三恒力弹簧均处于拉伸状态，使得第二抬升臂、第三抬升臂和第四抬升臂可自行打开，无需设置电机驱动，减轻抬升装置的重量且节省空间。

附图说明

图1为本发明的省力大行程四级抬升装置的结构示意图。

图2为本发明的省力大行程四级抬升装置的抬升机械臂收回时的结构示意图。

图3为本发明的省力大行程四级抬升装置的剖视图。

底盘1、限位直线气缸2、第一底臂31、第一限位孔311、限位环312、第二抬升臂32、第二限位孔321、第一凸出部322、固定板323、连接柱324、滚动轴承325、压板326、滚轮327、第三抬升臂33、第三限位孔331、第二凸出部332、第四抬升臂34、挂钩341、反钩342、第一恒力弹簧35、第二恒力弹簧36、抬升气缸41、牵引绳42、定滑轮43、动滑轮44。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1和图2所示，本实施例提供了一种省力大行程四级抬升装置，包括底盘1、抬升机械臂、抬升机构和限位直线气缸2。

如图1和图2所示，抬升机械臂对称设置于底盘的两侧，抬升机械臂包括第一底臂31、第二抬升臂32、第三抬升臂33、第四抬升臂34、第一恒力弹簧35、第二恒力弹簧36和第三恒力弹簧，第一底臂的一端与底盘连接，另一端设有第一恒力弹簧，第一恒力弹簧与第二抬升臂的底部连接，第二抬升臂可收容至第一底臂内，第二抬升臂的顶部设有第二恒力弹簧，第二恒力弹簧与第三抬升臂的底部连接，第三抬升臂可收容至第二抬升臂内，第三抬升臂的顶部通过第三恒力弹簧与第四抬升臂的底部转动连接，第四抬升臂的顶部设有挂钩341。

如图1和图2所示，第一底臂的侧面设有第一限位孔311、第二抬升臂的侧面设有第二限位孔321，第三抬升臂的侧面设有第三限位孔331，限位直线气缸安装于第一底臂侧面，限位直线气缸的伸缩杆与第一限位孔对准。当第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔均对齐时，限位直线气缸的伸缩杆伸长即可对第二抬升臂和第三抬升臂进行锁定。第一恒力弹簧、第二恒力弹簧和第三恒力弹簧均处于拉伸状态，当限位直线气缸的伸缩杆收回时，第二抬升臂、第三抬升臂和第四抬升臂可自行打开，无需设置电机驱动，减轻抬升装置的重量且节省空间。

如图1和图2所示，第一底臂上设有限位环312，限位环与第一底臂的侧面存在间距，挂钩上设有反钩342，反钩的朝向与挂钩的朝向相反，反钩用以进入间距内勾住限位环。当抬升机械臂收起时，反钩勾住限位环，当第二抬升臂和第三抬升臂展开上升时，带动第四抬升臂上升，随着第四抬升臂上升，反钩脱离限位环，在第三恒力弹簧的作用下，第四抬升臂旋转并展开。

如图1和图2所示，第二抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第一凸出部322，第二恒力弹簧安装于第一凸出部，第三抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第二凸出部，第三恒力弹簧安装于第二凸出部332，第一凸出部卡持于第一底臂的顶部，第二凸出部卡持于第二抬升臂的顶部。通过设置第一凸出部和第二凸出部，保证第二抬升臂和第三抬升臂收回时，第一限位孔、第二限位孔和第三限位孔均对齐。

如图1和图3所示，在本实施例中，第一底臂和第三抬升臂均为方形管，第二抬升臂包括两块固定板323和多个连接柱324，连接柱的两端分别与两块固定板连接，连接柱上设有多个滚动轴承325，滚动轴承同时显露于第二抬升臂的内部和外部，当第二抬升臂在进入第一底臂的过程中产生倾斜时，滚动轴承即可减低第二抬升臂和第一底臂之间的摩擦力，同时确保第二抬升臂不产生倾斜，同理，滚动轴承在第三抬升臂进入第二抬升臂的过程也有同样的效果。

如图1和图3所示，第二抬升臂还设有压板326和滚轮327，固定板设有多个安装孔和轴孔，压板与固定板连接，压板对应多个安装孔开设多个通孔，滚轮位于安装孔内，滚轮的轮轴位于轴孔内，前后两块压板共同覆盖轴孔，滚轮同时显露于第二抬升臂的内部和外部。当第二抬升臂在进入第一底臂的过程中不超滚动轴承一侧倾斜时，滚轮即可减低第二抬升臂和第一底臂之间的摩擦力，同时确保第二抬升臂不产生倾斜，第三抬升臂进入第二抬升臂也同样适用。

如图1和图3所示，抬升机构对称设置于底盘的两侧，抬升机构包括抬升气缸41、牵引绳42、定滑轮43和动滑轮44，抬升气缸与底盘连接，抬升气缸位于第一底臂的一侧，定滑轮固定于底盘，动滑轮固定于第二抬升臂的底部，动滑轮和抬升气缸的伸缩杆的水平高度均高于定滑轮的水平高度，抬升气缸的伸缩杆与牵引绳的一端连接，牵引绳的另一端依次经过定滑轮和动滑轮并与底盘连接。

上述省力大行程四级抬升装置的抬升方法，将挂钩悬挂至外部，抬升气缸的伸缩杆伸长，伸缩杆带动牵引绳，牵引绳经定滑轮和动滑轮改变方向后与底盘连接，动滑轮受牵引绳的力朝第一底臂内运动，使得底盘抬升。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种省力大行程四级抬升装置，其特征在于，包括底盘、抬升机械臂和抬升机构，所述抬升机械臂包括第一底臂、第二抬升臂、第三抬升臂、第四抬升臂、第一恒力弹簧、第二恒力弹簧和第三恒力弹簧，所述第一底臂的一端与底盘连接，另一端设有第一恒力弹簧，第一恒力弹簧与第二抬升臂的底部连接，第二抬升臂可收容至第一底臂内，第二抬升臂的顶部设有第二恒力弹簧，第二恒力弹簧与第三抬升臂的底部连接，第三抬升臂可收容至第二抬升臂内，第三抬升臂的顶部通过第三恒力弹簧与第四抬升臂的底部转动连接，第四抬升臂的顶部设有挂钩；

所述抬升机构包括抬升气缸、牵引绳、定滑轮和动滑轮，抬升气缸与底盘连接，抬升气缸位于第一底臂的一侧，定滑轮固定于底盘，动滑轮固定于第二抬升臂的底部，动滑轮和抬升气缸的伸缩杆的水平高度均高于定滑轮的水平高度，抬升气缸的伸缩杆与牵引绳的一端连接，牵引绳的另一端依次经过定滑轮和动滑轮并与底盘连接；

还包括限位直线气缸，所述第一底臂的侧面设有第一限位孔、第二抬升臂的侧面设有第二限位孔，第三抬升臂的侧面设有第三限位孔，限位直线气缸安装于第一底臂侧面，限位直线气缸的伸缩杆与第一限位孔对准。

2.根据权利要求1所述的省力大行程四级抬升装置，其特征在于，所述第二抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第一凸出部，第二恒力弹簧安装于第一凸出部，第三抬升臂的顶部沿宽度方向凸出设置第二凸出部，第三恒力弹簧安装于第二凸出部，第一凸出部卡持于第一底臂的顶部，第二凸出部卡持于第二抬升臂的顶部。

3.根据权利要求1所述的省力大行程四级抬升装置，其特征在于，所述第一底臂和第三抬升臂均为方形管，第二抬升臂包括两块固定板和多个连接柱，连接柱的两端分别与两块固定板连接。

4.根据权利要求3所述的省力大行程四级抬升装置，其特征在于，所述连接柱上设有多个滚动轴承，滚动轴承同时显露于第二抬升臂的内部和外部。

5.根据权利要求3所述的省力大行程四级抬升装置，其特征在于，还包括压板和滚轮，所述固定板设有多个安装孔和轴孔，压板与固定板连接，压板对应多个安装孔开设多个通孔，滚轮位于安装孔内，滚轮的轮轴位于轴孔内，前后两块压板共同覆盖轴孔，滚轮同时显露于第二抬升臂的内部和外部。

6.根据权利要求1所述的省力大行程四级抬升装置，其特征在于，所述第一底臂上设有限位环，限位环与第一底臂的侧面存在间距，挂钩上设有反钩，反钩的朝向与挂钩的朝向相反，反钩用以进入间距内勾住限位环。

7.一种权利要求1-6任一所述的省力大行程四级抬升装置的抬升方法，其特征在于，所述挂钩挂至外部，抬升气缸的伸缩杆伸长，伸缩杆带动牵引绳，动滑轮受力朝第一底臂内运动，使得底盘上升。

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