CN209240044U - 带有升降机构的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种带有升降机构的机器人，包括头部、底座以及位于头部和底座之间的支撑杆，支撑杆的一端与头部固定连接，支撑杆的另一端通过一升降机构与底座连接，支撑杆构成为能够在升降机构的驱动下在机器人的高度方向上进行伸缩；机器人还包括控制器，升降机构与控制器控制连接。相较于现有技术而言，本实用新型提供的机器人，当需要提高机器人的高度时，控制器控制升降机构正向动作，升降机构驱动支撑杆向上运动，进而带动机器人的头部向上运动，提高机器人的高度。而当需要降低机器人的高度时，控制器控制升降机构反向动作，升降机构驱动支撑杆向下运动，进而带动机器人的头部向下运动，降低机器人的高度。

Description

带有升降机构的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种带有升降机构的机器人。

背景技术

随着科学和技术的不断发展，在过去的几个世纪里，人类在许多方面都取得了重大的进展。机器人技术作为人类最伟大的实用新型之一，自20世纪60年代初问世以来，经历了短短的50年，已取得巨大的进步。随着传感和控制技术、驱动技术以及材料技术的进步，机器人在服务行业已具备了实现搬运、操作及加工自动化的必要条件。随着技术的发展进步，逐步出现了一些移动类机器人，这些移动类机器人在医疗，教育，服务行业中广泛应用。

但是，在传统技术中，移动类机器人的高度是固定不可调的，无法满足不同高度的使用需求。为了调节机器人的高度，人们实用新型了能够调节高度的机器人。如专利公告号为CN205928669U、实用新型名称为一种屏幕可自动升降多角度旋转的机器人装置的中国专利，包括机器人底座、升降装置、角度旋转装置、屏幕安装装置、屏幕；其中，所述屏幕与所述屏幕安装装置通过螺钉装配在一起；所述屏幕安装装置铰接在所述角度旋转装置上；所述角度旋转装置连接在所述升降装置上；所述升降装置通过螺钉固定在所述机器人底座上。

但是，如现有技术专利中所述的机器人，其高度虽然可调节，但是只能通过紧固螺钉进行调节，且只能在机器人停止运行时手动进行调节，而无法在机器人的运行过程中自动调节高度，机器人的高度调节十分不便。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题而提出，目的在于提供一种带有升降机构的机器人，本实用新型的带有升降机构的机器人通过设置控制器控制升降机构的工作，使得支撑杆在升降机构的驱动下进行伸缩，进而带动机器人的头部进行升降，可随时对机器人的高度进行自动调节，满足不同的使用高度需求。

具体来说，本实用新型提供了一种带有升降机构的机器人，包括头部、底座以及位于头部和底座之间的支撑杆，所述支撑杆的一端与所述头部固定连接，所述支撑杆的另一端通过一升降机构与所述底座连接，所述支撑杆的外围罩合有机体外壳，所述支撑杆构成为能够在所述升降机构的驱动下在所述机器人的高度方向上进行伸缩；

所述机器人还包括控制器，所述升降机构与所述控制器控制连接。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的带有升降机构的机器人，当需要增加机器人的高度时，控制器控制升降机构正向动作，升降机构驱动支撑杆向上运动，进而带动机器人的头部向上运动，提高机器人的高度。而当需要降低机器人的高度时，控制器控制升降机构反向动作，升降机构驱动支撑杆向下运动，进而带动机器人的头部向下运动，降低机器人的高度。通过设置升降机构在控制器的控制下动作，支撑杆能够在升降机构的驱动下沿着机器人的高度方向伸缩，随时对机器人的高度进行自动调节，满足不同的使用高度需求。利用控制器控制升降机构的动作，控制高效精准，升降机构驱动支撑杆伸缩、进而驱动头部升降的方式简单，操作方便，自动化程度高。

进一步地，作为优选，所述升降机构包括具有电动机以及推杆的推杆电机组件，所述推杆与所述支撑杆同轴设置，所述推杆的自由端与所述支撑杆固定连接，所述电动机与所述控制器控制连接。

根据该优选方案，推杆电机组件能够将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动，具有实现集中控制、自动控制精度高等优点，能够精准改变机器人的高度。利用推杆电机组件的自锁能力优异的特点，能够较好地固定头部，避免头部晃动。

另外，作为优选，所述支撑杆与所述机体外壳之间通过限位凹槽以及限位卡槽嵌套配合、从而限制所述支撑杆的转动。

根据该优选方案，在支撑杆上下升降的过程中，嵌套配合的限位凹槽和限位卡槽能够在水平方向上将支撑杆固定，避免支撑杆在升降机构的带动下转动，防止支撑杆在水平方向上偏移，进而避免头部的转动，提高头部在支撑杆升降过程中的稳固性。

进一步地，作为优选，所述限位凹槽开设在所述支撑杆上并沿所述支撑杆的轴向进行延伸，所述限位卡槽设置在所述机体外壳上与所述支撑杆衔接的位置处。

根据该优选方案，将限位凹槽开设在支撑杆上，能够提高支撑杆的结构强度。在支撑杆上下升降的过程中，限位凹槽能够更加有效地配合限位卡槽将支撑杆限位在同一竖直线上，避免支撑杆的转动，提高头部在支撑杆升降过程中的稳固性。

另外，作为优选，所述支撑杆中空且两端均开设有走线孔，所述控制器设置在所述底座上，连接在所述头部与所述控制器之间的线路贯穿所述支撑杆设置。

根据该优选方案，通过设置支撑杆中空并供线路穿过，可以减小支撑杆在升降过程中导致的线路拉扯，减少线路磨损以及线路因磨损产生的损耗，延长线路的使用寿命。

另外，作为优选，所述机体外壳上设置有走线槽，连接在所述头部与所述控制器之间的线路穿过所述走线槽设置。

根据该优选方案，通过设置走线槽并供线路穿过，可以减小支撑杆在升降过程中导致的线路拉扯，减少线路磨损以及线路因磨损产生的损耗，延长线路的使用寿命。

另外，作为优选，所述底座上设置有第一配重块。

根据该优选方案，底座设置的第一配重块能够降低机器人的重心，机器人的重心越低，地面对其支持力竖直分量向上的越多，机器人也就越稳定，机器人不会在头部上升过程中因重心上升而不稳。

另外，作为优选，所述机体外壳上设置有定滑轮，所述定滑轮上缠绕有平衡绳，所述平衡绳的一端设置有第二配重块、另一端与所述支撑杆连接，所述定滑轮、所述第二配重块以及所述支撑杆在所述平衡绳的拉动下形成定滑轮结构。

根据该优选方案，通过设置定滑轮、第二配重块以及平衡绳，并配合支撑杆形成定滑轮结构，当支撑杆在升降机构的驱动下上升的过程中，第二配重块在平衡绳以及定滑轮的配合下相对应地下降，第二配重块的下降能够降低机器人的重心，提高机器人的稳定性。第二配重块能够在支撑杆向上运动的同时，同步地向下运动，从而同步地降低机器人的重心，提高机器人的稳定性。

另外，作为优选，所述机器人还包括内含液体的平衡腔，所述平衡腔为柔性腔，所述支撑杆位于收缩状态时与所述支撑杆贴合的一段为挤压段，所述挤压段的外径沿所述头部朝向所述底座的方向逐渐增加，所述挤压段靠近所述底座的外径大于所述支撑杆的外径。

根据该优选方案，在支撑杆上升的过程中，挤压平衡腔的挤压段的外径逐渐增加，挤压段越来越多的挤压平衡腔，挤压段下方的空间空出，使得平衡腔内的液体在重力以及挤压段挤压的双重作用下向下流动，平衡腔及其内液体的重心下降，从而降低机器人的重心，提高机器人的稳定性。

另外，作为优选，所述头部包括带有摄像头的平板电脑，所述平板电脑与所述控制器控制连接。

根据该优选方案，设置带有摄像头的平板电脑，机器人可以作为远程医疗服务机器人，协助医护人员进行日常查房巡诊。本远程医疗服务机器人可以根据病人的高度改变自身的高度，改变拍摄角度，从而能够对不同姿态下的病人进行视频问诊。

附图说明

图1是本实用新型实施方式一带有升降机构的机器人的整体示意图；

图2是本实用新型实施方式一带有升降机构的机器人的整体示意图(为方便示意，图中隐去头部以及部分机体外壳)；

图3是本实用新型实施方式一带有升降机构的机器人的整体示意图(为方便示意，图中隐去头部、部分机体外壳、后座外壳以及控制器)；

图4是图3中A部的局部放大图；

图5是图3中B部的局部放大图；

图6是本实用新型实施方式二带有升降机构的机器人的整体示意图(为方便示意，图中隐去头部以及部分机体外壳)；

图7是本实用新型实施方式三带有升降机构的机器人的整体示意图(为方便示意，图中隐去头部以及部分机体外壳)。

附图标记说明：

100、机器人；200、控制平台；1、主体部；11、机体外壳；11a、限位卡槽；12、支撑杆；12a、限位凹槽；12b、走线孔；12c、挤压段；2、头部；21、平板电脑；22、摄像头；3、底座；31、行进装置；32、控制器；4、升降机构；41、电动机；42、推杆；5、线路；6、走线槽；7、第一配重块；81、定滑轮；82、平衡绳；83、第二配重块；9、平衡腔。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了机器人的结构等。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

实施方式一

本实用新型的第一实施方式提供了一种机器人100，参见图1和图2所示，包括主体部1、设置在主体部1顶部的头部2、设置在主体部1底部的底座3以及控制器32。主体部1包括支撑杆12以及罩合在支撑杆12外围的机体外壳11，支撑杆12的两端分别与头部2和底座3连接。本实施方式一中，头部2包括带有摄像头22的平板电脑21，该平板电脑21集合有各种功能，能够实现通讯、视讯、联网、摄像等功能，平板电脑21与控制器32控制连接。通过设置带有摄像头22的平板电脑21，机器人100可以作为远程医疗服务机器人100，协助医护人员进行日常查房巡诊。在底座3上设置有行进装置31，在通电的情况下，可以通过控制器32控制行进装置31动作，从而带动机器人100在平地上自行移动。

优选地，控制器32为设置在主体部1底部上的公共机，可以在降低机器人100的重力、提高机器人100的稳定性的同时，加快控制速度。在其他实施方式中，也可以设置控制器32与远处的控制平台200控制连接，从而能够远程监控机器人100的运作。

但是，现有的机器人100，尤其是远程医疗服务机器人100，其高度是固定的，机器人100所拍摄的视频角度是固定的，使得医生无法对不同姿态下的病人进行视频问诊，必须让病人在指定高度内进行视频，不利于医生对病人体征的观察。或者如背景技术中所言，只能通过紧固螺钉进行调节，且只能在机器人100停止运行时手动进行调节，机器人100的高度调节十分不便。因此，本实用新型提供了一种能够随时对高度进行自动调节，满足不同的使用高度需求的带有升降机构的机器人。

具体地，参见图3，带有升降机构的机器人还包括升降机构4，支撑杆12的底端通过升降机构4与底座3连接，升降机构4与控制器32控制连接，支撑杆12能够在升降机构4的驱动下在机器人100的高度方向上进行伸缩。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的带有升降机构的机器人，当需要增加机器人100的高度时，控制器32控制升降机构4正向动作，升降机构4驱动支撑杆12向上运动，进而带动机器人100的头部2向上运动，提高机器人100的高度。而当需要降低机器人100的高度时，控制器32控制升降机构4反向动作，升降机构4驱动支撑杆12向下运动，进而带动机器人100的头部2向下运动，降低机器人100的高度。通过设置升降机构4在控制器32的控制下动作，支撑杆12能够在升降机构4的驱动下沿着机器人100的高度方向伸缩，随时对机器人100的高度进行自动调节，满足不同的使用高度需求。利用控制器32控制升降机构4的动作，控制高效精准，升降机构4驱动支撑杆12伸缩、进而驱动头部2升降的方式简单，操作方便，自动化程度高。

参见图3所示，升降机构4为设置在底座3上的推杆电机组件，具体包括电动机41以及推杆42，电动机41与推杆42经齿轮、传送带、丝杆螺母等组件配合传动(推杆电机组件的结构以及工作原理均为现有技术，在此不做赘述)。电动机41经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母，把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机41正反转完成推杆42动作。推杆42与支撑杆12同轴设置，推杆42的自由端与支撑杆12固定连接，电动机41与控制器32控制连接。推杆电机组件作为升降机构4，能够将电动机41的旋转运动转变为推杆42的直线往复运动，具有实现集中控制、自动控制精度高等优点，能够精准改变机器人100的高度。利用推杆电机组件的自锁能力优异的特点，能够较好地固定头部2，避免头部2晃动。推杆电机组件的自锁能力优异，还有利于提高支撑杆12在机器人100运行过程中进行伸缩时的稳定性，方便随时对机器人100的高度进行稳定、及时的调节。

机器人100的身高为145cm，推杆42的伸缩长度可以控制在15cm至25cm范围内。特别地，本实施方式一中，推杆42的伸缩长度为20cm，也即头部2的升降范围为20cm，机器人100的高度可以由145cm升高至165cm。由于人的身高差尤其是坐下时的高度差，一般在20cm范围内，因此，20cm的伸缩长度能够适配大多数人。此外，没有设置推杆42的伸缩长度过大，可以避免因支撑杆12伸出过长而导致的机器人100的重心不稳，提高机器人100的稳定性。

在支撑杆12的升降过程中，支撑杆12容易在升降机构4的带动下发生转动，使得头部2转动，摄像头22不稳，进而造成摄像头22的拍摄清晰度低，不利于医生对病人体征的观察。基于此，结合图3和图4所示，本实施方式一中的支撑杆12与机体外壳11之间通过限位凹槽12a以及限位卡槽11a嵌套配合、从而限制支撑杆12的转动。在支撑杆12上下升降的过程中，嵌套配合的限位凹槽12a和限位卡槽11a能够在水平方向上将支撑杆12固定，避免支撑杆12在升降机构4的带动下转动，防止支撑杆12在水平方向上偏移，进而避免头部2的转动，提高头部2在支撑杆12升降过程中的稳固性。

限位凹槽12a开设在支撑杆12上，限位凹槽12a沿着支撑杆12的轴向进行延伸，能够提高支撑杆12的结构强度，还能够节省材料。相对应地，限位卡槽11a设置在机体外壳11上与支撑杆12衔接的位置处。在支撑杆12上下升降的过程中，限位凹槽12a与限位卡槽11a能够更加有效地配合，从而将支撑杆12的运动限位在同一条直线上，避免支撑杆12的转动，进一步提高头部2在支撑杆12升降过程中的稳固性。

结合图3和图5所示，头部2的设备与控制器32控制连接，头部2的设备与控制器32之间连接有线路5。由于头部2设置成能够进行升降，因此，头部2与控制器32之间的线路5长度会延长，而且线路5一般都有多条。较长的多条线路5容易缠绕在一起，且在头部2升降的过程中容易造成线路5拉扯，线路5容易因摩擦而造成损耗，大大缩短了线路5的使用寿命。因此，可以设置支撑杆12中空，中空的支撑杆12的两端均连通开设有走线孔12b，连接在头部2的线路5穿过支撑杆12并与底座3上的控制器32连接。线路5穿过中空的支撑杆12，对线路5起到整理作用，使得线路5有序分布，能够减小在升降过程中导致的线路5拉扯，从而减少线路5磨损以及线路5因磨损产生的损耗，延长线路5的使用寿命。此外，利用现有部件(即支撑杆12)的自身结构减小线路5拉扯，简单有效。为了对线路5进行整理，也可以设置走线槽6。走线槽6位于机体外壳11上，连接在头部2的线路5穿过走线槽6后与底座3上的控制器32连接。线路5穿过走线槽6能够减小在升降过程中导致的线路5拉扯，减少线路5磨损以及线路5因磨损产生的损耗，延长线路5的使用寿命。

在本实施方式一中，优选地，支撑杆12中空且两端开设有走线孔12b，同时，在支撑杆12的两侧分别设置走线槽6，走线槽6高于支撑杆12底部的走线孔12b设置。连接在头部2的线路5穿过支撑杆12底部的走线孔12b后向上走线穿过右侧的走线槽6，弯折线路5后再向下穿过左侧的走线槽6，直至连接到控制器32。

随着机器人100的头部2的上升，机器人100的高度增加、重心升高，重心升高后的机器人100不稳定。在本实施方式一中，在底座3上设置有第一配重块7，特别地，第一配重块7的重力为机器人100重力的0.2～0.5。更优地，第一配重块7即为底座3上的底盘，底盘采用8mm钣金制成，总重在20kg左右。

底座3设置的第一配重块7能够降低机器人100的重心，机器人100的重心越低，地面对其支持力竖直分量向上的越多，机器人100也就越稳定，机器人100不会在头部2上升过程中因重心上升而不稳。仅通过在底座3上设置第一配重块7，即可大大降低机器人100的重心，稳定机器人100的结构简单，设置方便。

实施方式二

本实用新型的第二实施方式提供了一种带有升降机构的机器人，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一实施方式相同，在此不再赘述。

第二实施方式相对于第一实施方式的主要改进之处在于，在本实用新型的第二实施方式中，结合图6来看，机器人100还包括设置在机体外壳11上的定滑轮81，定滑轮81上缠绕有平衡绳82，平衡绳82的一端设置有第二配重块83、另一端与支撑杆12连接，定滑轮81、第二配重块83以及支撑杆12在平衡绳82的拉动下形成定滑轮结构。特别地，第二配重块83的重力为机器人100重力的0.1～0.3。

通过设置定滑轮81、第二配重块83以及平衡绳82，并配合支撑杆12形成定滑轮结构，当支撑杆12在升降机构4的驱动下上升的过程中，第二配重块83在平衡绳82以及定滑轮81的配合下相对应地下降，第二配重块83的下降能够降低机器人100的重心，提高机器人100的稳定性。第二配重块83能够在支撑杆12向上运动的同时，同步地向下运动，从而同步地降低机器人100的重心，提高机器人100的稳定性。本结构无需电力驱动配合，机械化自动且同步降低机器人100的重心，降低机器人100的成本，提高机器人100的安全性。

当然，在其他实施方式中，也可以通过其他方式驱动第二配重块83升降。例如设置丝杠组件，第二配重块83与丝杠组件的滑块固定连接，在支撑杆12上升的过程中，丝杠组件驱动第二配重块83同步下降。

实施方式三

本实用新型的第三实施方式提供了一种带有升降机构的机器人，第三实施方式是对第一、第二实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一、第二实施方式相同，在此不再赘述。

第三实施方式相对于第一、第二实施方式的主要改进之处在于，在本实用新型的第三实施方式中，结合图7来看，机器人100还包括用于与支撑杆12贴合并相互挤压的平衡腔9，平衡腔9为柔性腔且内含液体。支撑杆12位于收缩状态时与支撑杆12贴合的一段为挤压段12c，挤压段12c的外径沿头部2朝向底座3的方向逐渐增加，挤压段12c靠近底座3的外径大于支撑杆12的外径。特别地，平衡腔9内的液体为水，能够降低成本。挤压段12c靠近底座3的一端被倒圆角，平衡腔9不易被尖锐的挤压段12c的边角磨损，延长平衡腔9的使用寿命。

在支撑杆12上升的过程中，挤压平衡腔9的挤压段12c的外径逐渐增加，挤压段12c下方的空间空出，使得平衡腔9内的液体在重力以及挤压段12c挤压的双重作用下向下流动，平衡腔9及其内液体的重心下降，从而降低机器人100的重心，提高机器人100的稳定性。

对于本领域技术人员来说，在本实用新型技术思想的范围内能够根据需要而对于上述控制方法的各个步骤进行删减或者顺序调整。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种带有升降机构的机器人，包括头部、底座以及位于头部和底座之间的支撑杆，其特征在于，所述支撑杆的一端与所述头部固定连接，所述支撑杆的另一端通过一升降机构与所述底座连接，所述支撑杆的外围罩合有机体外壳，所述支撑杆构成为能够在所述升降机构的驱动下在所述机器人的高度方向上进行伸缩；

所述机器人还包括控制器，所述升降机构与所述控制器控制连接。

2.根据权利要求1所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述升降机构包括具有电动机以及推杆的推杆电机组件，所述推杆与所述支撑杆同轴设置，所述推杆的自由端与所述支撑杆固定连接，所述电动机与所述控制器控制连接。

3.根据权利要求1或2所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述支撑杆与所述机体外壳之间通过限位凹槽以及限位卡槽嵌套配合、从而限制所述支撑杆的转动。

4.根据权利要求3所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述限位凹槽开设在所述支撑杆上并沿所述支撑杆的轴向进行延伸，所述限位卡槽设置在所述机体外壳上与所述支撑杆衔接的位置处。

5.根据权利要求1所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述支撑杆中空且两端均开设有走线孔，所述控制器设置在所述底座上，连接在所述头部与所述控制器之间的线路贯穿所述支撑杆设置。

6.根据权利要求1所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述机体外壳上设置有走线槽，连接在所述头部与所述控制器之间的线路穿过所述走线槽设置。

7.根据权利要求1、2、4-6中的任一项所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述底座上设置有第一配重块。

8.根据权利要求1、2、4-6中的任一项所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述机体外壳上设置有定滑轮，所述定滑轮上缠绕有平衡绳，所述平衡绳的一端设置有第二配重块、另一端与所述支撑杆连接，所述定滑轮、所述第二配重块以及所述支撑杆在所述平衡绳的拉动下形成定滑轮结构。

9.根据权利要求1、2、4-6中的任一项所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述机器人还包括内含液体的平衡腔，所述平衡腔为柔性腔，所述平衡腔具有用于与所述支撑杆贴合的挤压段，所述挤压段的外径沿所述头部朝向所述底座的方向逐渐增加。

10.根据权利要求1所述的带有升降机构的机器人，其特征在于，所述头部包括带有摄像头的平板电脑，所述平板电脑与所述控制器控制连接。