CN209175745U - 一种具有自适应能力的六自由度机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有自适应能力的六自由度机器人，利用若干组均布开在履带式支座内的呈辐射状的径向通道，每组径向通道内均设置有驱动球，在履带式支座由于六自由度机械臂在施力发生倾斜时，每个方向上的驱动球被驱动而触发压电传感器，从而使得相应的液压伸缩杆进行支撑，动力装置驱动凸轮将驱动球回缩至竖向通道内，同时经第一弧形齿条、第三齿轮驱动第二弧形齿条限制驱动球沿竖向移动，使得驱动球不会去触发压电传感器，与此同时，齿盘驱动移动板移动，使得液压伸缩杆收回，此实用新型操作方便，结构简单，实用性强，在满足六自由度机械臂能移动的同时，大大降低了本实用新型倾覆的几率，保证了六自由度机器人的工作效率，方便实用。

Description

一种具有自适应能力的六自由度机器人

技术领域

本实用新型属于机器人的技术领域，尤其涉及一种具有自适应能力的六自由度机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人的种类越来越多，机器人也越来越广泛用于大众娱乐教育。六自由度工业机器人是典型的机电一体化产品，其动作灵活性高，工作空间范围大，可以很灵活的绕过障碍物，并且结构紧凑，占地面积也比较小，关节上相对运动部件容易密封防尘，广泛应用在机床上下料、取件、弧焊、喷漆等行业，但对其实物进行研究和开发存在成本高、周期长等缺点。而针对教学和研究的需要，对六自由度工业机器人结构、运动和控制系统的认知理解和研究，要求机器人能完成相关六个自由度的运动，且要结构简单，操纵安全，成本低，一般不会造成事故。为此开发一种六自由度机器人来满足这些研究和教学的要求是很有必要的。

六自由度的机器人一个很大的问题就是需要固定，在现有技术中在六自由度平台采用履带式的平台来代替，如此一来就解决了六自由度机器人可以随便移动的问题，但是随着而来的问题是，在六自由度机器人在工作中，有时候的工况是由于肘关节和肩关节轴线是平行的，当大、小臂舒展成一直线时，虽能抵达很远的工作点，但机器人的结构刚度比较低，此时，在六自由度前端的机器人手臂在工作的过程中，由于力矩较大，此时很容易造成履带式支座的侧翻，此时就会造成很严重的损失，影响六自由度机器人的工作效率，因此我们亟待一种具有自适应能力的六自由度机器人用来解决以上问题。

实用新型内容

针对以上问题，为了解决现有技术中存在的问题，我们提供了一种具有自适应能力的六自由度机器人，在满足六自由度可以自由移动的同时，解决了六自由度机器人在工作时由于力矩较大或者抓取重物所造成的侧翻的问题。

本实用新型采取的方案为：一种具有自适应能力的六自由度机器人，包括履带式支座和六自由度机器人，所述六自由度机器人安装在履带式支座的上端，其特征在于，所述履带式支座内安装有平衡调节装置，所述平衡调节装置包括转动连接在履带式支座内的齿盘，所述齿盘内啮合一动力装置，所述动力装置为齿盘提供动力输入，所述履带式支座内沿其径向均布开有多组径向通道，所述径向通道朝着履带式支座中心的一端连通一竖向通道，所述竖向通道内竖向滑动连接一支撑台，所述齿盘上端连接有多组与多组所述支撑台相应配合的端面凸轮，满足端面凸轮可使支撑台沿竖向移动，所述支撑台的上端放置一驱动球，所述径向通道内沿其长度方向设置有一弹簧，所述弹簧的两端分别连接有与径向通道相匹配的驱动板，所述径向通道内远离中心的一端设置有压电传感器，所述压电传感器连接控制器，所述驱动球满足其可驱动驱动板经履带式支座的径向移动；

每组所述径向通道的下方沿径向滑动配合一移动板，所述移动板的远离中心的一端的连接一液压伸缩杆，所述液压伸缩杆连接控制器，满足压电传感器经控制器控制液压伸缩杆，所述齿盘外连接有多组与多组所述移动板配合的传动装置，满足传动装置可驱动移动板沿径向移动。

优选的，所述齿盘上端相邻两凸轮之间连接有第一弧形齿条，所述第一弧形齿条的上方沿周向滑动配合在履带式支座内的第二弧形齿条，所述第一弧形齿条和第二弧形齿条之间啮合一转动连接在履带式支座内的第三齿轮，所述第二弧形齿条满足其沿周向移动可限制驱动球沿竖向移动。

优选的，所述传动装置包括啮合在齿盘外侧且转动连接在履带式支座内的第一齿轮，所述第一齿轮同轴连接有第二齿轮，还包括连接在移动板上且沿其长度方向设置的齿条，所述第二齿轮与齿条啮合。

优选的，所述动力装置包括连接在支座内的驱动电机，还包括与齿盘内啮合的且转动连接在支座内的第四齿轮，所述第四齿轮的转轴与驱动电机的输出轴之间经皮带进行传动连接。

优选的，所述弹簧和驱动板为轻质材料制成。

优选的，所述液压伸缩杆的下端连接有锥面圆盘形支脚。

本实用新型的优点：本实用新型利用若干组均布开在履带式支座内的呈辐射状的径向通道，每组径向通道内均设置有驱动球，在履带式支座由于六自由度机械臂在施力发生倾斜时，每个方向上的驱动球被驱动而触发压电传感器，从而使得相应的液压伸缩杆进行支撑，在不需要进行支撑时，动力装置驱动凸轮将驱动球回缩至竖向通道内，同时经第一弧形齿条、第三齿轮驱动第二弧形齿条限制驱动球沿竖向移动，使得驱动球不会去触发压电传感器，与此同时，齿盘经第一齿轮和第二齿轮驱动移动板移动，使得液压伸缩杆收回，此实用新型操作方便，结构简单，实用性强，在满足六自由度机械臂能移动的同时，大大降低了本实用新型倾覆的几率，保证了六自由度机器人的工作效率，同时在不使用时，收回液压伸缩杆，方便实用。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型去掉六自由度手臂的立体结构示意图。

图4为本实用新型中去掉六自由度手臂和履带式支座的立体结构图。

图5为本实用新型中去掉六自由度手臂和履带式支座的剖面视图。

图6为本实用新型中齿盘及其连接部分的结构示意图。

图7为本实用新型中齿盘的结构示意图。

附图标记：1、履带式支座；2 、六自由度机器人；3、齿盘；4、径向通道；5、竖向通道；6、支撑台；7、端面凸轮； 8、驱动球；9、弹簧；10、驱动板；11、压电传感器；12、移动板；13、液压伸缩杆；14、第一弧形齿条；15、第二弧形齿条；16、第三齿轮； 17、第一齿轮；18、第二齿轮；19、齿条；20、驱动电机；21、第四齿轮；22、支脚。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1-7，一种具有自适应能力的六自由度机器人，包括履带式支座1和六自由度机器人2，所述六自由度机器人2安装在履带式支座1的上端，六自由度机器人2前端安置机械臂，用于生产生活用，如此保证了六自由度机器人2的可移动性，履带式支座1包括履带式的行走装置和连接在上履带式行走装置上的圆台，其特征在于，所述履带式支座1内安装有平衡调节装置，平衡调节装置可以在本装置在用力抓取重物时，即将发生倾覆时，瞬间发生反应对其进行支撑，所述平衡调节装置包括转动连接在履带式支座1内的齿盘3，齿盘3与圆台同轴心设置，履带式支座1内开有圆形槽，齿盘3转动连接在圆形槽的侧壁上，附图中给出了齿盘3的结构，齿盘3的截面呈“十”字型，圆形槽内开有一直匹配的滑槽，两组配合，使得齿盘3只能相对于履带式支座1做转动，所述齿盘3内啮合一动力装置，所述动力装置为齿盘3提供动力输入，所述履带式支座1内沿其径向均布开有多组径向通道4，此处的径向通道4设置为八个，且径向通道4沿径向不通透，所述径向通道4朝着履带式支座1中心的一端连通一竖向通道5，竖向滑道5处于齿盘3的上端面的上方，所述竖向通道5内竖向滑动连接一支撑台6，所述齿盘3上端连接有多组与多组所述支撑台6相应配合的端面凸轮7，满足端面凸轮7可使支撑台6沿竖向移动，齿盘3的转动会带动端面齿轮驱动支撑台6在竖直方向上进行移动，且两者不发生脱离，所述支撑台6的上端放置一驱动球8，支撑台6上端面上开有用于放置驱动球8的弧形槽，但是此弧形槽不宜过大，避免驱动球8无法对弹簧9进行驱动，支撑台6在竖直方向上向上移动到极限位置时，支撑台6的上端面正好与矩形通道的底面平齐，所述径向通道4内沿其长度方向设置有一弹簧9，所述弹簧9的两端分别连接有与径向通道4相匹配的驱动板10，朝下中心一侧的驱动板10的侧壁与竖向滑道5的侧壁平齐，如此一来，则有利于驱动球8回到初始位置，所述径向通道4内远离中心的一端设置有压电传感器11，远离中心一侧的驱动板10与压电传感器11间歇配合，所述压电传感器11连接控制器，所述驱动球8满足其可驱动驱动板10经履带式支座1的径向移动，在发生任意方向上的倾覆时，驱动球8可以压缩相应侧的弹簧9触发压电传感器11进行工作；

每组所述径向通道4的下方沿径向滑动配合一移动板12，移动板12的截面也是呈“十”字型，使得移动板12只能沿履带式支座1径向移动，所述移动板12的远离中心的一端的连接一液压伸缩杆13，所述液压伸缩杆13连接控制器，满足压电传感器11经控制器控制液压伸缩杆13，压电传感器11其在受到触发时经控制控制液压伸缩杆13进行工作，对其进行支撑，避免其发生倾覆的危险，大大降低了倾覆的概率，所述齿盘3外连接有多组与多组所述移动板12配合的传动装置，满足传动装置可驱动移动板12沿径向移动，传动装置可以将液压伸缩杆13朝着远离中心的一侧进行伸长，使得对其支撑更加可靠，同时，在行走不使用平衡调节装置时，对液压伸缩杆13进行收回，不影响履带式行走装置的行走，简单实用。

实施例二，在实施例一的基础上，结合附图1-7，所述齿盘3上端相邻两凸轮之间连接有第一弧形齿条14，所述第一弧形齿条14的上方沿周向滑动配合在履带式支座1内的第二弧形齿条15，第二弧形齿条15滑动安装在齿盘3上方且开设在履带式支座1内的圆形滑槽内，圆形滑槽呈倒“T”形，第二弧形齿条15上端连接一与圆形滑槽相匹配的倒“T”形滑块，满足第二弧形齿条15只在履带式支座1内周向运动，所述第一弧形齿条14和第二弧形齿条15之间啮合一转动连接在履带式支座1内的第三齿轮16，第三齿轮16转动连接在履带式支座1内固定连接的轴承座上，所述第二弧形齿条15满足其沿周向移动可限制驱动球8沿竖向移动，在齿盘3转动时，上端面上的多组第一弧形齿条14驱动第三齿轮16转动，第三齿轮16驱动上端的第二弧形齿条15反向移动，第二弧形齿条15朝着移动方向的一端设置为斜面，斜面朝上设置，在第二弧形齿条15移动中，斜面移动至驱动球8的上方，从而限制驱动球8竖向移动，此结构可以在履带式行走装置行走时，将驱动球8限制在竖向滑道5内，避免其驱动弹簧9触发压电传感器11。

实施例三，在实施例一或二的基础上，结合附图1-7，所述传动装置包括啮合在齿盘3外侧且转动连接在履带式支座1内的第一齿轮17，所述第一齿轮17同轴连接有第二齿轮18，还包括连接在移动板12上且沿其长度方向设置的齿条19，所述第二齿轮18与齿条19啮合，齿盘3的转动会带动第一齿轮17转动，同轴的第二齿轮18经其与齿条19的啮合带动移动板12向外移动，第一齿轮17的半径小于第二齿轮18，此处的第一齿轮17和第二齿轮18不仅起到传动的作用，还起到放大行程的作用，使得移动板12移动的距离更大，如此，液压伸缩杆13的支撑效果更佳。

实施例四，在实施例一的基础上，结合附图1-7，所述动力装置包括连接在支座内的驱动电机20，还包括与齿盘3内啮合的且转动连接在支座内的第四齿轮21，所述第四齿轮21的转轴与驱动电机20的输出轴之间经皮带进行传动连接，驱动电机20为齿盘3提供动力输入，此处的驱动电机20为正反转电机，且驱动电机20连接控制器，控制器连接有控制开关，控制开关可通过控制器使得驱动正转一定行程后停止或者反转一定行程后停止，此处转动的行程以本实用新型的结构为准。

实施例五，在实施例一的基础上，所述弹簧9和驱动板10为轻质材料制成，这样就使得驱动更好得驱动其进行移动，效果更佳，同时，确保在不使用平衡调节装置时发生倾斜，弹簧9和驱动板10不会触发压电传感器11。效果更佳。

实施例六，在实施例一的基础上，所述液压伸缩杆13的下端连接有锥面圆盘形支脚22，设置为圆盘形的支脚22使得支撑效果更好。

本实用新型在使用时，在定点进行抓取或其他工作时，打开驱动电机20的开关，此时驱动电机20转动一定行程后停止，齿盘3被驱动转动，齿盘3带动端面齿轮和第一弧形齿条14移动，端面齿轮将支撑台6驱动向上移动，此处驱动球8向上移动到工作位置，第一弧形齿条14的移动驱动第三齿轮16转动，第三齿轮16带动第二弧形齿条15移动，与此同时，第二弧形齿条15不再限制驱动球8向上移动，同时，齿盘3驱动第一齿轮17转动，经第二齿轮18和齿条19的传动，使得移动板12向外移动，将液压伸缩杆13伸出，在任一方向上发生倾斜时，相应侧的驱动球8会压缩弹簧9，使得驱动板10触发压电传感器11进行工作，压电传感器11经控制器控制相应侧的液压伸缩杆13对相应侧进行支撑，放置本装置发生倾覆，大大降低了危险发生的概率和带来的损失，在本装置正常行走时，且不需要平衡调节装置进行工作时，在本装置处于水平面上，打开驱动电机20，使其反转一定行程后停止，此时，凸轮随着移动回到初始位置，驱动球8由于重力回到初始位置，与此同时，第二弧形齿条15回到初始位置，限制驱动球8在竖直方向上的移动，与此同时，移动板12连同端部的液压伸缩杆13收回，从而不影响正常的行走，简单实用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有自适应能力的六自由度机器人，包括履带式支座（1）和六自由度机器人（2），所述六自由度机器人（2）安装在履带式支座（1）的上端，其特征在于，所述履带式支座（1）内安装有平衡调节装置，所述平衡调节装置包括转动连接在履带式支座（1）内的齿盘（3），所述齿盘（3）内啮合一动力装置，所述动力装置为齿盘（3）提供动力输入，所述履带式支座（1）内沿其径向均布开有多组径向通道（4），所述径向通道（4）朝着履带式支座（1）中心的一端连通一竖向通道（5），所述竖向通道（5）内竖向滑动连接一支撑台（6），所述齿盘（3）上端连接有多组与多组所述支撑台（6）相应配合的端面凸轮（7），满足端面凸轮（7）可使支撑台（6）沿竖向移动，所述支撑台（6）的上端放置一驱动球（8），所述径向通道（4）内沿其长度方向设置有一弹簧（9），所述弹簧（9）的两端分别连接有与径向通道（4）相匹配的驱动板（10），所述径向通道（4）内远离中心的一端设置有压电传感器（11），所述压电传感器（11）连接控制器，所述驱动球（8）满足其可驱动驱动板（10）经履带式支座（1）的径向移动；

每组所述径向通道（4）的下方沿径向滑动配合一移动板（12），所述移动板（12）的远离中心的一端的连接一液压伸缩杆（13），所述液压伸缩杆（13）连接控制器，满足压电传感器（11）经控制器控制液压伸缩杆（13），所述齿盘（3）外连接有多组与多组所述移动板（12）配合的传动装置，满足传动装置可驱动移动板（12）沿径向移动。

2.根据权利要求1所述的一种具有自适应能力的六自由度机器人，其特征在于，所述齿盘（3）上端相邻两凸轮之间连接有第一弧形齿条（14），所述第一弧形齿条（14）的上方沿周向滑动配合在履带式支座（1）内的第二弧形齿条（15），所述第一弧形齿条（14）和第二弧形齿条（15）之间啮合一转动连接在履带式支座（1）内的第三齿轮（16），所述第二弧形齿条（15）满足其沿周向移动可限制驱动球（8）沿竖向移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有自适应能力的六自由度机器人，其特征在于，所述传动装置包括啮合在齿盘（3）外侧且转动连接在履带式支座（1）内的第一齿轮（17），所述第一齿轮（17）同轴连接有第二齿轮（18），还包括连接在移动板（12）上且沿其长度方向设置的齿条（19），所述第二齿轮（18）与齿条（19）啮合。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有自适应能力的六自由度机器人，其特征在于，所述动力装置包括连接在支座内的驱动电机（20），还包括与齿盘（3）内啮合的且转动连接在支座内的第四齿轮（21），所述第四齿轮（21）的转轴与驱动电机（20）的输出轴之间经皮带进行传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有自适应能力的六自由度机器人，其特征在于，所述弹簧（9）和驱动板（10）为轻质材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种具有自适应能力的六自由度机器人，其特征在于，所述液压伸缩杆（13）的下端连接有锥面圆盘形支脚（22）。