CN117245627A - 一种刹车装置、挂轨机器人系统以及挂轨机器人刹车方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于挂轨机器人刹车技术领域，具体是涉及到一种刹车装置、刹车方法及挂轨机器人，其中刹车装置包括安装板、活动设置在安装板上的两个刹车臂、设置在所述安装板上驱动两个刹车臂相对靠拢和相对远离的刹车动力机构以及设置在两个刹车臂相对一侧的刹车组件；所述安装板上设置有用于连接挂轨机器人的固定安装结构；所述刹车组件包括连接臂和刹车片，所述连接臂的一端与所述刹车臂固定连接，另一端与所述刹车片万向活动连接，或者，所述连接臂的一端与所述刹车臂万向活动连接，另一端与所述刹车片固定连接，用于使两个刹车片贴合于轨道，本发明整体结构简单可靠，可自适应轨道的直线和弯曲状态，具有良好的兼容性。

Description

一种刹车装置、挂轨机器人系统以及挂轨机器人刹车方法

技术领域

本发明属于挂轨机器人刹车技术领域，具体是涉及到一种刹车装置、刹车方法及挂轨机器人。

背景技术

在自动化领域中，挂轨机器人广泛用于物料搬运、装配、运输和巡检等任务。这些机器人通常沿着固定的轨道运动，以完成其工作任务。为了保证机器人的运动安全和精准性，通常需要在机器人上安装刹车装置，以便在需要时能够迅速减速或停止机器人的运动。

现有的挂轨机器人刹车装置通常包括刹车盘和刹车片，刹车盘安装在机器人的行走轮上，刹车片则与刹车盘配合，通过驱动力驱动刹车片夹持刹车盘，使刹车盘和行走轮停止转动来实现机器人的刹车。这种刹车装置的主要问题在于刹车盘容易磨损，需要经常更换，增加了维护成本，此外，还需要保证行走轮与轨道贴合紧密可靠，不会即使行走轮停止转动，机器人还是会受到惯性移动一定距离。

基于上述问题，目前有提出利用轨道作为刹车盘的方案，例如中国专利“CN219237036U用于煤矿巷道内的单轨吊驱动装置”。但是该方案对于弯曲轨道，难以自适应轨道的弯曲状态，会导致刹车片的不均匀夹持，影响机器人的稳定性和安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于直线轨道和曲面轨道的刹车装置、刹车方法及挂轨机器人。

本发明提供一种刹车装置，包括安装板、活动设置在安装板上的两个刹车臂、设置在所述安装板上驱动两个刹车臂相对靠拢和相对远离的刹车动力机构以及设置在两个刹车臂相对一侧的刹车组件；

所述安装板上设置有用于连接挂轨机器人的固定安装结构；

所述刹车组件包括连接臂和刹车片，所述连接臂的一端与所述刹车臂固定连接，另一端与所述刹车片万向活动连接，或者，所述连接臂的一端与所述刹车臂万向活动连接，另一端与所述刹车片固定连接，用于使两个刹车片贴合于轨道。

更进一步地，所述刹车组件还包括设置在刹车片两端的弹性件，两个所述弹性件的另一端与所述刹车臂固定连接。

更进一步地，两个弹性件处于正常状态时，所述刹车片与所述刹车臂平行。

更进一步地，两个刹车臂的一端与所述安装板铰接，且两个刹车臂与所述安装板铰接一端相互齿轮啮合。

更进一步地，所述刹车动力机构包括收卷盘、刹车线和驱动所述收卷盘转动的旋转驱动装置，所述收卷盘设置在所述旋转驱动装置的输出轴上，所述旋转驱动装置设置在所述安装板上，所述刹车线的一端与所述收卷盘连接，另一端与其中一个刹车臂连接，所述收卷盘收卷，驱动所述刹车线带动两个刹车臂相对靠拢。

更进一步地，所述刹车动力机构还包括导向机构，导向机构包括过线调节螺丝Ⅰ、导向滑轮、过线调节螺丝Ⅱ、刹车线管和过线调节螺丝Ⅲ；

所述收卷盘设置在安装板上且位于两个刹车臂的开放端一侧，所述导向滑轮设置在安装板上且位于两个刹车臂的铰接端一侧；

所述过线调节螺丝Ⅰ和过线调节螺丝Ⅱ相互平行设置在所述安装板上，且位于所述导向滑轮和收卷盘之间；

所述过线调节螺丝Ⅲ设置在靠近所述收卷盘一侧的刹车臂上；

所述刹车线一端与所述收卷盘连接，并依次经过过线调节螺丝Ⅰ、导向滑轮、过线调节螺丝Ⅱ、刹车线管和过线调节螺丝Ⅲ，另一端与远离所述收卷盘一侧的刹车臂连接。

更进一步地，所述收卷盘上设置有限位轴，所述安装板位于所述限位轴的移动行程上设置有两个限位开关。

更进一步地，所述刹车动力机构还包括扭簧，所述扭簧的两个扭臂分别与两个刹车臂连接，用于驱动两个所述刹车臂展开。

本发明还提供一种挂轨机器人系统，包括轨道、机器人以及如权利要求1-8任一项所述的刹车装置，所述刹车装置设置在所述机器人上，所述机器人行走于所述轨道上，所述刹车装置中的两个刹车片布置在所述轨道两侧。

本发明还提供一种挂轨机器人刹车方法，使用挂轨机器人系统，进行刹车时，所述刹车动力机构驱动两个刹车臂相对靠拢，两个刹车片贴合并夹持所述轨道，在轨道为弯曲轨道时，所述连接臂与刹车臂连接侧转动，保证两个刹车片与弯曲轨道贴合并受力均匀。

本发明的有益效果是，本发明所提供的刹车装置，设置在挂轨机器人上，而刹车片则作用于供挂轨机器人行走的轨道上，相对于刹车装置作用至机器人行走轮上的方式而言，一方面可以节省机器人行走轮上的刹车盘，简化行走轮的结构，另一方面，由于轨道的长度足够长，刹车时刹车片始终在轨道同一位置进行刹车的概率比较小，因此刹车片对轨道的磨损比较小，也就可以降低维护检修的频率，降低成本。

通过设置刹车组件，可以适配直线轨道和弯曲轨道，在刹车过程中，连接臂的转动可以使刹车片倾斜，进而自适应轨道的轨面角度，保证两个刹车片对直线或者弯曲的轨道进行均衡的夹持。即本发明整体结构简单可靠，可自适应轨道的直线和弯曲状态，具有良好的兼容性。

附图说明

附图1为本发明中刹车装置的结构示意图；

附图2为本发明中刹车装置的俯视图；

附图3为本发明中刹车装置的仰视图；

附图4为本发明中刹车装置和轨道配合时的结构示意图；

附图5为本发明中刹车装置和轨道配合时的主视图；

附图6为图5中A-A向剖视图。

在图中，1-安装板；11-限位槽；2-刹车臂；21-齿轮；22-限位销；3-刹车动力机构；31-收卷盘；32-刹车线；33-过线调节螺丝Ⅰ；34-导向滑轮；35-过线调节螺丝Ⅱ；36-刹车线管；37-过线调节螺丝Ⅲ；38-旋转驱动装置；39-扭簧；310-限位轴；311-限位开关；4-刹车组件；41-连接臂；42-刹车片；43-球头连接件；44-弹性件；5-轨道。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如附图1-附图6所示，本发明提供一种刹车装置，包括安装板1、活动设置在安装板1上的两个刹车臂2、设置在所述安装板1上驱动两个刹车臂2相对靠拢和相对远离的刹车动力机构3以及设置在两个刹车臂2相对一侧的刹车组件4；

所述安装板1上设置有用于连接挂轨机器人的固定安装结构，即安装板1通过固定安装结构安装在机器人上，使刹车装置和机器人连接，其中，刹车装置可以通过固定安装结构与机器人可拆卸连接，也可以通过固定安装结构与机器人固定连接，具体连接方式根据实际需要选择，具体例如螺栓连接、铆钉连接或者焊接连接等；

所述刹车组件4包括连接臂41和刹车片42，所述连接臂41的的一端与所述刹车臂2固定连接，另一端与所述刹车片42万向活动连接，或者，所述连接臂41的一端与所述刹车臂2万向活动连接，另一端与所述刹车片42固定连接，即连接臂41可以进行万向转动，进而使刹车片42可以活动，用于使两个刹车片42贴合于轨道5，适用于直线轨道和弯曲轨道，在一个优选实施例中，万向活动连接可以采用球头连接件43或者万向接头实现。

本发明所提供的刹车装置，设置在挂轨机器人上，而刹车片42则作用于供挂轨机器人行走的轨道5上，相对于刹车装置作用至机器人行走轮上的方式而言，一方面可以节省机器人行走轮上的刹车盘，简化行走轮的结构，另一方面，由于轨道5的长度足够长，刹车时刹车片42始终在轨道5同一位置进行刹车的概率比较小，因此刹车片42对轨道5的磨损比较小，也就可以降低维护检修的频率，降低成本，同时可以在轨道5需要频繁刹车的部位(例如机器人的起点或者终点位置)加强其耐磨性，降低维护检修的频率。

通过设置刹车组件4，可以适配直线轨道和弯曲轨道，在刹车过程中，连接臂41的转动可以使刹车片42倾斜，进而自适应轨道5的轨面角度，保证两个刹车片42对直线或者弯曲的轨道进行均衡的夹持。即本发明整体结构简单可靠，可自适应轨道的直线和弯曲状态，具有良好的兼容性。

在其中一个实施例中，所述刹车组件4还包括设置在刹车片42两端的弹性件44，两个所述弹性件44的另一端与所述刹车臂2固定连接，本实施例中，两个弹性件44一方面在不处于刹车状态时，使刹车片42相对于刹车臂2保持在一个恒定的位置，时刻做好刹车准备，另一方面，在进行刹车时，可以使刹车片42更加紧密的贴合轨道5，两个弹性件44优选采用弹簧。

在其中一个实施例中，两个弹性件44处于正常状态时，所述刹车片42与所述刹车臂2平行，在进行刹车时，优选两个刹车臂2正好处于平行状态，即在轨道5为直线轨道时，两个弹性件44不会动作，在轨道5为弯曲轨道时，一端的弹性件44收缩，另一端的弹性件44伸展，以此可以降低弹性件44的使用次数，进而提高弹性件44的使用寿命，降低刹车装置的维护频率。

在其中一个实施例中，两个刹车臂2的一端与所述安装板1铰接，且两个刹车臂2与所述安装板1铰接一端相互齿轮啮合，即两个刹车臂2的一端均设置有齿轮21，且两个齿轮21啮合，进而保证两个刹车臂2同步动作。本实施例中，两个刹车臂2的动作方式为夹钳方式，可以降低刹车动力机构3的负担，增加制动力矩。

在其中一个实施例中，所述刹车动力机构3包括收卷盘31、刹车线32和驱动所述收卷/盘31转动的旋转驱动装置38，其中旋转驱动装置38优选采用电机加减速器的组合，保证具有足够的驱动力和自锁力，所述收卷盘31固定在旋转驱动装置38的输出轴上，旋转驱动装置38在所述安装板1上，所述刹车线32的一端与所述收卷盘31连接，另一端与其中一个刹车臂2连接，所述收卷盘31收卷，驱动所述刹车线32带动两个刹车臂2相对靠拢，本实施例中，刹车动力机构3采用收卷盘31加刹车线32的组合，具有结构简单可靠，且占用空间少，适用于挂轨机器人的紧凑布局。

在其中一个实施例中，所述刹车动力机构3还包括导向机构，导向机构包括过线调节螺丝Ⅰ33、导向滑轮34、过线调节螺丝Ⅱ35、刹车线管36和过线调节螺丝Ⅲ37；

所述收卷盘31设置在安装板1上且位于两个刹车臂2的开放端一侧(即铰接端的另一侧)，所述导向滑轮34设置在安装板1上且位于两个刹车臂2的铰接端一侧；

所述过线调节螺丝Ⅰ33和过线调节螺丝Ⅱ35相互平行设置在所述安装板1上，且位于所述导向滑轮34和收卷盘31之间；

所述过线调节螺丝Ⅲ37设置在靠近所述收卷盘31一侧的刹车臂2上；

所述刹车线32一端与所述收卷盘31连接，并依次经过过线调节螺丝Ⅰ33、导向滑轮34、过线调节螺丝Ⅱ35、刹车线管36和过线调节螺丝Ⅲ37，另一端与远离所述收卷盘31一侧的刹车臂2连接。

本实施例中，可以提供刹车线32良好的导向性，特别是设置过线调节螺丝Ⅰ33使刹车线32的作用力方向正好使两个刹车臂2的开放端相对靠拢方向，避免产生无用的分力浪费电能。

在其中一个实施例中，所述收卷盘31上设置有限位轴310，限位轴310会随着收卷盘31的收卷绕收卷盘31的轴线转动，所述安装板1位于所述限位轴310的移动行程上设置有两个限位开关311，其中一个限位开关311对应刹车状态，另一个限位开关311对应不刹车状态，本实施例中，便于机器人的控制器监控刹车装置的状态。

在其中一个实施例中，所述刹车动力机构3还包括扭簧39，所述扭簧39的两个扭臂分别与两个刹车臂2连接，用于驱动两个所述刹车臂2展开，保证两个刹车臂2的复位效果，本实施例中，优选在刹车臂2上朝向所述安装板1位置设置限位销22，在安装板1上对应位置设置限位槽11，限位槽11用于限制限位销22的位置，进而限制两个刹车臂2的张开角度。

本发明还提供一种挂轨机器人系统，包括轨道5、机器人以及刹车装置，所述刹车装置设置在所述机器人上，所述机器人行走于所述轨道5上，所述刹车装置中的两个刹车片42布置在所述轨道5两侧。本发明所提供的挂轨机器人系统。相对于刹车装置作用至机器人行走轮上的方式而言，一方面可以节省机器人行走轮上的刹车盘，简化行走轮的结构，另一方面，由于轨道5的长度足够长，刹车时刹车片42始终在轨道5同一位置进行刹车的概率比较小，因此刹车片42，对轨道5的磨损比较小，也就可以降低维护检修的频率，降低成本，在一个优选实施例中，刹车片42的材料为橡胶，可以增加制动摩擦力和减少对轨道的磨损，同时可以在轨道5需要频繁刹车的部位(例如起点或者终点)加强其耐磨性，降低维护检修的频率。

本发明还提供一种挂轨机器人刹车方法，使用挂轨机器人系统，进行刹车时，所述刹车动力机构3驱动两个刹车臂2相对靠拢，两个刹车片42贴合并夹持所述轨道5，在轨道5为弯曲轨道时，所述连接臂41与刹车臂2连接侧转动，保证两个刹车片42与弯曲轨道贴合并受力均匀。

以上所述，仅是本实施例，并非对本发明做任何限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动、修饰或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种刹车装置，其特征是，包括安装板(1)、活动设置在安装板(1)上的两个刹车臂(2)、设置在所述安装板(1)上驱动两个刹车臂(2)相对靠拢和相对远离的刹车动力机构(3)以及设置在两个刹车臂(2)相对一侧的刹车组件(4)；

所述安装板(1)上设置有用于连接挂轨机器人的固定安装结构；

所述刹车组件(4)包括连接臂(41)和刹车片(42)，所述连接臂(41)的一端与所述刹车臂(2)固定连接，另一端与所述刹车片(42)万向活动连接，或者，所述连接臂(41)的一端与所述刹车臂(2)万向活动连接，另一端与所述刹车片(42)固定连接，用于使两个刹车片(42)贴合于轨道(5)。

2.如权利要求1所述的刹车装置，其特征是，所述刹车组件(4)还包括设置在刹车片(42)两端的弹性件(44)，两个所述弹性件(44)的另一端与所述刹车臂(2)固定连接。

3.如权利要求2所述的刹车装置，其特征是，两个弹性件(44)处于正常状态时，所述刹车片(42)与所述刹车臂(2)平行。

4.如权利要求1-3任一项所述的刹车装置，其特征是，两个刹车臂(2)的一端与所述安装板(1)铰接，且两个刹车臂(2)与所述安装板(1)铰接一端相互齿轮啮合。

5.如权利要求4所述的刹车装置，其特征是，所述刹车动力机构(3)包括收卷盘(31)、刹车线(32)和驱动所述收卷盘(31)转动的旋转驱动装置(38)，所述收卷盘(31)设置在所述旋转驱动装置(38)的输出轴上，所述旋转驱动装置(38)设置在所述安装板(1)上，所述刹车线(32)的一端与所述收卷盘(31)连接，另一端与其中一个刹车臂(2)连接，所述收卷盘(31)收卷，驱动所述刹车线(32)带动两个刹车臂(2)相对靠拢。

6.如权利要求5所述的刹车装置，其特征是，所述刹车动力机构(3)还包括导向机构，导向机构包括过线调节螺丝Ⅰ(33)、导向滑轮(34)、过线调节螺丝Ⅱ(35)、刹车线管(36)和过线调节螺丝Ⅲ(37)；

所述收卷盘(31)设置在安装板(1)上且位于两个刹车臂(2)的开放端一侧，所述导向滑轮(34)设置在安装板(1)上且位于两个刹车臂(2)的铰接端一侧；

所述过线调节螺丝Ⅰ(33)和过线调节螺丝Ⅱ(35)相互平行设置在所述安装板(1)上，且位于所述导向滑轮(34)和收卷盘(31)之间；

所述过线调节螺丝Ⅲ(37)设置在靠近所述收卷盘(31)一侧的刹车臂(2)上；

所述刹车线(32)一端与所述收卷盘(31)连接，并依次经过过线调节螺丝Ⅰ(33)、导向滑轮(34)、过线调节螺丝Ⅱ(35)、刹车线管(36)和过线调节螺丝Ⅲ(37)，另一端与远离所述收卷盘(31)一侧的刹车臂(2)连接。

7.如权利要求5所述的刹车装置，其特征是，所述收卷盘(31)上设置有限位轴(310)，所述安装板(1)位于所述限位轴(310)的移动行程上设置有两个限位开关(311)。

8.如权利要求5所述的刹车装置，其特征是，所述刹车动力机构(3)还包括扭簧(39)，所述扭簧(39)的两个扭臂分别与两个刹车臂(2)连接，用于驱动两个所述刹车臂(2)展开。

9.一种挂轨机器人系统，其特征是，包括轨道(5)、机器人以及如权利要求1-8任一项所述的刹车装置，所述刹车装置设置在所述机器人上，所述机器人行走于所述轨道(5)上，所述刹车装置中的两个刹车片(42)布置在所述轨道(5)两侧。

10.一种挂轨机器人刹车方法，其特征是，使用如权利要求9所述的挂轨机器人系统，进行刹车时，所述刹车动力机构(3)驱动两个刹车臂(2)相对靠拢，两个刹车片(42)贴合并夹持所述轨道(5)，在轨道(5)为弯曲轨道时，所述连接臂(41)与刹车臂(2)连接侧转动，保证两个刹车片(42)与弯曲轨道贴合并受力均匀。