CN118145316A - 一种机器人举升机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人举升机构，包括升降支架组、用于驱动升降支架组升降的升降驱动组件，升降支架组包括多根纵向并排设置的升降节，升降驱动组件包括安装架、安装在安装架上的电机、连接在电机输出轴上的行星减速箱以及连接在行星减速箱的输出轴上的伞齿轮箱，伞齿轮箱具有两个左右对称设置的输出轴，两个输出轴的轴心线沿水平方向设置且两者的转动方向相反，两根输出轴上分别安装有第一线盘和第二线盘，第一线盘和第二线盘分别位于安装架的两侧且相对设置，第一线盘上盘绕有第一拉绳，第二线盘上盘绕有第二拉绳。该结构紧凑、连接件少、重量轻、占用空间少，且确保在升降过程中始终保持拉绳处于张紧状态，升降支架组下降回收时不会松散。

Description

一种机器人举升机构

技术领域

本发明涉及建筑机器人技术领域，尤其涉及一种机器人举升机构。

背景技术

在建筑施工过程中，墙体高度会随着砌筑砖块的不断加高，而机械手受运动范围的限制，需要通过升降机构来拓展其作业高度，然而传统的升降机构多采用气缸或电动推杆这类的单级提升，其最大提升高度会受到气缸或电动推杆输出轴的长度限制，难以实现长距离伸缩，大大限制了机械手的抬升高度难以满足作业需求。因此，针对建筑机器人如何实现机械手的长距离伸缩问题并准确控制提升高度，对于提高建筑效率和质量尤为重要。

为解决前述技术问题，现有技术中，公开号为CN116424858A的中国发明专利公开了一种建筑机器人砖块搬运机械手，该机械手的升降机构采用连续举升的拉绳方式，通过控制升降机构上的升降线盘顺时针或逆时针转动，来带动位于升降机构末端的夹持机构抬升或下降，升降线盘的旋转量即为夹持机构的升降高度，从而实现对砖块升降高度的精确控制，可适用于不同场景，应用范围更广。

但是，在实际应用中发现，该升降机构的拉绳在长期使用过程中会存在拉伸现象，导致在升降线盘逆时针放线的过程中，整个升降机构的升降节会处于松散状态，不能保持紧凑；并且，该升降机构的升降线盘位于安装架一侧设置，占用空间较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构紧凑、使用安全的机器人举升机构。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机器人举升机构，包括升降支架组、用于驱动所述升降支架组升降的升降驱动组件，所述升降支架组包括多根纵向并排设置的升降节，所述升降驱动组件包括安装架以及安装在安装架上的伞齿轮箱、行星减速箱及电机，所述行星减速箱连接在电机的输出轴上，所述伞齿轮箱连接在所述行星减速箱的输出轴上，所述伞齿轮箱具有两个左右对称设置的输出轴，两个输出轴的轴心线沿水平方向设置且两者的转动方向相反，两根输出轴上分别安装有第一线盘和第二线盘，所述第一线盘和第二线盘分别位于安装架的两侧且相对设置，所述第一线盘上盘绕有第一拉绳，所述第二线盘上盘绕有第二拉绳；

每个所述升降节均包括纵向设置的支撑节和与所述支撑节纵向滑动连接的滑动节，靠近安装架一端的所述升降节中的支撑节与所述安装架相固定连接、其余所述升降节中的支撑节均固定连接在与其相邻的升降节中的滑动节上；远离安装架一端的所述升降节中的滑动节的外侧壁上还安装有安装板；相邻两个升降节的一侧顶部和底部均安装有第一定滑轮；

所述安装架的底部具有向升降支架组一侧底部延伸的延伸部，所述延伸部上安装有第二定滑轮，所述第二定滑轮和第一定滑轮相对位于所述升降支架组的两侧上。

作为一种具体的实施方式，所述第一拉绳的一端通过第一拉簧与所述安装板连接，另一端由上至下绕过依次排列的支撑节上的第一定滑轮后盘绕在所述第一线盘上；所述第二拉绳的一端盘绕在所述第二线盘上、另一端绕过第二定滑轮后向上通过第二拉簧与所述安装板连接。

作为一种具体的实施方式，所述安装架由两块固定板、若干固定杆及一块卡板构成，两块所述固定板沿纵向方向相平行设置，若干固定杆连接在两块固定板间，所述卡板固定连接在两块固定板靠近升降支架组的一侧面上，靠近卡板的一根升降节中的支撑节固定安装在所述卡板上，所述固定板、固定杆及卡板围设成一框架，所述电机、行星减速箱和伞齿轮箱安装在所述框架内。

作为一种具体的实施方式，所述延伸部上安装有张紧导向组件，所述张紧导向组件位于第二定滑轮与第二线盘之间，所述张紧导向组件包括安装槽、安装在所述安装槽内的多个导向轮，多个导向轮的轴心线方向均沿竖直方向延伸且多个导向轮沿水平方向相错位设置，所述第二拉绳依次绕过多个所述导向轮。

作为一种具体的实施方式，每个所述升降节中的所述支撑节朝向与其对应的滑动节的一侧设置有滑槽，所述滑槽沿竖直方向贯穿所述支撑节，所述滑动节滑动的安装在所述滑槽内。

作为一种具体的实施方式，所述滑槽宽度方向的两侧内壁上设置有沿纵向延伸的第一滑道，所述滑动节的两侧设置有沿纵向延伸的第二滑道，第一滑道与其对应的第二滑道间构成用于容纳滚珠的滚动槽，每个滚动槽内均设置有多颗滚珠，多颗滚珠沿纵向方向间隔的设置在所述滚动槽内，所述第一滑道与第二滑道两个部件中的一个部件的顶部、另一个部件的底部分别设置有限位凸起，以防滚珠脱离滚动槽。

作为一种具体的实施方式，所述第一定滑轮通过固定件安装在相邻两个升降节的侧面，所述固定件包括固定块和位于固定块一侧的拉绳限位件，所述固定块固定安装在支撑节和与其相邻的升降节中的滑动节间；拉绳限位件包括用于安装第一定滑轮的滑轮槽、与第一定滑轮径向两侧轮壁相对设置的限位板，所述限位板为弧形板，所述弧形板内壁与所述第一定滑轮的轮壁间的最小间距小于所述第一拉绳的直径。

作为一种具体的实施方式，相邻升降节的中部位置处还设置有支撑块，所述支撑块固定安装在支撑节和与其相邻的升降节中的滑动节间。

作为一种具体的实施方式，所述支撑块朝向支撑节的一侧面上开设有槽口，所述支撑块通过所述槽口卡设在所述支撑节的外侧壁上。

作为一种具体的实施方式，靠近安装架一端的所述升降节的顶端外侧面上设置有所述第一定滑轮。

作为一种具体的实施方式，所述支撑节与滑动节均为铝合金材料，所述滑动节为空腔结构。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：

（1）本发明中，通过伞齿轮箱上两个旋转方向相反的输出轴驱动第一线盘和第二线盘反向旋转，且通过两根拉绳驱动升降支架组升降时，由于两根拉绳的拉动方向相对，可以使升降支架组在升降的过程中一直保持张紧状态，升降支架组下降回收时不会松散；能够使升降线盘设计尺寸更小，且两个升降线盘分别位于安装架两侧设置，整体空间布置更合理；

（2）在两个相邻升降节间设置固定件来安装第一定滑轮，不仅使整个升降支架组结构更紧凑和简洁，同时机械连接少、整体重量更轻，占用空间小，且通过固定件能够增加整个结构的刚性；

（3）两根拉绳均通过拉簧与安装板连接，能够使拉绳始终保持张紧状态，避免拉绳长期使用延展后从定滑轮上脱落；

（4）在两个相邻升降节间安装支撑块，提到了升降支架组的稳定性，防止升降节和滑动节变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明实施例中所提供的一种机器人举升机构的结构示意图一；

图2为本发明实施例中所提供的一种机器人举升机构的结构示意图二；

图3为本发明实施例中所提供的一种机器人举升机构的结构示意图三；

图4为本发明实施例中所提供的升降支架组的结构示意图；

图5为本发明实施例中所提供的升降节的结构示意图；

图6为本发明实施例中所提供的安装架的结构示意图；

图7为本发明实施例中所提供的张紧导向组件的结构示意图；

图8为本发明实施例中所提供的第一导向轮和第二导向轮的相对布局结构示意图；

图9为本发明实施例中所提供的支撑节和滑动节的配合结构示意图；

图10为图9中A处的放大结构示意图；

图11为本发明实施例中所提供的固定件的结构示意图；

图12为本发明实施例中所提供的支撑块的结构示意图；

图13为本发明实施例中所提供的机器人举升机构处于向上伸出状态时的结构示意图。

其中：1、升降支架组；2、安装架；3、电机；4、行星减速箱；5、伞齿轮箱；6、第一线盘；7、第二线盘；8、第一拉绳；9、第二拉绳；10、支撑节；11、滑动节；12、第一定滑轮；13、安装板；14、延伸部；15、第二定滑轮；16、第一拉簧；17、第二拉簧；18、固定板；19、固定杆；20、卡板；21、安装槽；22、第一导向轮；23、第二导向轮；24、滑槽；25、第一滑道；26、第二滑道；27、滚珠；28、限位凸起；29、固定件；30、固定块；31、滑轮槽；32、限位板；33、支撑块；34、槽口。

具体实施方式

下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围：

参见图1至3所示，本发明提供了一种机器人举升机构，包括升降支架组1、用于驱动升降支架组1升降的升降驱动组件，升降支架组1包括多根纵向并排设置的升降节，升降驱动组件包括安装架2以及安装在安装架2上的伞齿轮箱5、行星减速箱4及电机3，行星减速箱4连接在电机3的输出轴上，伞齿轮箱5连接在行星减速箱4的输出轴上，伞齿轮箱5具有两个左右对称设置的输出轴，两个输出轴的轴心线沿水平方向设置且两者的转动方向相反，两根输出轴上分别安装有第一线盘6和第二线盘7，第一线盘6和第二线盘7分别位于安装架2的两侧且相对设置，第一线盘6上盘绕有第一拉绳8，第二线盘7上盘绕有第二拉绳9。

具体的，参见图4、5所示，每个升降节均包括纵向设置的支撑节10和与支撑节10纵向滑动连接的滑动节11，靠近安装架2一端的升降节中的支撑节10与安装架2相固定连接、其余升降节中的支撑节10均固定连接在与其相邻的升降节中的滑动节11上；远离安装架2一端的升降节中的滑动节11其外侧壁上还安装有安装板13，实际使用时，用于夹持砖块的夹持机构通过螺栓固定安装在该安装板13上；相邻两个升降节的一侧顶部和底部均安装有第一定滑轮12，靠近安装架2一端的升降节的顶端外侧面上也设置有第一定滑轮12。

参见图1所示，安装架2的底部具有向升降支架组1一侧底部延伸的延伸部14，延伸部14上安装有第二定滑轮15，如图6所示，第二定滑轮15和第一定滑轮12相对位于升降支架组1的两侧上。

这里，第一拉绳8的一端通过第一拉簧16与安装板13连接，另一端由上至下绕过依次排列的支撑节10上的第一定滑轮12后盘绕在第一线盘6上；第二拉绳9的一端盘绕在第二线盘7上、另一端绕过第二定滑轮15后向上通过第二拉簧17与安装板13连接。这里，第一拉绳8和第二拉绳分别通过第一拉簧16和第二拉簧17与安装板13连接，在升降支架组1升降过程中，因第一线盘6与第二线盘7的旋转方向相反，从而能够确保第一拉绳8和第二拉绳均处于张紧状态，避免拉绳在长期使用延展后出现从定滑轮上滑落的情况。这里，两根拉绳均采用了钢丝绳。

具体工作时，电机3驱动行星减速箱4动作，再通过行星减速箱4输出驱动伞齿轮箱5，伞齿轮箱5同时驱动两侧转动方向相反的输出轴旋转，进而带动第一线盘6与第二线盘7反向旋转。如当需要升降支架组1向上伸出时，第一线盘6正向旋转使第一拉绳8收紧盘绕在第一线盘6上，依次拉动对应的升降节向上伸出，带动安装板13上用于夹持砖块的夹持机构上升，同时，第二线盘7反向旋转，将缠绕在其上的第二拉绳9随安装板13的移动逐步放出，升降支架组1向上伸出后的状态如图13所示。

当夹持机构将砖块提升至预设位置后，待工人将砖块取走后升降支架组1需回缩使夹持机构的高度下降以重新夹持砖块，此时，第二线盘7正向旋转，第二拉绳9逐渐收紧盘绕在第二线盘7上，第二拉绳9向下拉动安装板13使整个升降支架组1收缩，此时，第一线盘6同步反向旋转，将第一线盘6上的第一拉绳8随安装板13的移动逐渐放出。

本方案中通过第一拉绳8和第二拉绳9同时安装在安装板13上控制升降支架组1的升降运动，因两者的拉力方向相反，从而使得升降支架组1在升降过程中始终保持紧凑状态，拉绳始终保持张紧，使升降支架组1在下降回收过程中也不会发生松散。因两个线盘安装在安装架2的两侧，从而其尺寸可以设计的更小，整体装置的结构也更紧凑。

本例中，参见图6所示，该安装架2由两块固定板18、若干固定杆19及一块卡板20构成，两块固定板18沿纵向方向相平行设置，若干固定杆19连接在两块固定板18间，卡板20固定连接在两块固定板18靠近升降支架组1的一侧面上，靠近卡板20的一根升降节中的支撑节10通过螺栓固定安装在卡板20上，固定板18、固定杆19及卡板20围设成一框架，电机3、行星减速箱4和伞齿轮箱5安装在框架内，本例中，该伞齿轮箱5固定安装在安装架2上，行星减速箱4与伞齿轮箱5间、电机3与行星减速箱4间均通过螺栓进行固定。

在安装架2的延伸部14上安装有张紧导向组件，参见图6、7、8所示，张紧导向组件位于第二定滑轮15与第二线盘7之间，张紧导向组件包括安装槽21、安装在安装槽21内的多个导向轮，本例中该导向轮有两个，分别为第一导向轮22和第二导向轮23，两个导向轮的轴心线方向均沿竖直方向延伸且两个导向轮沿水平方向相错位设置，第二拉绳9依次绕过第一导向轮22和第二导向轮23，从而使第二拉绳9能够始终保持张紧状态，同时能够使第二拉绳9紧凑、均匀的盘绕在第二线盘7上，不会出现打结的现象。该安装槽21通过螺栓固定安装在安装架2的延伸部14上。

本例中，如图9所示，每个升降节中的支撑节10朝向与其对应的滑动节11的一侧设置有滑槽24，该滑槽24呈U型，滑槽24沿竖直方向贯穿支撑节10，滑动节11滑动的安装在滑槽24内，通过该设置方式，使得整个升降节的结构更加紧凑，占用空间小。

这里，滑槽24宽度方向的两侧内壁上设置有沿纵向延伸的第一滑道25，参见图10所示，滑动节11的两侧设置有沿纵向延伸的第二滑道26，第一滑道25与其对应的第二滑道26间构成用于容纳滚珠27的滚动槽，每个滚动槽内均设置有多颗滚珠27，多颗滚珠27沿纵向方向间隔的设置在滚动槽内，第一滑道25与第二滑道26两个部件中的一个部件的顶部、另一个部件的底部分别设置有限位凸起28，通过限位凸起28限制滚珠27的滚动行程以防滚珠27脱离滚动槽，进而实现对滑动节11的行程范围进行限制，本例中，在第一滑道25的顶部和第二滑道26的底部均设置有该限位凸起28。通过在支撑节10与滑动节11间设置滚珠27，方便了滑动节11的滑动，在减少机械连接的同时确保了升降节工作的稳定性。为了在减轻升降节质量的同时确保其强度，这里该支撑节10与滑动节11均采用了铝合金材料，同时滑动节11采用了空腔结构。

本例中，第一定滑轮12通过固定件29安装在相邻两个升降节的侧面，该固定件29包括固定块30和位于固定块30一侧的拉绳限位件，具体的，参见图11所示，固定块30通过螺栓组件固定安装在支撑节10和与其相邻的升降节中的滑动节11间；拉绳限位件安装在固定块30的侧面，包括用于安装第一定滑轮12的滑轮槽31、与第一定滑轮12径向两侧轮壁相对设置的限位板32，限位板32为弧形板，弧形板内壁与第一定滑轮12的轮壁间的最小间距小于第一拉绳8的直径。通过将限位板32设呈弧形板，同时其与第一定滑轮12轮壁间的最小间距小于第一拉绳8的直径，对第一拉绳8起到卡紧的作用，能够在升降支架组1升降过程中第一拉绳8不会从第一定滑轮12上脱落。

此外，相邻两个升降节的中部位置处还设置有支撑块33，如图4、5所示，支撑块33通过螺栓固定安装在支撑节10和与其相邻的升降节中的滑动节11间。通过设置支撑块33，能够增强支撑节10与其相邻升降节中的滑动节11间的连接牢固度，增强整个升降支架组1的结构强度。相邻升降节间的支撑块33可以沿纵向方向设置多个。进一步的，支撑块33朝向支撑节10的一侧面上开设有槽口34，如图12所示，支撑块33通过槽口34卡设在支撑节10的外侧壁上。通过该设置方式，在升降节升降的过程中，不仅对支撑节10起到导向作用，同时对支撑节10起到支撑作用，防止其左右摇摆，提高其稳定性。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人举升机构，包括升降支架组（1）、用于驱动所述升降支架组（1）升降的升降驱动组件，所述升降支架组（1）包括多根纵向并排设置的升降节，其特征在于，所述升降驱动组件包括安装架（2）以及安装在安装架（2）上的伞齿轮箱（5）、行星减速箱（4）及电机（3），所述行星减速箱（4）连接在电机（3）的输出轴上，所述伞齿轮箱（5）连接在所述行星减速箱（4）的输出轴上，所述伞齿轮箱（5）具有两个左右对称设置的输出轴，两个输出轴的轴心线沿水平方向设置且两者的转动方向相反，两根输出轴上分别安装有第一线盘（6）和第二线盘（7），所述第一线盘（6）和第二线盘（7）分别位于安装架（2）的两侧且相对设置，所述第一线盘（6）上盘绕有第一拉绳（8），所述第二线盘（7）上盘绕有第二拉绳（9）；

每个所述升降节均包括纵向设置的支撑节（10）和与所述支撑节（10）纵向滑动连接的滑动节（11），靠近安装架（2）一端的所述升降节中的支撑节（10）与所述安装架（2）相固定连接、其余所述升降节中的支撑节（10）均固定连接在与其相邻的升降节中的滑动节（11）上；远离安装架（2）一端的所述升降节中的滑动节（11）的外侧壁上还安装有安装板（13）；相邻两个升降节的一侧顶部和底部均安装有第一定滑轮（12）；

所述安装架（2）的底部具有向升降支架组（1）一侧底部延伸的延伸部（14），所述延伸部（14）上安装有第二定滑轮（15），所述第二定滑轮（15）和第一定滑轮（12）相对位于所述升降支架组（1）的两侧上。

2.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述第一拉绳（8）的一端通过第一拉簧（16）与所述安装板（13）连接，另一端由上至下绕过依次排列的支撑节（10）上的第一定滑轮（12）后盘绕在所述第一线盘（6）上；所述第二拉绳（9）的一端盘绕在所述第二线盘（7）上、另一端绕过第二定滑轮（15）后向上通过第二拉簧（17）与所述安装板（13）连接。

3.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述安装架（2）由两块固定板（18）、若干固定杆（19）及一块卡板（20）构成，两块所述固定板（18）沿纵向方向相平行设置，若干固定杆（19）连接在两块固定板（18）间，所述卡板（20）固定连接在两块固定板（18）靠近升降支架组（1）的一侧面上，靠近卡板（20）的一根升降节中的支撑节（10）固定安装在所述卡板（20）上，所述固定板（18）、固定杆（19）及卡板（20）围设成一框架，所述电机（3）、行星减速箱（4）和伞齿轮箱（5）安装在所述框架内。

4.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述延伸部（14）上安装有张紧导向组件，所述张紧导向组件位于第二定滑轮（15）与第二线盘（7）之间，所述张紧导向组件包括安装槽（21）、安装在所述安装槽（21）内的多个导向轮，多个导向轮的轴心线方向均沿竖直方向延伸且多个导向轮沿水平方向相错位设置，所述第二拉绳（9）依次绕过多个所述导向轮。

5.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，每个所述升降节中的所述支撑节（10）朝向与其对应的滑动节（11）的一侧设置有滑槽（24），所述滑槽（24）沿竖直方向贯穿所述支撑节（10），所述滑动节（11）滑动的安装在所述滑槽（24）内。

6.根据权利要求5所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述滑槽（24）宽度方向的两侧内壁上设置有沿纵向延伸的第一滑道（25），所述滑动节（11）的两侧设置有沿纵向延伸的第二滑道（26），第一滑道（25）与其对应的第二滑道（26）间构成用于容纳滚珠（27）的滚动槽，每个滚动槽内均设置有多颗滚珠（27），多颗滚珠（27）沿纵向方向间隔的设置在所述滚动槽内，所述第一滑道（25）与第二滑道（26）两个部件中的一个部件的顶部、另一个部件的底部分别设置有限位凸起（28），以防滚珠（27）脱离滚动槽。

7.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述第一定滑轮（12）通过固定件（29）安装在相邻两个升降节的侧面，所述固定件（29）包括固定块（30）和位于固定块（30）一侧的拉绳限位件，所述固定块（30）固定安装在支撑节（10）和与其相邻的升降节中的滑动节（11）间；拉绳限位件包括用于安装第一定滑轮（12）的滑轮槽（31）、与第一定滑轮（12）径向两侧轮壁相对设置的限位板（32），所述限位板（32）为弧形板，所述弧形板内壁与所述第一定滑轮（12）的轮壁间的最小间距小于所述第一拉绳（8）的直径。

8.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，相邻升降节的中部位置处还设置有支撑块（33），所述支撑块（33）固定安装在支撑节（10）和与其相邻的升降节中的滑动节（11）间。

9.根据权利要求8所述的一种机器人举升机构，其特征在于，所述支撑块（33）朝向支撑节（10）的一侧面上开设有槽口（34），所述支撑块（33）通过所述槽口（34）卡设在所述支撑节（10）的外侧壁上。

10.根据权利要求1所述的一种机器人举升机构，其特征在于，靠近安装架（2）一端的所述升降节的顶端外侧面上设置有所述第一定滑轮（12）。