CN114636077A - 一种多级传动的可伸缩升降平台及升降控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种多级传动的可伸缩升降平台及升降控制方法，升降平台包括收线器和多级的升降机构，所述收线器可滑动固定在升降机构上跟随升降机构升降，所述多级的升降机构收缩后，使得两级及以上的升降机构长度重叠。设置了能够在收缩后长度重叠的结构，能够实现较大的伸缩比，从而保证使升降平台具备较大伸长量，以及较小的收缩高度，设置在机器人上可以提高机器人在狭窄空间的通过性；同时升降机构升降过程中，收线器同时移动，能够保护线缆，避免线缆的弯折以及运动过程中的损伤。应用至电力隧道巡检机器人上可以实现更加灵活的升降云台摄像机，实现目标物的有效观测。

Description

一种多级传动的可伸缩升降平台及升降控制方法

技术领域

本公开涉及升降装置相关技术领域，具体的说，是涉及一种多级传动的可伸缩升降平台及升降控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

在城市电力隧道中，有很多场所已经应用了配备移动视频功能的电力隧道巡检机器人，机器人运行中可以对隧道进行视频探测，视频信号可通过无线传输上传至监控平台，以供值班人员可以在室内观测地下隧道或管廊内的状况，对于实现电力隧道内的无人值守，智能监控很有意义。发明人发现，一般巡检机器人都设置固定的集成式云台球机，由于电缆隧道内设置多层电缆，当机器人在运行中监测时，上层电缆必然会对下层电缆形成遮挡，这就造成固定云台摄像机的监测范围受限。还有的时候需要近距离观测电缆接头，由于电缆接头处于底层电缆，固定云台摄像机无法满足观测高度，这就使云台摄像机的观测功能受到了一定的限制。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种多级传动的可伸缩升降平台及升降控制方法，通过多级传动实现升降平台最大化升降比，应用至电力隧道巡检机器人上可以实现更加灵活的升降云台摄像机，实现目标物的有效观测。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种多级传动的可伸缩升降平台，包括收线器和多级的升降机构，所述收线器可滑动固定在升降机构上跟随升降机构升降，所述多级的升降机构收缩后，使得两级及以上的升降机构长度重叠。

一个或多个实施例提供了一种多级传动的可伸缩升降平台的升降控制方法，包括如下步骤：

启动升降电机，多级递进式传动驱动每一级升降机构；

收线器跟随升降机构的升降同时升降，并根据线缆的作用力在直线滑轨上移动；

多级递进式传动驱动每一级升降机构，具体的，从连接电机的一级升降机构依次驱动邻接的每一级丝杠，对应的，每一级升降机构的护罩从最末端的升降机构开始依次展开或者重叠。

一个或多个实施例提供了一种机器人，包括机器人本体和设置机器人本体上的升降平台，所述升降平台采用上述的一种多级传动的可伸缩升降平台。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开中，设置了能够在收缩后长度重叠的结构，能够实现较大的伸缩比，从而保证使升降平台具备较大伸长量，以及较小的收缩高度，设置在机器人上可以提高机器人在狭窄空间的通过性；同时升降机构升降过程中，收线器同时移动，能够保护线缆，避免线缆的弯折以及运动过程中的损伤。

本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的升降平台压缩状态第一结构示意图；

图2是本公开实施例1的升降平台压缩状态第二结构示意图；

图3(a)是本公开实施例1的升降平台压缩状态的第一剖视示意图；

图3(b)是本公开实施例1的升降平台压缩状态的第二剖视示意图；

图4(a)是本公开实施例1的升降平台伸展状态的第一结构示意图；

图4(b)是本公开实施例1的升降平台伸展状态的第二结构示意图；

图5是本公开实施例1的升降平台的俯视视角示意图；

图6(a)是本公开实施例1的升降平台伸展状态的第一剖视示意图；

图6(b)是本公开实施例1的升降平台伸展状态的第一剖视示意图；

图7(a)是本公开实施例1的收线器的第一结构示意图；

图7(b)是本公开实施例1的收线器的第二结构示意图；

图7(c)是本公开实施例1的收线器的第三结构示意图；

其中：1、护罩A，2、护罩B，3、护罩C，4、上吊装架，5、护罩吊架，6、齿轮箱盖，7、齿轮箱，8、电机，9、主动齿轮，10、从动齿轮，11、轴承，12、第一丝杠，13、第二丝杠，14、第三丝杠，15、花键，16、锁紧螺母，17、直线滑轨，18、直线滑块，19、滑块固定架，20、收线器外壳A，21、收线器外壳B，22、绞线盘前体，23、绞线盘后体，24、发条，25、绞线盘轴，26、绞盘盖，27、盘轴垫圈，28、线缆，29、固定板，30、摄像机。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1-7所示，一种多级传动的可伸缩升降平台，包括收线器和多级的升降机构，所述收线器可滑动固定在升降机构上跟随升降机构升降，所述多级的升降机构收缩后，使得两级及以上的升降机构长度重叠。

本实施例中，设置了能够在收缩后长度重叠的结构，能够实现较大的伸缩比，从而保证使升降平台具备较大伸长量，以及较小的收缩高度，设置在机器人上可以提高机器人在狭窄空间的通过性；同时升降机构升降过程中，收线器同时移动，能够保护线缆，避免线缆的弯折以及运动过程中的损伤。

在一些实施例中，多级的升降机构可以采用多级丝杠，采用多级递进式传动。即，连接驱动机构的升降机构为第一级升降机构，第一级升降机构依次连接第二级升降机构、第三级升降机构……第N级升降机构，第一级升降机构由驱动机构驱动，第二级升降机构由第一级升降机构传动驱动，第三级升降机构由第二级升降机构传动驱动，依次传动直到最末端的升降机构。

作为一种具体的实现方式，升降机构包括护罩和丝杠，每一级升降机构的护罩和丝杠长度相对应，相邻升降机构的丝杠啮合连接，相邻升降机构的护罩可套装连接并相互限位，使得相邻升降机构的护罩在伸缩过程中实现行程限位，并实现各级护罩间的可靠连接。

进一步的技术方案，多级升降机构收缩后，压缩为一级升降机构的长度。具体的，各级升降机构收缩后，套接在第一级升降机构内。

本实施例中，以三级升级机构进行说明，如图1所示为升降平台压缩状态的示意图，图2为升降平台压缩状态虚化外罩后的内部结构示意图，图3为升降平台压缩状态的剖视示意图。图4是升降平台伸展状态的示意图，图4(b)为升降平台伸展状态下虚化外罩后的内部结构示意图，图5是升降平台的俯视视角示意图，图6是升降平台伸展状态的剖视示意图，从两个角度展示伸展状态下的内部结构，图7是收线器的结构示意图。具体的，三级升降机构包括级联的护罩A1、护罩B2和护罩C3，对应设置在三个护罩内的啮合连接第一丝杠12、第二丝杠13和第三丝杠14，以及驱动机构；驱动机构的动力输出端连接第一丝杠12。

可选的，驱动机构包括相互连接的电机8和传动齿轮，所述传动齿轮连接升降机构的第一丝杠12。

可选的，传动齿轮可以设置在齿轮箱7内，所述传动齿轮包括啮合连接的主动齿轮9和从动齿轮10，主动齿轮9和从动齿轮10按照设定传动比设置。从动齿轮10连接升降机构的第一丝杠12。

从动齿轮与升降机构一种具体的连接方式，第一丝杠12的头部插入从动齿轮10，通过花键15与从动齿轮10连接，从动齿轮10的两侧各有一对轴承11，这对轴承11外圈分别固定在齿轮箱7和齿轮箱盖6的轴承仓内。

可选的，可以在齿轮箱7下方固定设置电机8，电机8的动力输出轴穿入齿轮箱7，驱动齿轮箱7内的主动齿轮9，带动从动齿轮10转动。

一种具体的实现结构，最末端的升降机构的丝杠被对应的护罩限定旋转自由度，本实施例中，通过护罩C3限定第三丝杠14的转动。

本实施例的升降机构工作时，第一丝杠12的头部插入从动齿轮10，通过键15与从动齿轮10连接，从动齿轮10的两侧各有一对轴承11，这对轴承11外圈分别固定在齿轮箱7和齿轮箱盖6的轴承仓内，并通过锁紧螺母16固定第一丝杠12，将第一丝杠12的端部螺纹压在齿轮箱盖6上，当电机8驱动主动齿轮9时，就可以通过设定的主从传动比，将转速降速后传至一级丝杠12上，一级丝杠12转动可驱动二级丝杠13，二级丝杠13驱动三级丝杠14，若要实现多级升降，需要三级丝杠14的最远端部要固定住，这样一级丝杠12转动，驱动二级丝杠13的内螺纹，使二级丝杠13发生轴向平动，其外螺纹又驱动三级丝杠14的内螺纹，而三级丝杠14的旋转自由度被限制，只可以在轴向平动，这样就可以转化为三级丝杠14的平动。

本实施例的三级升降机构伸缩过程中，护罩A1内套护罩B2，二者之间有行程限位，防止护罩A1和护罩B2到最大行程后脱离，护罩B2内套护罩C3，同样二者设置限位，护罩C3的底端设置固定板29，可以用于安装执行机构，如摄像机等。

可选的，可以在固定板29的中间位置设置固定孔，用于固定最末端升降机构的丝杠。本实施例中，固定孔用于固定三级丝杠14，当三级丝杠14固定在固定板29上后，三级丝杠14旋转自由度即被限制，这样，当三级丝杠14有升降动作时，将会推动固定板29动作。

本实施例中，当电机8运转驱动多级丝杠动作时，三级丝杠14伸展推动固定板29，进而推动护罩C3下行，护罩C3行至与护罩B2的行程限位后，二者的相对运动停止，而三级丝杠14未停止动作，此时推力就被施加到护罩B2与护罩A1之间，护罩B2在推力作用下会继续下行，其运动是相对护罩A1而言，直至到达与护罩A1的行程限位而终止，当需要退回时，三级丝杠14带动护罩C3，退回至限位，进而又推动护罩B2退回至限位，直至行程终止，由此实现多级丝杠对护罩的逐级推动。摄像机30固定在固定板29上的，会随摄像机固定板的运动，实现摄像机30的升降。

为实现本实施例的升降平台的固定，升降平台还包括上吊装架4，上吊装架4两侧固定有护罩吊架5，护罩吊架5内侧固定第一级升降机构的护罩A1。

在一些实施例中，收线器为双端收线的收线器，包括绞线盘壳体，设置在绞线盘壳体两端的出线口，绞线盘壳体内固定设置有绞盘组件、固定在绞盘组件内的发条24。

可选的，绞盘组件包括绞线盘前体22、绞线盘后体23以及绞线盘轴25，绞线盘轴25贯穿设置在绞线盘前体22、绞线盘后体23的轴心上，绞线盘前体22、绞线盘后体23固定连接，绞线盘前体22固定发条24一端，发条24另一端固定在绞线盘轴25上，通过旋转绞线盘轴25卷紧发条24。就可使绞线盘轴25与绞盘组合之间发生扭力，使绞盘组件可相对绞线盘轴25发生转动。从而可以带动线缆28绕在绞盘组件上。

具体的，可以通过螺栓连接绞线盘前体22、绞线盘后体23。

卷紧发条24用于缠绕设置线缆，线缆通过两端的出线口连接设置在升降平台上的执行机构和后端的电源或控制装置。本实施例中，线缆用于连接机器人以及设置在升降平台上的摄像机30。

可选的，绞线盘壳体可以为分体的结构，包括收线器外壳A20和收线器外壳B21，收线器外壳A20和收线器外壳B21固定连接，可以通过螺栓连接或卡接。

进一步的技术方案，绞线盘轴25的一端设置有盘轴垫圈27，用以实现发条24的限位。收线器外壳A21和收线器外壳B21扣在一起，同时限位发条24，只在工作平面动作，不会脱出。进一步的，还包括绞盘盖26，绞盘盖26设置在盘轴垫圈27外，用于盖住盘轴挡圈27。

为实现收线器的自适应，还包括直线滑轨17，收线器通过直线滑轨17可滑动设置在升降机构上。

具体的，本实施例中，最末端的升降机构的丝杠上固定设置直线滑块18，所述直线滑块18与直线滑轨17匹配连接。

本实施例中，收线器外壳B21固定在一对直线滑轨17上，直线滑轨17可在一对直线滑块18上实现上下移动，一对直线滑块18通过一个滑块固定架19固定在三级丝杠14上。直线滑轨17在直线滑块18中可在线缆28拉力下进行位置自适应。

使用时，收线器的动作流程如下：

当三级丝杠14推动固定板29伸展时，摄像机30出线的线缆28线体通过其在两端的固定点也会拉伸收线器组合内的线缆28，迫使绞盘组合克服发条24的扭力，使线缆28从收线器两端同步的放出。此时收线器外壳B21固定的两道直线滑轨17，会在两侧线缆28的拉力下移动至平衡状态，具体表现为直线滑轨17在直线滑块18上滑动，直至升降台的行程终止。当摄像机固定板29在三级丝杠14的拉力下回收时，线缆28两端分别处于上吊装架4和固定板29的固定点之间距离会缩短，收线器绞盘在发条24的扭力下使绞盘组合转动，进行绞线动作，来配合升降台的收回动作，同时收线器也会在绞线盘对应固定点的拉力下通过直线滑轨17在直线滑块18内移动，直至行程终止，实现收线器的位置自适应。

本实施例中，护罩的作用在于防护运动过程中的丝杠和线缆28，其中线缆28在运动中由于不能像多级丝杠一样重叠，运动中很容易与其它机构干涉，设置的收线器能够跟随升降机构升降，同时能够根据漏出线缆28的长度自动收线，根据线缆28的拉力通过直线滑轨17自适应调整收线器的位置，使得线缆28不会折叠。升降过程中，收线器的绞盘会对中间位置分出的两端同步缠绕，所以当绞盘转动时，绞盘两端的出线或入线都是同步进行，吃进或吐出同样的线长，收线器上下两端在同步吞吐线缆时，使其可以上下移动，才能使其吞吐线缆等长且不打卷。

实施例2

基于实施例1，本实施例提供一种多级传动的可伸缩升降平台的升降控制方法，包括如下步骤：

步骤1、启动升降电机8，多级递进式传动驱动每一级升降机构；

步骤2、收线器跟随升降机构的升降同时升降，并根据线缆28的作用力在直线滑轨上移动。

步骤1中，多级递进式传动驱动每一级升降机构，具体的，从连接电机的一级升降机构依次驱动邻接的每一级丝杠，对应的，每一级升降机构的护罩从最末端的升降机构开始依次展开或者重叠。

本实施例中，设置了能够在收缩后长度重叠的结构，能够实现较大的伸缩比，从而保证使升降平台具备较大伸长量，以及较小的收缩高度，设置在机器人上可以提高机器人在狭窄空间的通过性；同时升降机构升降过程中，收线器同时移动，能够保护线缆，避免线缆的弯折以及运动过程中的损伤。

实施例3

基于实施例1，本实施例提供一种机器人，包括机器人本体和设置机器人本体上的升降平台，所述升降平台采用实施例1中所述的一种多级传动的可伸缩升降平台。

可选的，所述升降平台的末端可以用于连接设置执行机构。

可选的，所述执行机构可以为摄像机、传感器或者为机械手等。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：包括收线器和多级的升降机构，所述收线器可滑动固定在升降机构上跟随升降机构升降，所述多级的升降机构收缩后，使得两级及以上的升降机构长度重叠。

2.如权利要求1所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：多级的升降机构采用多级丝杠，采用多级递进式传动。

3.如权利要求1所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：升降机构包括护罩和丝杠，每一级升降机构的护罩和丝杠长度相对应，相邻升降机构的丝杠啮合连接，相邻升降机构的护罩可套装连接并相互限位。

4.如权利要求3所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：多级升降机构收缩后，压缩为一级升降机构的长度。

5.如权利要求1所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：升降平台还包括驱动机构，驱动机构包括相互连接的电机和传动齿轮，所述传动齿轮连接升降机构的丝杠。

6.如权利要求5所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：

传动齿轮包括啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮按照设定传动比设置，从动齿轮连接升降机构的第一丝杠；

或者，还包括齿轮箱，传动齿轮设置在齿轮箱内，第一丝杠的头部插入从动齿轮，通过键与从动齿轮连接，从动齿轮的两侧各有一对轴承，轴承固定设置在齿轮箱上。

7.如权利要求1所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：收线器为双端收线的收线器，包括绞线盘壳体，设置在绞线盘壳体两端的出线口，绞线盘壳体内固定设置有绞盘组件、以及固定在绞盘组件内的发条。

8.如权利要求7所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：绞盘组件包括绞线盘前体、绞线盘后体以及绞线盘轴，绞线盘轴贯穿设置在绞线盘前体、绞线盘后体的轴心上，绞线盘前体、绞线盘后体固定连接，绞线盘前体固定发条一端，发条的另一端固定在绞线盘轴上，通过旋转绞线盘轴卷紧发条。

9.如权利要求7所述的一种多级传动的可伸缩升降平台，其特征在于：还包括直线滑轨，收线器通过直线滑轨可滑动设置在升降机构上。

10.一种多级传动的可伸缩升降平台的升降控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

启动升降电机，多级递进式传动驱动每一级升降机构；

收线器跟随升降机构的升降同时升降，并根据线缆的作用力在直线滑轨上移动；

多级递进式传动驱动每一级升降机构，具体的，从连接电机的一级升降机构依次驱动邻接的每一级丝杠，对应的，每一级升降机构的护罩从最末端的升降机构开始依次展开或者重叠。

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