CN113697460A - 一种具有柔性的软球收集装置及其收球方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有柔性的软球收集装置及其收球方法，包括机架、伸出机构、滚筒机构和引导机构；伸出机构对称设置于机架的两侧，伸出机构包括伸缩气缸、固定板、第一连杆、第二连杆、第三连杆、弹簧和牵引绳，固定板上设有第一定位孔和第二定位孔，第一连杆的一端枢接至第一定位孔，第一连杆的另一端枢接至第三连杆的端部，第二连杆的一端枢接至第二定位孔，第二连杆的另一端设有弧形滑槽和滑轮，第三连杆的中部设有滑动轴承，滑动轴承与弧形滑槽滑动连接，弹簧的一端与第二连杆连接，另一端与牵引绳连接，牵引绳绕过滑轮与滑动轴承连接，弹簧处于伸长状态，伸缩气缸的伸缩杆与第一连杆连接，滚筒机构和引导机构共同将软球收回。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种具有柔性的软球收集装置及其收球方法。
背景技术
软球作为一种碰撞力较小，相对较为安全的物品，常常被用于机器人竞赛和发射测试中，而这些地方又经常需要对软球进行收集。软球常见的收集方式多种多样，常见为滚筒式收集装置，其收集效率高，收集面广，能够以较快速度进行收集。但在收集过程中，收集装置常常需要完成伸出机器人本体和收回机器人本体的动作，如何控制这一轨迹使得其运动符合预期需要进行较好的设计。此外机器人难免会出现碰撞问题导致机构损坏，因此如何使得机器人收集装置具有柔性，在面对碰撞时不易损坏也具有一定的研究意义。
目前市场上很少见到类似功能的装置，且其难以实现在较小的工作空间内达到完全伸展可以用于小球收集和完全收回避免不工作时干扰其他功能这两个设计目标。此外，若装置工作时受到正面撞击，即使装置刚性较高，也会对结构造成轻微损伤，若零件刚性设计不足或撞击力较大，则会直接破坏机构使其无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有柔性的软球收集装置，使得整个装置在不进行工作时能够完全收回机器人本体之内，又保证了装置伸出工作时不会因正面碰撞而轻易损坏。
本发明的另一目的为，提供一种上述具有柔性的软球收集装置的收球方法。
本发明的技术方案为：一种具有柔性的软球收集装置，包括机架、伸出机构、滚筒机构和引导机构；
所述伸出机构对称设置于机架的两侧，伸出机构包括伸缩气缸、固定板、第一连杆、第二连杆、第三连杆、弹簧和牵引绳，固定板连接至机架的底部，固定板上设有第一定位孔和第二定位孔，第一连杆的一端枢接至第一定位孔，第一连杆的另一端枢接至第三连杆的端部，第二连杆的一端枢接至第二定位孔，第二连杆的另一端设有弧形滑槽和滑轮，滑轮位于弧形滑槽的外侧，第三连杆的中部设有滑动轴承，滑动轴承与弧形滑槽滑动连接，弹簧的一端与第二连杆连接，另一端与牵引绳连接，牵引绳绕过滑轮与滑动轴承连接，弹簧处于伸长状态，伸缩气缸安装于机架，伸缩气缸的伸缩杆与第一连杆连接，滚筒机构安装于两个第三连杆之间，引导机构安装于机架，引导机构用以引导软球，滚筒机构和引导机构共同将软球收回。通过设置弧形滑槽、滑动轴承、滑轮、弹簧和牵引绳，使得伸出机构在遇到碰撞后，滑动轴承可沿弧形滑槽滑动，使得第三连杆回缩，碰撞结束后，在弹簧和牵引绳的牵引下，滑动轴承沿弧形滑槽滑动复位，使第三连杆复位继续工作。
进一步，所述第一定位孔位于固定板的上部，第二定位孔位于固定板的中部，第一定位孔和第二定位孔之间的连线与竖直方向的夹角呈65°-75°。此种设置方式可实现第一连杆、第二连杆和第三连杆收回时不超出机架范围内。
进一步，所述第二连杆上设有多个定位点，弹簧的一端连接至多个定位点中的一个，使得弹簧的选型和长度调整更加自由。
进一步，所述滚筒机构包括多个滚筒和多个连接杆，多个连接杆的两端分别与第三连杆连接，多个滚筒的两端分别与第三连杆转动连接，多个滚筒分布于第三连接杆的两端和中部，位于第三连杆其中一端的滚筒轴心与第一连杆和第三连杆的枢接点同心，位于第三连杆中部的滚筒轴心与滑动轴承错开。
进一步，所述弧形滑槽的圆心为第一连杆与第三连杆的枢接点。
进一步，所述引导机构包括多个弧形连接板和多个导引轴，弧形连接板安装至机架前端，弧形连接板的延伸方向为机架前端向后端延伸，多个导引轴分别贯穿多个弧形连接板。
进一步，所述第一连杆沿宽度方向凸出设置凸出部，伸缩气缸的伸缩杆与凸出部连接。通过设置凸出部，伸缩气缸与凸出部连接，使得收球的运动轨迹最有利，伸出机构伸出时与软球接触，收回时不超出机架范围内。
进一步，所述第二连杆靠近第一连杆的一侧凸出设置限位块。当伸出机构收回时，限位块抵接至第一连杆进行接触限位，防止连杆运动通过惯性到达气缸死点无法伸出。
进一步，所述机架的前端安装有防撞软垫。当伸出机构受到冲击回缩时，防撞软垫对伸出机构进行缓冲，防止伸出机构与机架产生刚性碰撞。
本发明的另一技术方案为：上述具有柔性的软球收集装置的收球方法，伸缩气缸的伸缩杆伸长，带动第一连杆运动，滑动轴承受到牵引绳的牵引保持在弧形滑槽的端部，第一连杆和牵引绳使得第三连杆张开，使滚筒机构与软球接触，滚筒机构和引导机构共同将球收回。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明的具有柔性的软球收集装置，不进行工作时能够完全收回机架范围内，减少空间占用，同时，通过弧形滑槽、弹簧和牵引绳的设计，保证了装置伸出工作时不会因正面碰撞而轻易损坏。
附图说明
图1为本发明的具有柔性的软球收集装置的结构示意图。
图2为本发明的具有柔性的软球收集装置的侧视图。
图3为本发明的具有柔性的软球收集装置碰撞回缩的结构示意图。
图4为本发明的具有柔性的软球收集装置的伸出机构收回时的示意图。
机架1、伸缩气缸21、固定板22、第一定位孔221、第二定位孔222、第一连杆23、凸出部231、第二连杆24、弧形滑槽241、滑轮242、限位块243、第三连杆25、滑动轴承251、弹簧26、滚筒31、连接杆32、弧形连接板41、导引轴42、防撞软垫5。
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所示，本实施例提供了一种具有柔性的软球收集装置，包括机架1、伸出机构、滚筒机构和引导机构。
如图1和图2所示，伸出机构对称设置于机架的两侧，伸出机构包括伸缩气缸21、固定板22、第一连杆23、第二连杆24、第三连杆25、弹簧26和牵引绳(未图示)，固定板连接至机架的底部，固定板上设有第一定位孔221和第二定位孔222，第一连杆的一端枢接至第一定位孔，第一连杆的另一端枢接至第三连杆的端部，第二连杆的一端枢接至第二定位孔，第二连杆的另一端设有弧形滑槽241和滑轮242，弧形滑槽的圆心为第一连杆与第三连杆的枢接点，滑轮位于弧形滑槽的外侧，第三连杆的中部设有滑动轴承251，滑动轴承与弧形滑槽滑动连接，弹簧的一端与第二连杆连接，另一端与牵引绳连接，牵引绳绕过滑轮与滑动轴承连接，滑轮起中转作用，弹簧处于伸长状态，伸缩气缸安装于机架，伸缩气缸的伸缩杆与第一连杆连接，通过设置弧形滑槽、滑动轴承、滑轮、弹簧和牵引绳，使得伸出机构在遇到碰撞后，滑动轴承可沿弧形滑槽滑动，使得第三连杆回缩，碰撞结束后，在弹簧和牵引绳的牵引下，滑动轴承沿弧形滑槽滑动复位，使第三连杆复位继续工作。
如图1和图2所示，第一定位孔位于固定板的上部，第二定位孔位于固定板的中部，第一定位孔和第二定位孔之间的连线与竖直方向的夹角呈70°。此种设置方式可实现第一连杆、第二连杆和第三连杆收回时不超出机架范围内。第二连杆上设有多个定位点，弹簧的一端连接至多个定位点中的一个，使得弹簧的选型和长度调整更加自由。
如图1和图2所示，第一连杆沿宽度方向凸出设置凸出部231，伸缩气缸的伸缩杆与凸出部连接。通过设置凸出部，伸缩气缸与凸出部连接，使得收球的运动轨迹最有利，伸出机构伸出时与软球接触，收回时不超出机架范围内。如图4所示，第二连杆靠近第一连杆的一侧凸出设置限位块243。当伸出机构收回时，限位块抵接至第一连杆进行接触限位，防止连杆运动通过惯性到达气缸死点无法伸出。
如图1和图4所示，滚筒机构安装于两个第三连杆之间，滚筒机构包括三个滚筒31和多个连接杆32，多个连接杆的两端分别与第三连杆连接，三个滚筒的两端分别与第三连杆转动连接，三个滚筒分布于第三连接杆的两端和中部，位于第三连杆其中一端的滚筒轴心与第一连杆和第三连杆的枢接点同心，位于第三连杆中部的滚筒轴心与滑动轴承错开。
如图1和图4所示，引导机构安装于机架，引导机构用以引导软球，引导机构包括多个弧形连接板41和多个导引轴42，弧形连接板安装至机架前端，弧形连接板的延伸方向为机架前端向后端延伸，多个导引轴分别贯穿多个弧形连接板。
如图1和图3所示，机架的前端安装有防撞软垫5。当伸出机构受到冲击回缩时，防撞软垫对伸出机构进行缓冲，防止伸出机构与机架产生刚性碰撞。
上述具有柔性的软球收集装置的收球方法，伸缩气缸的伸缩杆伸长，带动第一连杆运动，滑动轴承受到牵引绳的牵引保持在弧形滑槽的端部，第一连杆和牵引绳使得第三连杆张开，使滚筒机构与软球接触，滚筒机构和引导机构共同将球收回。如图2和图3所示，当伸出机构在遇到碰撞后，滑动轴承沿弧形滑槽的一端滑动至另一端，使得第三连杆回缩，碰撞结束后，在弹簧和牵引绳的牵引下，滑动轴承沿弧形滑槽滑动复位，使第三连杆复位继续工作，收球结束后，伸缩气缸的伸缩杆收回，带动第一连杆，第一连杆带动第三连杆，第三连杆带动第二连杆，第二连杆上的限位块抵接至第一连杆进行接触限位，防止连杆运动通过惯性到达气缸死点无法伸出，伸出机构收回后，伸出机构不超出机架范围内，节省空间。
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 (10)
1.一种具有柔性的软球收集装置，其特征在于，包括机架、伸出机构、滚筒机构和引导机构；
所述伸出机构对称设置于机架的两侧，伸出机构包括伸缩气缸、固定板、第一连杆、第二连杆、第三连杆、弹簧和牵引绳，固定板连接至机架的底部，固定板上设有第一定位孔和第二定位孔，第一连杆的一端枢接至第一定位孔，第一连杆的另一端枢接至第三连杆的端部，第二连杆的一端枢接至第二定位孔，第二连杆的另一端设有弧形滑槽和滑轮，滑轮位于弧形滑槽的外侧，第三连杆的中部设有滑动轴承，滑动轴承与弧形滑槽滑动连接，弹簧的一端与第二连杆连接，另一端与牵引绳连接，牵引绳绕过滑轮与滑动轴承连接，弹簧处于伸长状态，伸缩气缸安装于机架，伸缩气缸的伸缩杆与第一连杆连接，滚筒机构安装于两个第三连杆之间，引导机构安装于机架，引导机构用以引导软球，滚筒机构和引导机构共同将软球收回。
2.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述第一定位孔位于固定板的上部，第二定位孔位于固定板的中部，第一定位孔和第二定位孔之间的连线与竖直方向的夹角呈65°-75°。
3.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述第二连杆上设有多个定位点，弹簧的一端连接至多个定位点中的一个。
4.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述滚筒机构包括多个滚筒和多个连接杆，多个连接杆的两端分别与第三连杆连接，多个滚筒的两端分别与第三连杆转动连接，多个滚筒分布于第三连接杆的两端和中部，位于第三连杆其中一端的滚筒轴心与第一连杆和第三连杆的枢接点同心，位于第三连杆中部的滚筒轴心与滑动轴承错开。
5.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述弧形滑槽的圆心为第一连杆与第三连杆的枢接点。
6.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述引导机构包括多个弧形连接板和多个导引轴，弧形连接板安装至机架前端，弧形连接板的延伸方向为机架前端向后端延伸，多个导引轴分别贯穿多个弧形连接板。
7.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述第一连杆沿宽度方向凸出设置凸出部，伸缩气缸的伸缩杆与凸出部连接。
8.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述第二连杆靠近第一连杆的一侧凸出设置限位块。
9.根据权利要求1所述的具有柔性的软球收集装置，其特征在于，所述机架的前端安装有防撞软垫。
10.一种权利要求1-9任一所述的具有柔性的软球收集装置的收球方法，其特征在于，伸缩气缸的伸缩杆伸长，带动第一连杆运动，滑动轴承受到牵引绳的牵引保持在弧形滑槽的端部，第一连杆和牵引绳使得第三连杆张开，使滚筒机构与软球接触，滚筒机构和引导机构共同将球收回。
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