CN212319215U - 升降装置及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请属于机器人配件技术领域,尤其涉及一种升降装置及机器人。该升降装置中,转动驱动件用于驱动凸轮转动,凸轮杆穿过安装座,凸轮杆的配合柱伸入凸轮的螺旋槽。在凸轮转动时,配合柱能够在螺旋槽内移动,并且螺旋槽的内壁给配合柱沿凸轮轴向的作用力,使得凸轮杆相对安装座滑动,进而使与凸轮杆连接的连接座相对安装座移动。具有该升降装置的机器人,将被抬升件安装到连接座上,就能实现被抬升件的升降移动。采用安装座、凸轮与凸轮杆的配合,装置简单,减小系统尺寸。升降装置作为模块化结构,可被快速安装到需要升降功能的地方,比如安装到现有自动巡检机器人的车体,在工作期间使被抬升件抬升,未工作期间降落,进而实现对被抬升件的保护。
Description
技术领域
本申请属于机器人配件技术领域,尤其涉及一种升降装置及机器人。
背景技术
机器人雷达是巡检机器人用于检测外部环境用于导航的核心装置,器件相对精密且价格昂贵,但是现有的室外巡检机器人,其雷达装置一直裸露在外侧,在其未进行工作的时候,裸露于外侧将加速器件的损坏,考虑到其使用寿命,部分机器人采用一些升降结构来实现雷达在工作过程中的升降功能,常见装置采用的是滚珠丝杠结构,四组丝杠结构通过带结构并联,通过驱动丝杠转动,利用螺母的上下运动来推动激光雷达的升降功能。但是该结构复杂,安装要求高,再者体积较大,滚珠丝杠一般需要定制化,价格较高,产品化难度较高。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种升降装置及机器人,以解决现有升降结构采用多组丝杠结构并联的方式传动引起结构复杂与体积较大的技术问题。
本申请实施例提供一种升降装置,包括:
安装座;
转动驱动件,安装于所述安装座上;
凸轮,由所述转动驱动件驱动转动,所述凸轮的外周面具有螺旋槽;
凸轮杆,穿过所述安装座设置,所述凸轮杆的第一端设有配合柱,所述配合柱伸入所述螺旋槽内,在所述凸轮转动时所述配合柱能够在所述螺旋槽内移动,以使所述凸轮杆相对所述安装座滑动,所述凸轮杆相对所述安装座的滑动方向与所述凸轮的转动轴线相互平行;以及
连接座,与所述凸轮杆的第二端连接。
可选地,所述升降装置还包括导杆,所述导杆穿过并滑动安装于所述安装座,所述凸轮杆的轴线与所述导杆的轴线相互平行,所述导杆的一端连接于所述连接座。
可选地,所述安装座开设有供所述导杆穿过的第一过孔,所述导杆通过第一直线轴承支承在所述安装座上,所述第一直线轴承设于所述第一过孔处。
可选地,所述导杆的远离所述连接座的一端设有限位块,用于限定所述导杆的移动范围。
可选地,所述导杆的数量至少为二,所述凸轮杆位于其中两根所述导杆之间。
可选地,所述配合柱外套设有套筒,所述套筒能够在所述螺旋槽内滚动。
可选地,所述套筒的表面设有润滑层。
可选地,所述螺旋槽在远离所述转动驱动件区域的展开螺旋角小于所述套筒与所述螺旋槽的内壁接触的摩擦角。
可选地,所述安装座上固定有支撑杆,所述凸轮开设有沿其轴向延伸的安装槽,所述支撑杆插设于所述安装槽内,所述凸轮通过转动轴承支承在所述支撑杆上,所述转动轴承设于所述安装槽内。
可选地,所述安装槽的内壁设有定位环,其中一个所述转动轴承的外圈的轴向端面抵设于所述定位环。
可选地,所述转动轴承的数量为二,两个所述转动轴承之间设有限位套,所述限位套的两个端面分别抵设于两个所述转动轴承的外圈的一轴向端面。
可选地,所述安装座开设有供所述凸轮杆穿过的第二过孔,所述凸轮杆通过第二直线轴承支承在所述安装座上,所述第二直线轴承设于所述第二过孔处。
可选地,所述安装座呈L型,所述安装座包括第一板体及与所述第一板体连接的第二板体,所述转动驱动件安装于所述第一板体上,所述凸轮杆穿过所述第二板体设置。
可选地,所述连接座上开设有用于适配不同的被抬升件以供紧固件穿过的安装孔。
本申请实施例提供一种机器人,包括被抬升件及上述的升降装置,所述被抬升件安装于所述连接座上。
本申请实施例提供的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一:该升降装置中,转动驱动件用于驱动凸轮转动,凸轮杆穿过安装座,凸轮杆的配合柱伸入凸轮的螺旋槽。在凸轮转动时,配合柱能够在螺旋槽内移动,并且螺旋槽的内壁给配合柱沿凸轮轴向的作用力,使得凸轮杆相对安装座滑动,进而使与凸轮杆连接的连接座相对安装座移动。具有该升降装置的机器人,将被抬升件安装到连接座上,就能实现被抬升件的升降移动。采用安装座、凸轮与凸轮杆的配合,装置简单,减小系统尺寸,避免现有升降结构采用多丝杆并联方式引起结构复杂。升降装置作为模块化结构,可被快速安装到需要升降功能的地方,比如安装到现有自动巡检机器人的车体,在工作期间使被抬升件抬升,未工作期间降落,进而实现对被抬升件的保护。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的升降装置的立体装配图;
图2为图1的升降装置的另一角度的立体装配图;
图3为图1的升降装置的立体分解图;
图4为图1的升降装置的剖视图;
图5为图1的升降装置中应用的螺旋副等效力学模型。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在本申请实施例的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述,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申请实施例的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
请参阅图1、图2、图4,本申请实施例提供一种升降装置,可应用于需要升降某个被抬升件的场景,作为小型化模块结构,以实现与其他结构的快速装配与使用条件,比如安装到现有自动巡检机器人的车体上并且实现被抬升件的升降功能,被抬升件可以是激光雷达或其它装置。该升降装置包括安装座10、转动驱动件20、凸轮30、凸轮杆40与连接座50。转动驱动件20安装于安装座10上,用于给凸轮30提供动力,转动驱动件20可选用电机,便于控制输出位移。凸轮30由转动驱动件20驱动转动,凸轮30的外周面具有螺旋槽31。凸轮30大致呈杆状,结构紧凑。凸轮杆40穿过安装座10设置,凸轮杆40的第一端40a设有配合柱41,配合柱41伸入螺旋槽31内。在凸轮30转动时配合柱41能够在螺旋槽31内移动,以使凸轮杆40相对安装座10滑动,凸轮杆40相对安装座10的滑动方向与凸轮30的转动轴线相互平行,凸轮杆40相对安装座10的滑动方向在图1与图4里是上下方向。连接座50用于安装被抬升件,连接座50与凸轮杆40的第二端40b连接。
本申请提供的升降装置,与现有技术相比,该升降装置中,转动驱动件20用于驱动凸轮30转动,凸轮杆40穿过安装座10,凸轮杆40的配合柱41伸入凸轮30的螺旋槽31。在凸轮30转动时,配合柱41能够在螺旋槽31内移动,并且螺旋槽31的内壁给配合柱41沿凸轮30轴向的作用力,使得凸轮杆40相对安装座10滑动,进而使与凸轮杆40连接的连接座50相对安装座10移动。将被抬升件安装到连接座50上,就能实现被抬升件的升降移动。采用安装座10、凸轮30与凸轮杆40的配合,装置简单,减小系统尺寸,避免现有升降结构采用多丝杆并联方式引起结构复杂。升降装置作为模块化结构,可被快速安装到需要升降功能的地方,比如安装到现有自动巡检机器人的车体,在工作期间使被抬升件抬升,未工作期间降落,进而实现对被抬升件的保护。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,升降装置还包括导杆60,导杆60穿过并滑动安装于安装座10,凸轮杆40的轴线与导杆60的轴线相互平行,导杆60的一端连接于连接座50。设置导杆60能够使凸轮杆40相对安装座10更稳定地滑动,进而使与凸轮杆40连接的连接座50与连接座50上的被抬升件能平稳地上下移动,提高装置的可靠性。凸轮杆40与导杆60均可通过紧固件或其它固定方式连接于连接座50。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,安装座10开设有供导杆60穿过的第一过孔121,导杆60通过第一直线轴承62支承在安装座10上,第一直线轴承62设于第一过孔121处。导杆60与第一直线轴承62配合组成导轨结构,能降低导杆60与外部接触面之间的摩擦力,让导杆60更顺利地相对安装座10滑动,实现升降过程的稳定性。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,导杆60的远离连接座50的一端设有限位块61,用于限定导杆60的移动范围。导杆60穿过安装座10的第一过孔121并能够沿第一过孔121轴线上下移动,限位块61的宽度大于第一过孔121的内径。在连接座50被抬升时,导杆60跟随连接座50上升,直到导杆60的限位块61抵设于安装座10的表面,此时安装座10限制导杆60继续移动,即限定连接座50的最大上升位移。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,导杆60的数量至少为二,凸轮杆40位于其中两根导杆60之间。采用这个方案,使得连接座50、凸轮杆40与导杆60都能更稳定地相对安装座10滑动,降低由于凸轮杆40与导杆60的加工偏差或装配偏差引起凸轮杆40与导杆60移动不顺畅的情况,结构简单,成本降低,避免现有升降结构采用多丝杆并联方式引起结构复杂与成本较高。
请参阅图2至图4,在本申请另一实施例中,配合柱41可通过紧固件411固定在凸轮杆40的杆部42一端,这样容易装配出具有配合柱41的凸轮杆40。凸轮杆40的杆部42一端相对两侧分别设有安装平面421,便于将配合柱41定位到该杆部42的其中一个安装平面421上,而另一个安装平面421便于安装紧固件411,通过紧固件411将配合柱41固定在杆部42上。
请参阅图1至图4,在本申请另一实施例中,配合柱41外套设有套筒43,套筒43能够在螺旋槽31内滚动。在凸轮30转动时,螺旋槽31的内壁给配合柱41沿凸轮30轴向的作用力,而套筒43能够相对配合柱41转动,套筒43与螺旋槽31的内壁之间为滚动摩擦,摩擦力较小,使得配合柱41与套筒43能更方便地在述螺旋槽31内移动,进而使凸轮杆40与连接座50相对安装座10移动。套筒43可采用铜或其它耐磨性好的材料制作,以降低套筒43与凸轮30螺旋槽31内壁之间的磨损,并提升运动的平顺性。在凸轮杆40的配合柱41外设置套筒43时,套筒43的外径与凸轮30螺旋槽31的轴向宽度相当,两者尺寸接近,使得套筒43伸入螺旋槽31内时套筒43无法上下移动,这样有利于准确地将凸轮30的转动传递至套筒43,进而驱使凸轮杆40准确地上下移动。螺旋槽31的轴向宽度是指螺旋槽31单个槽中相对两个内壁的轴向间距。可以理解的,在配合柱41外不设置套筒43,而直接将配合柱41伸入螺旋槽31内时,配合柱41的外径与凸轮30螺旋槽31的轴向宽度相当,使得配合柱41伸入螺旋槽31内时配合柱41无法上下移动,这样有利于准确地将凸轮30的转动传递至配合柱41,进而驱使凸轮杆40准确地上下移动。
请参阅图1至图4,在本申请另一实施例中,套筒43的表面设有润滑层。设置润滑层,有利于套筒43与螺旋槽31内壁之间的润滑,以及套筒43与配合柱41之间的润滑,降低结构之间的摩擦,有助于配合柱41与套筒43更方便地在螺旋槽31内移动。润滑层可选用润滑脂,润滑脂的油分挥发小,容易保持在结构件之间的间隙里。
请参阅图4、图5,在本申请另一实施例中,当被抬升件达到末端位置时,被抬升件振动产生位置差异对其正常工作影响较大,需要保持其位置不变,即连接座50的浮动公差要极小。提供一种自锁方案,螺旋槽31在远离转动驱动件20区域的展开螺旋角小于套筒43与螺旋槽31的内壁接触的摩擦角。在工作时,转动驱动件20驱动凸轮30转动,凸轮杆40与连接座50将会向上移动,直到移动至凸轮30末端时,套筒43与螺旋槽31内壁之间发生自锁,使得凸轮杆40、连接座50与被抬升件保持位置,此时,转动驱动件20断电也可以实现位置保持。将螺旋副做力学模型等效,等效其为斜面下滑模型,图5为等效图,螺旋槽31内壁展开后为斜面,套筒43、凸轮杆40、连接座50与被抬升件为等效滑块体。FN是斜面对等效滑块体的支撑力,mg为等效滑块体的重力,α为斜面倾角。等效滑块体不发生下滑的条件如下式:
mg·sinα<μmg·cosα
α<arctan(μ)
其中,μ为摩擦系数,arctan(μ)为摩擦角。当α小于arctan(μ)时,在斜面上无论放多重的等效滑块体,由于重力沿斜面的分力始终与静摩擦力平衡,并且小于最大静摩擦力,等效滑块体不会滑动,实现自锁。
在一个实施例中,选取摩擦系数值为0.5,对应摩擦角为26.6°,所以螺旋槽31的展开螺旋角数值不大于26.6°,综合安全系数值为1.5,所以选择螺旋槽31的展开螺旋角为18°在该数值下,由于被抬升件单体重量下压或者是外界冲击导致的下压均不会使得凸轮30发生转动,此时,转动驱动件20断电也可以实现被抬升件不发生下移变化。
请参阅图3、图4,在本申请另一实施例中,安装座10上固定有支撑杆70,支撑杆70可采用紧固件73或焊接的方式固定在安装座10上。凸轮30开设有沿其轴向延伸的安装槽32,支撑杆70插设于安装槽32内,凸轮30通过转动轴承71支承在支撑杆70上,转动轴承71设于安装槽32内。这样能充分利用升降装置的轴向空间,减小整体结构轴向尺寸。设置转动轴承71,能使凸轮30平稳地转动安装于安装座10并支承在支撑杆70上,进而使凸轮30的螺旋槽31内壁对凸轮杆40的配合柱41提供沿凸轮30轴向的作用力,以使凸轮杆40及连接座50平稳地移动。
请参阅图4,在本申请另一实施例中,安装槽32的内壁设有定位环33,其中一个转动轴承71的外圈的轴向端面抵设于定位环33。这样便于将转动轴承71轴向定位并装配支撑杆70内部,而且结构紧凑。
请参阅图3、图4,在本申请另一实施例中,转动轴承71的数量为二,两个转动轴承71之间设有限位套72,限位套72的两个端面分别抵设于两个转动轴承71的外圈的一轴向端面。设置两个转动轴承71,使凸轮30能更稳定地转动安装在支撑杆70上。设置限位套72,用于限定两个转动轴承71的轴向位置。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,安装座10开设有供凸轮杆40穿过的第二过孔122,凸轮杆40通过第二直线轴承44支承在安装座10上,第二直线轴承44设于第二过孔122处。设置第二直线轴承44,便于凸轮杆40稳定地滑动安装于安装座10,降低凸轮杆40与外部接触面之间的摩擦力。
请参阅图1至图4,在本申请另一实施例中,安装座10呈L型,安装座10包括第一板体11及与第一板体11连接的第二板体12,转动驱动件20安装于第一板体11上,凸轮杆40穿过第二板体12设置。第一板体11可采用紧固件固定在外部结构件上,比如安装到车体结构上,这样安装便捷。凸轮30呈杆状,将凸轮30设置在第一板体11与第二板体12围成的安装区内,这样结构紧凑。支撑杆70固定在第二板体12上,并使凸轮30转动安装于支撑杆70。第二板体12上开设有供导杆60穿过的第一过孔121、供凸轮杆40穿过的第二过孔122,第一过孔121与第二过孔122的轴线相互平行,这样使凸轮杆40、导杆60与凸轮30的轴线相互平行。
请参阅图1至图3,在本申请另一实施例中,连接座50上开设有用于适配不同的被抬升件以供紧固件穿过的安装孔51。在装配时,将被抬升件的孔位对齐连接座50的安装孔51,并通过紧固件将被抬升件固定在连接座50上。不同的被抬升件的孔位在不同位置,连接座50配置不同的安装孔51以适配不同的被抬升件,提升对不同被抬升件的兼容性。
请参阅图1至图4,在本申请另一实施例中,转动驱动件20通过固定座21安装在安装座10上,固定座21可采用紧固件固定在安装座10上,这样容易装配。转动驱动件20的输出轴与凸轮30之间采用一个连接件22相连接,将转动驱动件20的动力传递至凸轮30。转动驱动件20与凸轮30之间可设置有减速器,用于降低转速并提高转矩,给凸轮30提供预定动力。
请参阅图1至图4,在本申请另一实施例中,提供一种机器人,包括被抬升件及上述的升降装置,被抬升件安装于连接座50上。由于本机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。具体的,机器人可以是一种自动巡检机器人,被抬升件可以是激光雷达,作为导航的传感器。该升降装置能被快速安装到现有自动巡检机器人的车体,实现激光雷达在工作期间的抬升,未工作期间降落,进而实现对激光雷达的保护。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种升降装置,其特征在于,包括:
安装座;
转动驱动件,安装于所述安装座上;
凸轮,由所述转动驱动件驱动转动,所述凸轮的外周面具有螺旋槽;
凸轮杆,穿过所述安装座设置,所述凸轮杆的第一端设有配合柱,所述配合柱伸入所述螺旋槽内,在所述凸轮转动时所述配合柱能够在所述螺旋槽内移动,以使所述凸轮杆相对所述安装座滑动,所述凸轮杆相对所述安装座的滑动方向与所述凸轮的转动轴线相互平行;以及
连接座,与所述凸轮杆的第二端连接。
2.如权利要求1所述的升降装置,其特征在于,所述升降装置还包括导杆,所述导杆穿过并滑动安装于所述安装座,所述凸轮杆的轴线与所述导杆的轴线相互平行,所述导杆的一端连接于所述连接座。
3.如权利要求2所述的升降装置,其特征在于,所述安装座开设有供所述导杆穿过的第一过孔,所述导杆通过第一直线轴承支承在所述安装座上,所述第一直线轴承设于所述第一过孔处。
4.如权利要求2所述的升降装置,其特征在于,所述导杆的远离所述连接座的一端设有限位块,用于限定所述导杆的移动范围。
5.如权利要求2所述的升降装置,其特征在于,所述导杆的数量至少为二,所述凸轮杆位于其中两根所述导杆之间。
6.如权利要求1所述的升降装置,其特征在于,所述配合柱外套设有套筒,所述套筒能够在所述螺旋槽内滚动。
7.如权利要求6所述的升降装置,其特征在于,所述套筒的表面设有润滑层。
8.如权利要求6所述的升降装置,其特征在于,所述螺旋槽在远离所述转动驱动件区域的展开螺旋角小于所述套筒与所述螺旋槽的内壁接触的摩擦角。
9.如权利要求1所述的升降装置,其特征在于,所述安装座上固定有支撑杆,所述凸轮开设有沿其轴向延伸的安装槽,所述支撑杆插设于所述安装槽内,所述凸轮通过转动轴承支承在所述支撑杆上,所述转动轴承设于所述安装槽内。
10.如权利要求9所述的升降装置,其特征在于,所述安装槽的内壁设有定位环,其中一个所述转动轴承的外圈的轴向端面抵设于所述定位环。
11.如权利要求9所述的升降装置,其特征在于,所述转动轴承的数量为二,两个所述转动轴承之间设有限位套,所述限位套的两个端面分别抵设于两个所述转动轴承的外圈的一轴向端面。
12.如权利要求1至11任一项所述的升降装置,其特征在于,所述安装座开设有供所述凸轮杆穿过的第二过孔,所述凸轮杆通过第二直线轴承支承在所述安装座上,所述第二直线轴承设于所述第二过孔处。
13.如权利要求1至11任一项所述的升降装置,其特征在于,所述安装座呈L型,所述安装座包括第一板体及与所述第一板体连接的第二板体,所述转动驱动件安装于所述第一板体上,所述凸轮杆穿过所述第二板体设置。
14.如权利要求1至11任一项所述的升降装置,其特征在于,所述连接座上开设有用于适配不同的被抬升件以供紧固件穿过的安装孔。
15.一种机器人,其特征在于,包括被抬升件及如权利要求1至14任一项所述的升降装置,所述被抬升件安装于所述连接座上。
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CN202020715254.2U Active CN212319215U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 升降装置及机器人 |
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CN (1) | CN212319215U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111473203A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-31 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 升降装置及机器人 |
CN117970424A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-03 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种电离辐射测试用断电锁定移动装置 |
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2020
- 2020-04-30 CN CN202020715254.2U patent/CN212319215U/zh active Active
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CN111473203A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-31 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 升降装置及机器人 |
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GR01 | Patent grant | ||
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