CN201808065U - 机器人增力装置以及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人增力装置以及机器人，机器人增力装置包括一个用于增加提升力的动力机构、与所述的动力机构相连接、用于传递动力机构拉力跟随机器人动作的随动机构以及用于支撑所述的动力机构和随动机构的支撑机构。本实用新型解决了现有技术的缺点，提供了一种操作简单、低成本并可有效的提高机器人的负重能力的机器人增力装置以及机器人。

Description

机器人增力装置以及机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人辅助动力装置以及机器人，特别是涉及一种机器人增力装置以及机器人。

背景技术

随着社会科技水平的不断进步和发展，机器人被广泛应用到各种场合及工业生产领域。机器人的应用，不仅大大降低了工人的劳动强度，而且大大的提高了工业生产的效率。但目前存在的问题是，通用的机器人本体负重能力有限，提升负载重量小，这就使其应用范围受到很大限制，而开发提升能力强的机器人制造技术难度大，成本高，运行能耗大。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提出一种操作简单、低成本并可有效的提高机器人的负重能力的机器人增力装置以及机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种机器人增力装置，包括一个用于增加提升力的动力机构、与所述的动力机构相连接、用于传递动力机构拉力跟随机器人动作的随动机构以及用于支撑所述的动力机构和随动机构的支撑机构。

本实用新型的更进一步改进在于，所述的动力机构包括动力源，所述的支撑机构包括固定立柱、横梁，导向轮组，所述横梁的一端固定在固定立柱顶端，所述的导向轮组设置在所述的横梁的两端，所述的随动机构包括提升索具，所述提升索具的初始端连接动力源，所述的提升索具的中间段依次绕经横梁两端的导向轮，所述的提升索具的终止端经所述导向轮组变向后连接在机器人的运动部件。

本实用新型的更进一步改进在于，还包括一个设置在所述横梁的另一端下方与其平行铰接的至少一节旋臂，所述的旋臂的两端各安装有导向轮，所述旋臂在机器人及提升索具的牵引下随机器人运动部件的旋转围绕其所在横梁端下方的铰接轴转动，以增大机器人的工作区域。

本实用新型的更进一步改进在于，所述动力源包括一个大行程气缸，所述大行程气缸匹配安装在固定立柱或横梁的外侧面或体内，所述大行程气缸的活塞杆端部与提升索具的初始端固定连接，大行程气缸通过输出动力为机器人提供一个辅助提升力。

本实用新型的更进一步改进在于，所述动力源包括一个液压缸，所述液压缸匹配安装在固定立柱或横梁的外侧面或体内，液压缸的活塞杆端部与提升索具的初始端连接，液压缸通过输出动力为机器人提供一个辅助提升力。

本实用新型的更进一步改进在于，所述动力源包括变频调速电机，变频调速电机通过附加收线轴与提升索具连接，通过输入变频调速电机的电气参数使其输出动力为机器人提供一个辅助提升力。

本实用新型的更进一步改进在于，所述动力源包括一个自由体的配重体，所述配重体与提升索具的初始端连接，配重体通过预设重量为机器人提供辅助提升力。

本实用新型的更进一步改进在于，所述横梁与旋臂铰接端对应安装的上、下两个导向轮分别位于其共切线两侧，该共切线近似与旋臂或横梁垂直。

本实用新型的另一个目的在于提供一种机器人，具有上述机器人增力装置。

本实用新型的有益积极效果是：

1、本实用新型机器人增力装置，构思独特、设计合理，结构简单、成本低，以最小的投入，使机器人的提升能力有了显著的提高，且不影响机器人动作灵活性能和工作可靠性能，适用范围广泛。通过给机器人配置一种附加在机器人体外的提升装置，克服工件或机器人自重，使得机器人的负载能力提升，工作能力得以提高。本实用新型辅助提升增力装置可以作为机器人的附属设备，也可与机器人制作为一体。

2、本实用新型机器人增力装置，因其设计合理，结构简单，故容易实现，具有较强的实用性，进一步提高了机器人的工作效率。同时，机器人增力装置配合机器人，整个工作循环由一个动力源驱动，设备成本和运营成本都比较低，易于安装和维护，适合大范围推广，有利于节约能源。

附图说明

图1为本实用新型机器人增力装置结构示意图。

图中

1、固定立柱；2、动力源；3、导向轮组；4、横梁；5、旋臂；6、提升索具；7、机器人。

具体实施方式

下面对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1，一种机器人增力装置，包括一个用于增加提升力的动力机构、与动力机构相连接、用于传递动力机构拉力跟随机器人7动作的随动机构以及用于支撑动力机构和随动机构的支撑机构。动力机构包括动力源2，支撑机构包括固定立柱1、横梁4，导向轮组3，横梁4的一端固定在固定立柱1顶端，在横梁4的另一端下方与其平行铰接的旋臂5，旋臂5的两端各安装有导向轮，导向轮组3设置在横梁4的两端，随动机构包括提升索具6，提升索具6的初始端连接动力源2，提升索具6的中间段依次绕经横梁4和旋臂5两端的导向轮，提升索具6的终止端经导向轮组3变向后连接在机器人7的腕部。横梁4与旋臂5铰接端对应安装的上、下两个导向轮分别位于其共切线两侧，该共切线近似与旋臂5或横梁4垂直。

本实施例中，旋臂5为一节式设计，当然还可以为多节式设计，每相邻两节旋臂间进行铰接，如两节式旋臂5为一节臂的末端又铰接另一节臂，多节式设计旋臂5使得机构更灵活，传送的力量更垂直，旋臂5的末端更接近机器人7受力点。

旋臂5在机器人7及提升索具6的牵引下随机器人7腕部的旋转围绕其所在横梁端下方的铰接轴转动，以增大机器人7的工作区域。提升索具6以旋臂5右侧的导向轮为轴，进行随动。机器人7手臂向下运动时，牵动提升索具6克服动力源2的预设力向下运动；机器人7手臂向上运动时，提升索具6把动力源2的预设力转变为对机器人7的提升辅助力，抵消工件的自重。机器人7手臂向左运动时，牵动提升索具6向左运动，如果向左运动的距离较少，提升索具6的摆动即可完成向左运动的步骤，如果向左运动的距离较多，提升索具6会进一步带动旋臂5沿铰接轴向左转动以完成向左运动的步骤，旋臂5扩大了提升索具6的摆动范围。

提升索具6与机器人7连接的位置可以是机器人7的任意运动部件，比如头部、腕部、手臂等位置，根据提升索具6与机器人7连接位置的不同，为了给机器人7的抓取部件提供相同的辅助提升力，需要给提升索具6设置不同的拉力。

提升索具6不仅可以通过导向轮直接将提升动力作用于机器人7运动部件，也可以经过中间变速机构，再与机器人7运动部件连接，提供更匹配的力量和运动行程。

本实施例机器人增力装置，动力源2采用一个大行程气缸，大行程气缸匹配安装在固定立柱1外侧面，大行程气缸的活塞杆端部与提升索具6的初始端固定连接，大行程气缸通过预设的气压作为输出动力为机器人7提供辅助提升力。

本实施例机器人增力装置还可以采用液压缸作为动力源2，液压缸匹配安装在固定立柱1或横梁4的外侧面或体内，液压缸的活塞杆端部与提升索具6的初始端连接，液压缸通过输出动力为机器人7提供一个恒定或可变的辅助提升力。还可以采用变频调速电机作为动力源2，通过输入变频调速电机的电气参数使其输出动力，变频调速电机通过附加收线轴与提升索具6连接。当然还可以采用一个自由体的配重块作为动力源2，配重块与提升索具6的初始端连接，配重块通过预设配重重量为机器人7提供一个辅助提升力。动力源2的实施方式有多种，使用动力源的差异不限定本实用新型的保护范围。

以下详述本实用新型机器人增力装置以及机器人的工作原理。

(1)在空载状态下，机器人增力装置给机器人7施加一个辅助提升力，本实施例中辅助提升力等于90N，机器人7抓取机构的最大抓取重量为100N。

(2)机器人7带动机器人增力装置移动到工件抓取位置，机器人7抓取工件。本实施例中工件的重力为170N，因为机器人7的最大抓取力为100N，辅助提升力为90N，机器人7无法将工件拉动，需借助于机器人增力装置提供的辅助提升力，机器人7和机器人增力装置共同承担工件的重力，机器人7带动机器人增力装置和工件移动到工件放置位置。

当施加一个较大的辅助提升力时，可以帮助机器人7拎起更重的工件，如机器人7抓取机构的最大抓取力为100N，辅助提升力为300N，即可以抓取和移动重力不超过400N的工件，与机器人7抓取机构的100N的最大抓取力相比，大大提高了机器人7的性能。而且为了防止辅助提升力设定过大造成机器人7的损坏，辅助提升力较佳的应该设定在小于机器人7抓取机构最大抓取重量、机器人7的机械强度和工件重力之和，当机器人7被拉动到一定高度后，机器人7抓取机构向下的抓取力、机器人7的机械应力和工件向下的重力共同克服辅助提升力，防止辅助提升力继续拉动机器人7上升，给机器人7造成损伤。

当然辅助提升力在空载状态还可以等于零，即在空载状态时，机器人增力装置不给机器人7提供辅助提升力，当机器人7抓取工件时，机器人增力装置再给机器人7提供辅助提升力。这样的设置可以节约机器人增力装置消耗的能源。

而且辅助提升力可以为一个按特定程序变化的力，例如机器人7在提升工件时，机器人增力装置给予机器人7一个持续增大的辅助提升力，直到机器人7将工件提升至最高点，当机器人7将工件提升至最高点后，机器人增力装置给予机器人7一个持续减小的辅助提升力，直至机器人7将工件放下。根据机器人7的运动状态变化机器人增力装置的辅助提升力，可以更精确的辅助机器人7，快速帮机器人7运动到指定位置，提升机器人7的运动效率。

辅助提升力的大小和变化状态都不限定本实用新型的保护范围。

(3)机器人7带动机器人增力装置和工件移动到工件放置位置，工件移动到位，机器人7释放工件，机器人7回到空载状态。

通过上述实施方式，不难看出本实用新型是一种操作简单、低成本并可有效的提高机器人7的负重能力的机器人增力方法和装置及其机器人。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种机器人增力装置，其特征在于：包括一个用于增加提升力的动力机构、与所述的动力机构相连接、用于传递动力机构拉力跟随机器人(7)动作的随动机构以及用于支撑所述的动力机构和随动机构的支撑机构。

2.根据权利要求1所述的机器人增力装置，其特征在于：所述的动力机构包括动力源(2)，所述的支撑机构包括固定立柱(1)、横梁(4)，导向轮组(3)，所述横梁(4)的一端固定在固定立柱(1)顶端，所述的导向轮组(3)设置在所述的横梁(4)的两端，所述的随动机构包括提升索具(6)，所述提升索具(6)的初始端连接动力源(2)，所述的提升索具(6)的中间段依次绕经横梁(4)两端的导向轮，所述的提升索具(6)的终止端经所述导向轮组(3)变向后连接在机器人的运动部件。

3.根据权利要求2所述的机器人增力装置，其特征在于：还包括一个设置在所述横梁(4)的另一端下方与其平行铰接的至少一节旋臂(5)，所述的旋臂(5)的两端各安装有导向轮，所述旋臂(5)在机器人及提升索具(6)的牵引下随机器人(7)运动部件的旋转围绕其所在横梁端下方的铰接轴转动。

4.根据权利要求1所述的机器人增力装置，其特征是：所述动力源(2)包括一个大行程气缸，所述大行程气缸匹配安装在固定立柱(1)或横梁(4)的外侧面或体内，所述大行程气缸的活塞杆端部与提升索具(6)的初始端固定连接。

5.根据权利要求1所述的机器人增力装置，其特征是：所述动力源(2)包括一个液压缸，所述液压缸匹配安装在固定立柱(1)或横梁(4)的外侧面或体内，液压缸的活塞杆端部与提升索具(6)的初始端连接。

6.根据权利要求1所述的机器人增力装置，其特征是：所述动力源(2)包括变频调速电机，变频调速电机通过附加收线轴与提升索具(6)连接。 

7.根据权利要求1所述的机器人增力装置，其特征是：所述动力源(2)包括一个自由体的配重体，所述配重体与提升索具(6)的初始端连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的机器人增力装置，其特征是：所述横梁(4)与旋臂(5)铰接端对应安装的上、下两个导向轮分别位于其共切线两侧，该共切线近似与旋臂(5)或横梁(4)垂直。

9.一种机器人，其特征在于：具有如权利要求1至8中任一项所述的机器人增力装置。 

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