CN206825468U - 一种机器人重心调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人重心调节装置，包括电机、第一挡板、第二挡板、丝杠、丝杠滑块、导向杆和配重块；丝杠的一端穿过第一挡板与电机的输出轴连接，另一端与第二挡板连接，丝杠能够相对第一挡板和第二挡板转动；导向杆一端与第一挡板连接，另一端与第二挡板连接，且导向杆与丝杠平行；丝杠滑块同时套设于丝杠和导向杆上，位于第一挡板和第二挡板之间，丝杠滑块用于套设导向杆的过孔内设有直线轴承；丝杠转动时，丝杠滑块沿丝杠的轴向移动，第一挡板和第二挡板上分别设有一个限位开关；配重块连接在丝杠滑块上。本实用新型可以实现机器人自动调整重心，避免由于倾角过大造成的翻车。

Description

一种机器人重心调节装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人重心调节装置。

背景技术

机器人移动过程中，路面情况多变，例如爬坡、下坡、遇到障碍物等情况，重心会偏置，或者急刹车致机器人的重心惯性前倾，机器人本体运动状态不稳定，甚至可能出现翻倒，因此需要装载一种可调节机器人重心的装置。

目前，市面上的重心调节装置虽然相对于传统的固定配重方式有明显优势，但是需要通过人工操作来实现调节重心这一过程，且结构复杂，一旦投入使用难以更改配重的质量，使用中操作人员只能依靠经验判断重心是否处在安全区域，安全性不高。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决现有技术中重心调节装置结构复杂，依赖人工操作，以及安全性差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人重心调节装置，包括电机、第一挡板、第二挡板、丝杠、丝杠滑块、导向杆和配重块；所述丝杠的一端穿过所述第一挡板与所述电机的输出轴连接，另一端与所述第二挡板连接，所述丝杠能够相对所述第一挡板和第二挡板转动；所述导向杆一端与所述第一挡板连接，另一端与所述第二挡板连接，且所述导向杆与所述丝杠平行设置；所述丝杠滑块同时套设于所述丝杠和所述导向杆上，且位于所述第一挡板和第二挡板之间，所述丝杠滑块用于套设所述导向杆的过孔内设有直线轴承；所述丝杠转动时，所述丝杠滑块沿所述丝杠的轴向移动，所述第一挡板和所述第二挡板上分别设有一个限位开关，用于限制所述丝杠滑块的行程；所述配重块连接在所述丝杠滑块上。

进一步地，所述第一挡板上用于穿设所述丝杠的过孔内设有角接触轴承；所述丝杠的一端通过所述角接触轴承后与所述电机的输出轴连接。

进一步地，所述丝杠滑块上还安装有磁体，当所述丝杠滑块位于初始位置时，在与所述磁体对应的位置设有霍尔接近开关，用于消除电机的累积误差。

进一步地，所述丝杠通过联轴器与所述电机的输出轴连接。

进一步地，所述丝杠滑块一侧连接有丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述丝杠滑块上用于穿设所述丝杠的过孔同心设置，所述丝杠转动时，所述丝杠螺母带动所述丝杠滑块沿所述丝杠轴向移动。

进一步地，所述导向杆为两根，两根所述导向杆平行设置。

进一步地，所述电机通过电机支架安装在机器人本体上，所述电机支架为L型，所述电机的输出轴穿过所述电机支架与所述丝杠连接。

进一步地，所述配重块设于所述丝杠滑块正上方和/或正下方。

进一步地，在所述第一挡板和所述第二挡板靠近所述丝杠滑块的一侧均设有缓冲垫。

进一步地，在所述丝杠滑块上靠近第一挡板的一侧和靠近所述第二挡板的一侧均设有缓冲垫。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型涉及一种机器人重心调节装置，包括电机、第一挡板、第二挡板、丝杠、丝杠滑块、导向杆和配重块；丝杠的一端穿过第一挡板与电机的输出轴连接，另一端与第二挡板连接，丝杠能够相对第一挡板和第二挡板转动；导向杆一端与第一挡板连接，另一端与第二挡板连接，且导向杆与丝杠平行设置；丝杠滑块同时套设于丝杠和导向杆上，且位于第一挡板和第二挡板之间，丝杠滑块用于套设导向杆的过孔内设有直线轴承；丝杠转动时，丝杠滑块沿丝杠的轴向移动，第一挡板和第二挡板上分别设有一个限位开关，用于限制丝杠滑块的行程；配重块连接在丝杠滑块上。本实用新型可以实现机器人在不同工况环境下自动调整重心，避免由于倾角过大造成的翻车。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机器人重心调节装置的轴侧图；

图2是本实用新型实施例中机器人重心调节装置的主视图。

图中：1：电机；2：电机支架；3：联轴器；4：第一挡板；5：限位开关；6：角接触轴承；7：孔用弹性挡圈；8：丝杠；9：导向杆；10：丝杠螺母；11：丝杠滑块；12：直线轴承；13：配重块；14：第二挡板；15：磁体；16：霍尔接近开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，序列词语“第一”、“第二”仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定顺序或重要性的差异。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的机器人重心调节装置，包括电机1、第一挡板4、第二挡板14、丝杠8、丝杠滑块11、导向杆9和配重块13；丝杠8的一端穿过第一挡板4与电机1的输出轴连接，另一端与第二挡板14连接，丝杠8能够相对第一挡板4和第二挡板14转动；导向杆9一端与第一挡板4连接，另一端与第二挡板14连接，且导向杆9与丝杠8平行设置；丝杠滑块11同时套设于丝杠8和导向杆9上，且位于第一挡板4和第二挡板14之间，丝杠滑块11用于套设导向杆9的过孔内设有直线轴承12；丝杠8转动时，丝杠滑块11沿丝杠8的轴向移动，第一挡板4和第二挡板14上分别设有一个限位开关5，用于限制丝杠滑块11的行程；配重块13连接在丝杠滑块11上。

电机1通过电机支架2安装在机器人本体内，电机支架为L型，电机1的输出轴穿过电机支架2与丝杠8连接，电机1和丝杠8之间采用联轴器3同轴连接，具体到本实施例中，电机1为57步进电机，联轴器3为GR波纹管联轴器，安装在第一挡板4外侧，安装后，丝杠8可随电机1转动。当然，在另一个实施例中，电机1和丝杠8也可以采用同步轮连接，连接后，电机1能够驱动丝杠8转动。

第一挡板4上设有供丝杠8通过的过孔，过孔内设有角接触轴承6，孔用弹性挡圈7设置在角接触轴承6的外侧，用于固定角接触轴承6的位置。丝杠8的一端通过角接触轴承6的内孔后与电机1的输出轴同轴连接，当丝杠8随电机1转动时，角接触轴承6和丝杠8配合，丝杠8能够相对第一挡板4和第二挡板14转动。当然，在另一个实施例中，丝杠8与第二挡板14也可以采用设有角接触轴承6的过孔连接。第一挡板4和第二挡板14作为丝杠8的支撑点，能够限定丝杠8的位置，且不影响丝杠8的转动。

如图2所示，本实施例采用了两根导向杆9，两根导向杆9平行设置。具体到本实施例中，两根导向杆9平行于丝杠8，到丝杠8的距离相等，导向杆9与丝杠8位于同一水平面。优选地，在另一个实施例中，也可以采用四根导向杆9，四根导向杆9可设于丝杠滑块11的四角，四根导向杆9到丝杠8的距离相等，两根导向杆9位于同一水平面且高于丝杠8，另两根导向杆9位于同一水平面且低于丝杠8，四根导向杆9位于丝杠8两侧对称位置上，这样对称的设置导向杆9可以使得丝杠滑块11受力均匀。

丝杠滑块11同时套设于丝杠8和导向杆9上，丝杠滑块11设有用于穿过导向杆9的过孔。显然，若根据需要而增加导向杆9的数目，与之相对应的，丝杠滑块11上也应增加相应数目的过孔。丝杠滑块11的过孔内设有直线轴承12，能够减少丝杠滑块11沿导向杆9移动时受到的阻力。对称设置的导向杆9与直线轴承12相互配合，可以分担丝杠滑块11的重量，减轻丝杠滑块11对于丝杠8的压力，使得丝杠滑块11可以更容易随丝杠8转动而移动。

具体到本实施例中，丝杠滑块11靠近电机1的一侧固定连接有丝杠螺母10，丝杠螺母10与丝杠滑块11上用于穿设丝杠8的过孔同心设置，丝杠滑块11通过丝杠螺母10与丝杠8啮合。丝杠8转动时，丝杠螺母10带动丝杠滑块11沿丝杠8轴向移动，将丝杠8的转动转化为丝杠滑块11的直线位移。

当然，丝杠滑块11上用于穿设丝杠8的过孔也可以是螺纹孔，丝杠滑块11通过螺纹孔直接与丝杠8啮合。

为了更安全地限定丝杠滑块11的运动，第一挡板4和第二挡板14上设有限位开关5，限位开关5与电机1电连接，当丝杠滑块11的移动距离超出丝杠8的行程，将会触发限位开关5，电机1立即停止转动，确保丝杠滑块11处在可调范围内，电机1不会发生卡顿或空转。限位开关5避免了工作人员根据经验判断重心是否处在安全区域内，起到了保护装置的作用。

优选的，第一挡板4和第二挡板14靠近丝杠滑块11的一侧还设有缓冲垫(图中未示出)，缓冲垫可以采用橡胶垫、海绵垫或其他减震材料。缓冲垫可以在丝杠滑块11意外移动超出行程时，减轻丝杠滑块11对第一挡板4或第二挡板14的冲击，防止装置发生损坏。

在另一个实施方式中，也可在丝杠滑块11靠近第一挡板4的一侧，以及靠近第二挡板14的一侧设有缓冲垫。

进一步地，为了防止电机1出现丢步现象，丝杠滑块11的底侧装有磁体15，本实施例中采用的是小磁铁，霍尔接近开关16安装在机器人本体内对应位置，位于丝杠滑块11处于丝杠8中间的初始位置时小磁铁的正下方。在丝杠8行程的中间位置安装霍尔接近开关16，当小磁铁从霍尔接近开关16上经过时，可实现电机1归零，从而可消除电机1的累积误差。

如图2所示，为了增加配重，本实施例中丝杠滑块11上方连接了可拆卸的配重块13。当然，也可以在其他位置设置配重块13，处于对平衡性能的考虑，配重块13应对称设置，例如在丝杠滑块11的正下方，或上下两侧，或左右两侧，或者四周均设有配重块13。本实施中采用可以拆卸的配重块13，能够灵活调整配重块13的重量，可根据实际需要，设置不同的重心调节量。

本实施例中，机器人本体内还设有控制器和传感单元。其中电机1、限位开关5、霍尔接近开关16和传感单元均与控制器电连接。控制器接收其他部件的信号反馈，并处理后发出指令。传感单元包括倾角传感器，用于探测机器人本体与地面的倾角角度值，并将信息反馈给控制器。因为丝杠8的导程确定，所以电机1旋转一圈，丝杠滑块11移动的距离也是确定的。且实际角度值和预设角度值的差值与电机1的旋转圈数存在一定关系，预先将这种关系通过算法写入控制器中，由控制器进行处理，即可根据倾角与重心位置的算法，实现机器人本体重心的自动调整。

使用时，当机器人处于水平状态，此时配重块13处于中间位置，机器人本体的总体重心在靠近中心的某一点，当遇到上坡、下坡等路况时，此时机器人本体上的倾角传感器会机器人本体与地面的倾角角度值发送给控制器，控制器进行判断，角度超出判定的预设角度值，控制器即向电机1发送正转或反转指令。电机1带动丝杠8转动，丝杠8转动带动丝杠滑块11移动，因为丝杠滑块11与配重块13连接，配重块13也沿丝杠8移动，使得机器人的重心移动。当机器人的倾斜角度超出预设的最大角度值，机器人会停止运动并报警。当丝杠滑块11的移动距离超出丝杠8的行程，触发限位开关15中的一个，控制器接收到信号并发出指令，电机1立即停止转动。丝杠滑块11移动中经过机器人本体上的霍尔接近开关16，电机1计数清零，消除积累误差。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人重心调节装置，其特征在于：包括电机(1)、第一挡板(4)、第二挡板(14)、丝杠(8)、丝杠滑块(11)、导向杆(9)和配重块(13)；

所述丝杠(8)的一端穿过所述第一挡板(4)与所述电机(1)的输出轴连接，另一端与所述第二挡板(14)连接，所述丝杠(8)能够相对所述第一挡板(4)和第二挡板(14)转动；

所述导向杆(9)一端与所述第一挡板(4)连接，另一端与所述第二挡板(14)连接，且所述导向杆(9)与所述丝杠(8)平行设置；

所述丝杠滑块(11)同时套设于所述丝杠(8)和所述导向杆(9)上，且位于所述第一挡板(4)和第二挡板(14)之间，所述丝杠滑块(11)用于套设所述导向杆(9)的过孔内设有直线轴承(12)；

所述丝杠(8)转动时，所述丝杠滑块(11)沿所述丝杠(8)的轴向移动，所述第一挡板(4)和所述第二挡板(14)上分别设有一个限位开关(5)，用于限制所述丝杠滑块(11)的行程；

所述配重块(13)连接在所述丝杠滑块(11)上。

2.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述第一挡板(4)上用于穿设所述丝杠(8)的过孔内设有角接触轴承(6)；所述丝杠(8)的一端通过所述角接触轴承(6)后与所述电机(1)的输出轴连接。

3.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述丝杠滑块(11)上还安装有磁体(15)，当所述丝杠滑块(11)位于初始位置时，在与所述磁体(15)对应的位置设有霍尔接近开关(16)，用于消除电机(1)的累积误差。

4.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述丝杠(8)通过联轴器(3)与所述电机(1)的输出轴连接。

5.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述丝杠滑块(11)一侧连接有丝杠螺母(10)，所述丝杠螺母(10)与所述丝杠滑块(11)上用于穿设所述丝杠(8)的过孔同心设置，所述丝杠(8)转动时，所述丝杠螺母(10)带动所述丝杠滑块(11)沿所述丝杠(8)轴向移动。

6.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述导向杆(9)为两根，两根所述导向杆(9)平行设置。

7.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述电机(1)通过电机支架(2)安装在机器人本体上，所述电机支架(2)为L型，所述电机(1)的输出轴穿过所述电机支架(2)与所述丝杠(8)连接。

8.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：所述配重块(13)设于所述丝杠滑块(11)正上方和/或正下方。

9.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：在所述第一挡板(4)和所述第二挡板(14)靠近所述丝杠滑块(11)的一侧均设有缓冲垫。

10.根据权利要求1所述的机器人重心调节装置，其特征在于：在所述丝杠滑块(11)上靠近第一挡板(4)的一侧和靠近所述第二挡板(14)的一侧均设有缓冲垫。