CN204700885U - 一种平面两自由度移动装置 - Google Patents

Abstract

一种平面两自由度移动装置，包括操作平台、步进电机及与步进电机连接的同步带，在操作平台的两侧设有Y向滑轨，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带依次绕过同步带轮和传动轴套。本实用新型结构简单，通过两个步进电机输出不同方向、不同速度的扭矩，可以实现工作滑块在平面上任意位置的行走。应用在爬壁打磨机器人上，由于结构简洁，可以有效降低机器人的自重，使得控制更为灵活。

Description

一种平面两自由度移动装置

技术领域

本专利涉及到一种平面两自由度的移动装置。

背景技术

爬壁机器人作为特种机器人的一种，用来代替人工无法在恶劣，危险，极端条件下的作业。在磁基壁面上进行特种作业如检测、打磨、抛光、焊接等一系列自动化的任务，具有高效，安全等特点得到了越来越多的关注。而其打磨头需要在同一平面内作任意曲线移动，因此采用平面两自由度移动机构对打磨头进行驱动，另外这种平面两自由度机构可以应用在如涂胶头，3d打印机等领域。

常见的平面两坐标的移动结构，多为直线模结构，即电机带动丝杆旋转，从而带动丝杠螺母上的滑台移动。公开号为CN103101050A的中国专利，公开了一种新型平面两自由度冗余驱动并联移动平台，它包括动平台、平行导轨、三条等长支链、一条可伸缩支链以及滑动块;滑动块在对应导轨上的位置以及可伸缩支链的长度都是通过伺服电机进行驱动控制。该发明虽然提高了结构的刚度、动态性能、定位精度，但是结构复杂不适用爬壁人等轻型结构。

发明内容

为解决现有技术平面两自由度装置结构复杂、成本高、效率低等问题，提供一种平面两自由度的移动装置，这种移动装置，结构合理、效率高、易于控制、成本低。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种平面两自由度的移动装置，包括操作平台、步进电机及与步进电机连接的同步带，在操作平台的两侧设有Y向滑轨，在滑板下端对应操作平台的两条滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接。

上述的一种平面两自由度的移动装置，在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。

上述的一种平面两自由度的移动装置，在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨头，打磨头下端穿过滑板上的通孔。

本实用新型结构简单，仅通过由同步带轮、轴承和同步带，组成一个简洁移动循环单元。通过两个步进电机输出不同方向、不同速度的扭矩，可以实现工作滑块在平面上任意位置的行走。

本实用新型应用在爬壁打磨机器人上，由于结构简洁，可以有效降低机器人的自重，使得控制更为灵活。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型局部放大结构示意图。

图3为本实用新型两只电机同向逆时针转动时的滑板滑块工作状态示意图。

图4为本实用新型两只电机相对向内转动时的滑板滑块工作状态示意图。

图5为本实用新型两只电机相对向外转动时的滑板滑块工作状态示意图。

图6为本实用新型两只电机同向顺时针转动时滑板滑块工作状态示意图。

图中标记为：1第一步进电机，2工作滑块，21工作滑块下方与X向导轨配合的滑槽块，22打磨头，23工作滑块的同步带固定箍，3第二步进电机，31与第一同步电机输出端连接的同步带轮，32与第二同步电机输出端连接的同步带轮，4第三传动轴套，5第四传动轴套，6滑板上的X向导轨，7同步带，8操作平台上的Y向导轨，81滑板下方与Y向导轨配合的滑槽块，82滑板上开设的通孔，9第二换向同步带轮，10第一换向同步带轮，11操作平台，12滑板，13第一传动轴套，14第二传动轴套。

具体实施方式

实施例一

参照附图，一种平面两自由度的移动装置，在操作平台11的两侧设有Y向滑轨8，在滑板12下端对应操作平台的两条滑轨处设有滑槽81，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机1和3分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮9和10分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套4、5、13、14；一条同步带7两端分别与工作滑块2的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套13、第一换向同步带轮10、第一步进电机输出端的同步带轮31、第二传动轴套14、第三传动轴套4、第二步进电机输出端的同步带轮32、第二换向同步带轮9、第四换向轴套5，最后同步带末端与工作滑块2的右侧连接，本实施例中，在工作滑块上固定有同步带固定箍23，同步带与固定箍固定连接。

在滑板上设有两条X向滑轨6，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽21，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。

下面两个表格分别表示两只同步电机同向和反向转动时的滑板与工作滑块在平面上的移动状态。

表1  电机转动方向相同时，滑板、工作滑块运动状态

表2  电机转动方向相反时，滑板、工作滑块运动状态

上面两个表格中，分别为左右两只电机转速，且以逆时针为正。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例是将平面两自由度装置用于打磨机器人的打磨头的平面驱动，在滑板上开设通孔82，在工作滑块上安装打磨头22，打磨头下端穿过滑板上的通孔82。

使打磨头能在平面上自由移动，方便打磨机器人对作业面的打磨。

Claims (3)

1.一种平面两自由度移动装置，包括操作平台、步进电机及与步进电机连接的同步带，其特征在于在操作平台的两侧设有Y向滑轨，在滑板下端对应操作平台的两条滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接。

2.如权利要求1所述的一种平面两自由度移动装置，其特征在于在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。

3.如权利要求2所述的一种平面两自由度移动装置，其特征在于在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨头，打磨头下端穿过滑板上的通孔。