CN114131649A - 一种舞台机械臂及该舞台机械臂的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械臂技术领域，且公开了一种舞台机械臂及其该舞台机械臂的控制系统，其中舞台机械臂包括机械臂本体和安装在机械臂本体上的固定器，机械臂本体的底部设置有安装机构，固定器包括转动安装在机械臂本体上的套筒，套筒内滑动安装有第一连接杆，第一连接杆上安装有第二连接杆，第二连接杆上安装有固定板，固定板上设置有安装机构，安装机构包括开设在固定板上的圆孔，圆孔内转动设置有隔板，隔板上滑动安装有圆杆，通过设置安装机构，在将显示屏和机械臂进行螺纹连接前，先通过安装机构进行预对孔，将显示屏先初步的固定在机械臂上，再进行螺纹安装，从而方便进行对孔调节，也无需人力一直对显示屏进行扶持。

Description

一种舞台机械臂及该舞台机械臂的控制系统

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，具体为一种舞台机械臂及该舞台机械臂的控制系统。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。

目前，几乎所有舞台上的LED显示屏都是固定安装在墙面或结构上，即使有的LED屏可随结构变换位置，往往也都是简单的一维动作。随着机械臂在演艺领域的普及，LED显示屏可以在机械臂的掌控下随意飞行、拼接、拆分、旋转，形成舞台上空各种造型的LED背景显示。

机械臂将传统意义上的LED背景墙变成空间位置自由、组合形式多变的LED活动显示屏，赋予LED屏灵性；甚至可在其上安装各种特效灯具、烟雾，与其他演出设备配合，营造出虚幻的效果，成为参与表演的“机器人”明星。

由于机械臂在舞台演出的过程中会频繁进行角度调节变化，因此显示屏多使用螺杆固定在机械臂上，使显示屏不易脱落，若由安装人员一直对显示屏进行扶持，会造成安装人员容易产生疲惫感，导致安装进度缓慢。

发明内容

本发明提供了一种舞台机械臂，具备预安装对孔的有益效果，解决了上述背景技术中所提到由安装人员一直对显示屏进行扶持，会造成安装人员容易产生疲惫感，导致安装进度缓慢的问题。

本发明提供如下技术方案：一种舞台机械臂，包括机械臂本体和安装在机械臂本体上的固定器，所述机械臂本体的底部设置有底座，所述固定器包括转动安装在机械臂本体上的套筒，所述套筒内滑动安装有第一连接杆，所述第一连接杆上安装有第二连接杆，所述第二连接杆上安装有固定板，所述固定板上设置有安装机构，所述安装机构用于辅助安装显示屏；

所述安装机构包括开设在固定板上的圆孔，所述圆孔内转动设置有隔板，所述隔板上滑动安装有圆杆，所述圆杆远离圆孔的一端设置有吸盘，所述圆杆靠近圆孔的一端设置有限位块，所述限位块通过连接部件与固定板连接。

作为本发明所述舞台机械臂的一种可选方案，其中：所述连接部件包括设置在圆孔内的安装座，所述安装座内转动安装有转动块，所述转动块上设置有弹簧，所述弹簧的一端安装在转动块上，所述弹簧的另一端安装在限位块上。

作为本发明所述舞台机械臂的一种可选方案，其中：所述第一连接杆上设置有转动板，所述转动板上安装有支撑板，所述支撑板内设置有支撑杆，所述支撑杆用于支撑显示屏。

作为本发明所述舞台机械臂的一种可选方案，其中：所述转动板通过转动部件转动安装在第二连接杆上，所述转动部件包括安装在第二连接杆上的转动槽，所述转动板内开设有凸块，所述转动槽滑动安装在凸块内。

作为本发明所述舞台机械臂的一种可选方案，其中：所述套筒和第一连接杆之间通过插接机构进行连接，所述套筒上开设有第一插槽，所述第一连接杆上开设有第二插槽，所述第二插槽内滑动安装有插块，所述插块上设置有把手。

作为本发明所述舞台机械臂的一种可选方案，其中所述第一插槽内设置有阻力块，所述插块上开设有阻力槽，且阻力槽与阻力块相互适配，所述阻力块滑动安装在阻力槽内。

作为本发明所述的舞台用机械臂的控制系统，包括：终端计算机，储存模块，信息处理模块，信息传输模块，报警模块和应急处理模块，所述五个功能模块对应的个线程分别为架构主线程、信息采集及保护线程、指令执行线程和信息数据发送线程；所述四个线程之间为并行运行；

所述架构主线程用于控制通信及协调任务，包括通储存模块、信息处理模块、信息接收模块、报警模块和应急处理模块；

所述信息传输模块用于使终端计算机和机械臂直接建立无线连接；

所述信息处理模块用于接收终端计算机传输至机械臂的运动程序，并对其进行解析处理；

所述信息处理模块应设置有两部分，主处理模块与终端计算连接，分处理模块与机械臂各个关节连接控制器连接；

所述执行线程用于机械臂各个关节连接控制器和分处理模块，在分处理模块接收到主处理模块发松的指令时，时关节控制器进行相应的变化调节。

报警模块和应急处理模块用于采集力传感器及机械臂各电机的状态信息，并执行安全保护策略，包括信息获取模块、安全保护模块、信息反馈模块。

作为本发明所述的舞台用机械臂的控制系统，其中：所述终端计算机将指令通过信息传输模块，将调节指令传输至安装在机械臂上的信息接收模块，信息接收模块在接收到指令后反馈至机械臂各个关节上的伺服电机处，使机械臂进行调节

作为本发明所述的舞台用机械臂的控制系统，其中：所述安装在机械臂上的报警模块，在机械臂发生故障时，可通过信息传输模块将故障信息传输至终端计算机，从而使操作人员可根据报警信息对发生故障的机械臂进行检修。

本发明具备以下有益效果：

1、该舞台机械臂，通过设置安装机构，在将显示屏和机械臂进行螺纹连接前，先通过安装机构进行预对孔，将显示屏先初步的固定在机械臂上，再进行螺纹安装，从而方便进行对孔调节，也无需人力一直对显示屏进行扶持。

2、该舞台机械臂，为了方便安装显示屏，套筒和第二连接杆为分离式设计，为了使两者可以快速预安装，套筒和第二连接杆通过插接机构进行连接，并使用螺杆加固，从而使得用于安装显示屏的固定器可快速拆卸安装在机械臂上。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中固定器处的结构示意图。

图3为本发明的局部剖视图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5为图4中B处的局部放大图。

图6为本发明中机械臂系统示意图。

图中：1、机械臂本体；2、固定器；21、套筒；22、第一连接杆；23、第二连接杆；24、固定板；3、安装机构；31、圆孔；32、隔板；33、圆杆；34、吸盘；35、限位块；36、连接部件；361、安装座；362、转动块；363、弹簧；51、转动板；52、支撑板；53、支撑杆；6、转动部件；61、转动槽；62、凸块；7、插接机构；71、第一插槽；72、第二插槽；73、插块；74、把手；81、阻力块；82、阻力槽；9、底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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1

请参阅图1-5，一种舞台机械臂，包括机械臂本体1和安装在机械臂本体1上的固定器2，机械臂本体1的底部设置有安装机构3，固定器2包括转动安装在机械臂本体1上的套筒21，套筒21内滑动安装有第一连接杆22，第一连接杆22上安装有第一连接杆22，第一连接杆22上安装有固定板24，固定板24上设置有安装机构3，安装机构3用于辅助安装显示屏；

安装机构3包括开设在固定板24上的圆孔31，圆孔31内转动设置有隔板32，隔板32上滑动安装有圆杆33，圆杆33远离圆孔31的一端设置有吸盘34，圆杆33靠近圆孔31的一端设置有限位块35，限位块35通过连接部件36与固定板24连接；

连接部件36包括设置在圆孔31内的安装座361，安装座361内转动安装有转动块362，转动块362上设置有弹簧363，弹簧363的一端安装在转动块362上，弹簧363的另一端安装在限位块35上；

第一连接杆22上设置有转动板51，转动板51上安装有支撑板52，支撑板52内设置有支撑杆53，支撑杆53用于支撑显示屏；

转动板51通过转动部件6转动安装在第一连接杆22上，转动部件6包括安装在第一连接杆22上的转动槽61，转动板51内开设有凸块62，转动槽61滑动安装在凸块62内。

本实施例中：

对孔安装：由于机械臂在舞台演出的过程中会频繁进行角度调节变化，因此显示屏多使用螺杆固定在机械臂上，使显示屏不易脱落，螺杆安装需要对孔，为了方便安装，在固定板24上设置有圆孔31，在圆孔31内设置有隔板32，隔板32上滑动安装有圆杆33，圆杆33远离圆孔31的一端设置有吸盘34，显示屏可被吸盘34吸住，从而方便对孔，圆杆33靠近圆孔31的一端设置有限位块35，限位块35用于限位圆杆33，防止其从圆孔31内掉落，限位块35通过连接部件36与固定板24连接，连接部件36用于支撑限位块35，并使其可以复位，连接部件36由安装座361、转动块362和弹簧363三部分组成，安装座361安装在圆孔31内，并与固定板24连接，在安装座361内转动安装有转动块362，转动块362上安装有弹簧363，转动块362通过弹簧363与限位块35进行连接，由于弹簧363具有一定的弹性，使得弹簧363可对限位块35进行支撑，并在显示屏拆除后，弹簧363在其弹性势能的作用下将限位块35推动至初始位置。

支撑杆：由于舞台用的显示屏为多个LED屏幕组合而成，因此需要留有支撑杆，为多个LED屏幕设置支撑点，在第一连接杆22上转动安装有转动板51，转动板51设置有两个，两个转动板51上均设置有支撑板52，支撑板52上安装有支撑杆53，支撑杆53个贯穿支撑板52，从而作为支撑杆对LED显示屏进行支撑。

实施例2

请参阅图1-5，套筒21和第一连接杆22之间通过插接机构7进行连接，套筒21上开设有第一插槽71，第一连接杆22上开设有第二插槽72，第二插槽72内滑动安装有插块73，插块73上设置有把手74；

第一插槽71内设置有阻力块81，插块73上开设有阻力槽82，且阻力槽82与阻力块81相互适配，阻力块81滑动安装在阻力槽82内。

本实施例中：

连接：在套筒21上开设有第一插槽71，在第一连接杆22上开设有第二插槽72，第一插槽71和第二插槽72相互适配，且第一插槽71和第二插槽72相互连通，将第一连接杆22插入套筒21中，对齐第一插槽71和第二插槽72，将插块73自第一插槽71贯穿至第二插槽72内，使其可对套筒21和第一连接杆22进行限位，完成简易固定，之后在使用螺杆进行连接，方便对孔。

支撑块：在第一插槽71内设置有阻力块81，阻力块81安装在套筒21上，在插块73上开设有阻力槽82，阻力块81滑动安装在阻力槽82内，通过阻力块81和阻力槽82的相互配合，提高插块73在第一插槽71的摩擦力，使插块73在未被螺杆固定时不容易发生脱落。

请参阅图6，其舞台用机械臂的使用系统为：包括；终端计算机，储存模块，信息处理模块，信息传输模块，报警模块和应急处理模块，所述五个功能模块对应的个线程分别为架构主线程、信息采集及保护线程、指令执行线程和信息数据发送线程；所述四个线程之间为并行运行；

所述架构主线程用于控制通信及协调任务，包括通储存模块、信息处理模块、信息接收模块、报警模块和应急处理模块；

所述信息传输模块用于使终端计算机和机械臂直接建立无线连接；

所述信息处理模块用于接收终端计算机传输至机械臂的运动程序，并对其进行解析处理；

所述信息处理模块应设置有两部分，主处理模块与终端计算连接，分处理模块与机械臂各个关节连接控制器连接；

所述执行线程用于机械臂各个关节连接控制器和分处理模块，在分处理模块接收到主处理模块发松的指令时，时关节控制器进行相应的变化调节。

报警模块和应急处理模块用于采集力传感器及机械臂各电机的状态信息，并执行安全保护策略，包括信息获取模块、安全保护模块、信息反馈模块；

在演出前，先在终端计算机上对机械臂需要进行的运动轨迹进行编程，并将编程好的运动程序储存至储存模块中，并进行备份，当进行表演时，调取程序进行传输即可驱动机械臂进行运动；

技术人员可通过终端计算机将运动程序通过信息传输模块，传输至机械臂上的信息接收模块信息接收模块在接收到程序信息后进行信息处理，并分别传递至机械臂至各个关节的分信息处理模块，分信息处理模块在接收到程序指令后驱动伺服电机使机械臂各个关节的进行转动调节，从而配合演出；

安装在机械臂上的报警模块，在机械臂发生故障时，触发报警模块，报警模块将故障信息反馈至信息处理模块，处理模块会根据不同的报警信息，通过信息传输模块，反馈至终端计算机不同的信息提示，技术人员可根据信息提示来判断故障大小，及是否需要停止机械臂的运转，并排出相应的维修人员，对机械臂进行维修，当维修成功，机械臂故障解除，报警模块会停止信息传送，从而使得终端计算机不在接收报警信息，进而使得操作人员可对机械臂进行编程操作，若维修未成功，报警信息依然持续进行信息传送，操作人员可与维修人员进行对接，对机械臂继续进行维修工作，直至故障解除。

报警模块还与应急处理模块连接，若机械臂出现紧急故障时，会先触发应急处理模块，应急处理模块会先断开机械臂的电源，使其进入关机状态，同时，应急处理模块会向终端计算机发送报警信息，提醒技术人员该机械臂发生紧急故障，以保证舞台安全。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种舞台机械臂，包括机械臂本体（1）和安装在机械臂本体（1）上的固定器（2），所述机械臂本体（1）的底部设置有底座（9），其特征在于：所述固定器（2）包括转动安装在机械臂本体（1）上的套筒（21），所述套筒（21）内滑动安装有第一连接杆（22），所述第一连接杆（22）上安装有第二连接杆（23），所述第二连接杆（23）上安装有固定板（24），所述固定板（24）上设置有安装机构（3），所述安装机构（3）用于辅助安装显示屏；

所述安装机构（3）包括开设在固定板（24）上的圆孔（31），所述圆孔（31）内转动设置有隔板（32），所述隔板（32）上滑动安装有圆杆（33），所述圆杆（33）远离圆孔（31）的一端设置有吸盘（34），所述圆杆（33）靠近圆孔（31）的一端设置有限位块（35），所述限位块（35）通过连接部件（36）与固定板（24）连接。

2.根据权利要求1所述的舞台机械臂，其特征在于：所述连接部件（36）包括设置在圆孔（31）内的安装座（361），所述安装座（361）内转动安装有转动块（362），所述转动块（362）上设置有弹簧（363），所述弹簧（363）的一端安装在转动块（362）上，所述弹簧（363）的另一端安装在限位块（35）上。

3.根据权利要求1所述的舞台机械臂，其特征在于：所述第一连接杆（22）上设置有转动板（51），所述转动板（51）上安装有支撑板（52），所述支撑板（52）内设置有支撑杆（53），所述支撑杆（53）用于支撑显示屏。

4.根据权利要求3所述的舞台机械臂，其特征在于：所述转动板（51）通过转动部件（6）转动安装在第二连接杆（23）上，所述转动部件（6）包括安装在第二连接杆（23）上的转动槽（61），所述转动板（51）内开设有凸块（62），所述转动槽（61）滑动安装在凸块（62）内。

5.根据权利要求1所述的舞台机械臂，其特征在于：所述套筒（21）和第一连接杆（22）之间通过插接机构（7）进行连接，所述套筒（21）上开设有第一插槽（71），所述第一连接杆（22）上开设有第二插槽（72），所述第二插槽（72）内滑动安装有插块（73），所述插块（73）上设置有把手（74）。

6.根据权利要求5所述的舞台机械臂，其特征在于：所述第一插槽（71）内设置有阻力块（81），所述插块（73）上开设有阻力槽（82），且阻力槽（82）与阻力块（81）相互适配，所述阻力块（81）滑动安装在阻力槽（82）内。

7.一种舞台机械臂的控制系统，基于权利要求1-6任一项所述的舞台机械臂实现，其特征在于：包括终端计算机和五个模块，所述五个模块包括储存模块，信息处理模块，信息传输模块，报警模块和应急处理模块，所述五个功能模块对应的四个线程，所述四个线程分别为架构主线程、信息采集及保护线程、指令执行线程和信息数据发送线程；所述四个线程之间为并行运行；

所述架构主线程用于控制通信及协调任务，包括通储存模块、信息处理模块、信息接收模块、报警模块和应急处理模块；

所述信息传输模块用于使终端计算机和机械臂直接建立无线连接；

所述信息处理模块用于接收终端计算机传输至机械臂的运动程序，并对其进行解析处理；

所述信息处理模块应设置有两部分，主处理模块与终端计算连接，分处理模块与机械臂各个关节连接控制器连接；

所述执行线程用于机械臂各个关节连接控制器和分处理模块，在分处理模块接收到主处理模块发松的指令时，时关节控制器进行相应的变化调节；

报警模块和应急处理模块用于采集力传感器及机械臂各电机的状态信息，并执行安全保护策略，包括信息获取模块、安全保护模块、信息反馈模块。

8.根据权利要求7所述的舞台机械臂的控制系统，其特征在于：通过储存模块，可在终端计算机上对机械臂进行编程，并将编程好的运动程序储存至储存模块中，并进行备份。

9.根据权利要求8所述的舞台机械臂的控制系统，其特征在于：所述终端计算可通过信息传输模块，将储存模块中的程序传输至机械臂上的信息处理模块，信息处理模块读取程序信息，并驱动伺服电机带动机械臂各个运动关节按预定程序进行转动，从而完成演出。

10.根据权利要求9所述的舞台机械臂的控制系统，其特征在于：所述安装在机械臂上的报警模块，在机械臂发生故障时，可通过信息传输模块将故障信息传输至终端计算机，从而使操作人员可根据报警信息对发生故障的机械臂进行检修。

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