CN212825375U - 机器人及其腰部装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种机器人及其腰部装置，包括一个承载基座、一个活动平台和腰部驱动组件。承载基座用于起承载作用，活动平台具有装载部，装载部用于装载待装载的设备，承载基座与活动平台间具有安装间隙。腰部驱动组件包括腰部软体驱动器，每层安装间隙内都设置有至少两个腰部软体驱动器，位于同一层安装间隙内的腰部软体驱动器并联设置。腰部软体驱动器用于与流体源连通，腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠或伸展，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙缩小或增大。由于增加了腰部装置，通过腰部软体驱动器驱动活动平台运动，进而带动活动平台上的机械臂运动，从而增大了机械臂的工作空间。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于在高压电力环境中操作的机器人及其腰部装置。
背景技术
随着科技的发展，机器人在越来越多的领域替代人类工作。在高压输电线路带电作业的机器人系统通常包括运动机构、监控模块和多关节机械臂。运动机构用于实现机器人沿输电线路的运动，监控模块通过摄像头实时拍摄作业现场的影像信息，并将影像信息传输到操作者的控制端，为操作者提供操作情况的实时反馈。由于机器人需要吊装在线缆上在高压环境中进行带电作业，因此需要严格限制机器人的重量，进而限制了通常由金属结构构成的机械臂的尺寸，机械臂的工作空间也由此受到限制。
实用新型内容
本申请提供一种机器人及其腰部装置，用以解决机械臂的工作空间受限的问题。
本申请所提供的一种机器人的腰部装置，包括：
一个承载基座，所述承载基座用于起承载作用；
一个活动平台，所述活动平台具有装载部，所述装载部用于装载待装载的设备，所述承载基座与活动平台间具有安装间隙；
以及腰部驱动组件，所述腰部驱动组件包括腰部软体驱动器，每层安装间隙内都设置有至少两个腰部软体驱动器，位于同一层安装间隙内的腰部软体驱动器并联设置；
所述腰部软体驱动器用于与流体源连通，所述腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙缩小，所述腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙增大。
作为所述腰部装置的进一步改进，还包括至少一个分隔件，所述分隔件设置在承载基座和活动平台之间，相邻的所述分隔件、承载基座和活动平台间具有安装间隙。
作为所述腰部装置的进一步改进，位于相邻层安装间隙的腰部软体驱动器一一对应串联。
作为所述腰部装置的进一步改进，位于同一层安装间隙的腰部软体驱动器对称排布。
作为所述腰部装置的进一步改进，所述腰部软体驱动器包括中心软体驱动器和周向软体驱动器，所述中心软体驱动器设置在分隔件的中部，所述周向软体驱动器围绕所述中心软体驱动器，并沿分隔件的周向排列。
作为所述腰部装置的进一步改进，每层安装间隙设置有一个中心软体驱动器和六个周向软体驱动器，所述中心软体驱动器的中心线与分隔件的中心线重合，六个周向软体驱动器围绕中心软体驱动器设置。
作为所述腰部装置的进一步改进，所述腰部软体驱动器的轴心线间具有夹角。
作为所述腰部装置的进一步改进，所述承载基座、活动平台和/或分隔件包括硬质绝缘材料的结构件。
作为所述腰部装置的进一步改进，所述腰部软体驱动器包括两个端部和柔性的腔体侧壁，所述腔体侧壁设置在两个端部之间，所述腔体侧壁的两侧分别延伸到对应的端部，并沿端部的周向围合，形成闭合腔体，所述端部或腔体侧壁上具有进出口，所述进出口用于供压力流体进出闭合腔体，所述腔体侧壁具有折叠结构，在所述闭合腔体内流体压强变化时，所述折叠结构能够产生形变，以实现折叠结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。
本申请所提供的一种用于在高压电力环境中操作的机器人，包括如上述任一项所述的腰部装置和机械臂，所述机械臂装载于所述腰部装置。
本申请的有益效果：
本申请所提供的一种机器人及其腰部装置，包括一个承载基座、一个活动平台和腰部驱动组件。承载基座用于起承载作用，活动平台具有装载部，装载部用于装载待装载的设备，承载基座与活动平台间具有安装间隙。腰部驱动组件包括腰部软体驱动器，每层安装间隙内都设置有至少两个腰部软体驱动器，位于同一层安装间隙内的腰部软体驱动器并联设置。腰部软体驱动器用于与流体源连通，腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙缩小，腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙增大。由于增加了腰部装置，通过腰部软体驱动器驱动活动平台运动，进而带动活动平台上的机械臂运动，从而增大了机械臂的工作空间。
附图说明
图1为本申请一种实施例中机器人的结构示意图；
图2为本申请一种实施例中腰部装置的结构示意图；
图3为本申请一种实施例中腰部装置的爆炸图；
图4为本申请一种实施例中腰部装置在左右方向转动的状态图；
图5为本申请一种实施例中腰部装置在前后方向转动的状态图；
图6为本申请一种实施例中腰部装置的活动平台在竖直方向上升时的状态图；
图7为本申请一种实施例中腰部装置自然状态的状态图；
图8为本申请一种实施例中腰部装置的活动平台在竖直方向下降时的状态图。
附图标记：2000、机械臂；3000、机器人本体；4000、腰部装置；4100、承载基座；4200、活动平台；4210、装载槽；4300、分隔件；4400、腰部软体驱动器；4500、连接槽。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明，其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本实施例提供一种用于在高压电力环境中操作的机器人。
请参考图1，该机器人包括腰部装置4000和机械臂2000，机械臂2000装载于腰部装置4000。
另一方面，本申请还提供一种用于在高压电力环境中操作的机器人的腰部装置4000，该腰部装置4000能够应用于上述机器人。
在其他实施例中，腰部装置4000也能够用于承载其他监控、测量或操作设备。
请参考图2和3，该腰部装置4000包括一个承载基座4100、一个活动平台4200和腰部驱动组件。
请参考图2和3，承载基座4100用于起承载作用，活动平台4200具有装载部，装载部用于装载待装载的设备，承载基座4100与活动平台4200间具有安装间隙。腰部驱动组件包括腰部软体驱动器4400，每层安装间隙内都设置有至少两个腰部软体驱动器4400，位于同一层安装间隙内的腰部软体驱动器4400并联设置。腰部软体驱动器4400用于与流体源连通，腰部软体驱动器4400能够在流体压力的作用下折叠，以使该腰部软体驱动器4400两端的安装间隙缩小，腰部软体驱动器4400能够在流体压力的作用下伸展，以使该腰部软体驱动器4400两端的安装间隙增大。
由于增加了腰部装置4000，通过腰部软体驱动器4400驱动活动平台4200运动，进而带动活动平台4200上的机械臂2000运动，从而增大了机械臂2000的工作空间。腰部装置4000采用腰部软体驱动器4400驱动，与传统的机械驱动结构相比，减少了金属元件的使用，有利于减轻腰部装置4000的重量和自身的绝缘性能。机器人需要吊装在线缆上在高压环境中进行带电作业，因此机器人的总重量需要严格限制，因而减轻自身重量和增强自身电压和电磁屏蔽能力尤为重要。
腰部软体驱动器4400内部可以不设置电子元件(流体压力感应器和流体源可以设置在远离腰部装置4000的机器人本体3000的屏蔽环境内)，使得腰部装置4000不需要采用额外的屏蔽措施，进一步有利于减轻机器人的整体重量，且腰部软体驱动器4400的功能不受电磁辐射和高电压环境的影响，增强了腰部装置4000工作的可靠性。
请参考图4-8，腰部装置4000可以实现多个自由度的运动，当腰部驱动装置的部分腰部软体驱动器4400伸展，另一部分腰部软体驱动器4400折叠时，活动平台4200就能向腰部软体驱动器4400折叠的方向倾斜。当腰部装置4000的所有腰部软体驱动器4400同时伸展或折叠时，活动平台4200能够在竖直方向升降运动。请参考图4和5，腰部软体驱动器4400能够驱动活动平台4200在左右方向和前后方向转动。请参考图6-8，腰部软体驱动器4400能够驱动活动平台4200在竖直方向上升和下降。
腰部软体驱动器4400还具有隔振效果，机器人在进行带电作业期间，受风力影响，机体会随着电缆出现振动，机器人的摆动会导致机械臂2000和末端执行器在作业时无法稳定、准确的工作，甚至可能会让机械臂2000与线缆等被操作件间发生碰撞。腰部软体驱动器4400为弹性和柔性的结构，腰部装置4000将机械臂2000与机器人本体3000隔开，腰部装置4000自身就起到被动隔振的效果，有利于减轻振动对机械臂2000操作的影响。另一方面，由于腰部软体驱动器4400可以在竖直方向升降和绕多个方向转动，腰部软体驱动器4400配合相应的传感器和控制器，能够用于实现主动防振(通过自身的主动运动抵消振动的影响)，即，腰部软体驱动器4400可以用作实现主动防振的重要部件之一。
腰部软体驱动器4400可以通过一体快速成型的工艺制作，其中包括吹塑，注塑，3D打印增材制造等工艺，方便实现大规模批量生产，也方便于根据应用场景定制适合的腰部软体驱动器4400。
腰部软体驱动器4400使用的流体源的驱动流体可以是气体、液体或气液混合物。
需要说明的是，同一层安装间隙的内的腰部软体驱动器4400“并联”设置，指的是同一层安装间隙内的腰部软体驱动器4400的一端均与其上方的活动平台4200或分隔件4300连接，另一端均与其下方的承载基座4100或分隔件4300连接。
请参考图2和3，在一种实施例中，装载部设置在活动平台4200远离分隔件4300的一侧，装载部包括装载槽4210，装载槽4210用于放置待装载的设备。待装载的设备可以是机械臂2000，或者其他监控、测量或操作设备。本实施例中，机械臂2000设置在一个安装座上，安装座能够与装载槽4210卡嵌配合。
请参考图2和3，在一种实施例中，承载基座4100、活动平台4200和分隔件4300用于与腰部软体驱动器4400连接的区域设有连接槽4500，连接槽4500与腰部软体驱动器4400的端部的形状相契合。连接槽4500有利于实现腰部软体驱动器4400与承载基座4100、活动平台4200和分隔件4300间的稳定连接。腰部软体驱动器4400与承载基座4100、活动平台4200和分隔件4300间还可以采用粘接或其他合适的连接方式。
请参考图2和3，在一种实施例中，承载基座4100、活动平台4200和/或分隔件4300上设有贯通的流体通道。
请参考图2和3，在一种实施例中，腰部装置4000还包括至少一个分隔件4300，分隔件4300设置在承载基座4100和活动平台4200之间，相邻的分隔件4300、承载基座4100和活动平台4200间具有安装间隙。
通过增加分隔件4300，可以增加安装间隙的层数，从而增大活动平台4200的行程，使得活动平台4200能够带动机械臂2000在更大范围的空间内工作。
请参考图2和3在一种实施例中，位于相邻层安装间隙的腰部软体驱动器4400一一对应串联。
通过将相邻层安装间隙的腰部软体驱动器4400对应串联，方便于同时控制串联的多个腰部软体驱动器4400伸展或折叠。
需要说明的是，位于相邻层安装间隙的腰部软体驱动器4400一一对应“串联”，指的是位于相邻层安装间隙，且位置对应的腰部软体驱动器4400的流体通道连通。在其他实施例中，相邻层安装间隙的腰部软体驱动器4400也可以不对应设置，其流体通道也可以不连通。
请参考图2和3，在一种实施例中，位于同一层安装间隙的腰部软体驱动器4400对称排布。腰部软体驱动器4400对称排布时，腰部装置4000整体的稳定性相对更好。“腰部软体驱动器4400对称排布”指的是，当设有两个腰部软体驱动器4400时，两个腰部软体驱动器4400沿二者的中间线对称排布，当设有三个腰部软体驱动器4400时，三个腰部软体驱动器4400成三角形排布，三个腰部软体驱动器4400沿三角形的一条或多条中线、角平分线对称排布，当设有四个腰部软体驱动器4400时，四个腰部软体驱动器4400成四边形排布，四个腰部软体驱动器4400沿四边形的一条或多条中线、对角线对称排布，以此类推。此外，当腰部软体驱动器4400成一条直线排布时，腰部软体驱动器4400沿其中心点的连线对称排布。
在其他实施例中，腰部软体驱动器4400也可以是不对称分布。
请参考图2和3，在一种实施例中，腰部软体驱动器4400包括中心软体驱动器和周向软体驱动器，中心软体驱动器设置在分隔件4300的中部，周向软体驱动器围绕中心软体驱动器，并沿分隔件4300的周向排列。通过增加中心软体驱动器，增大了腰部装置4000的负载能力。具体的，周向软体驱动器可以围绕中心软体驱动器成圆形排列。
请参考图2和3，在一种实施例中，每层安装间隙设置有一个中心软体驱动器和六个周向软体驱动器，中心软体驱动器的中心线与分隔件4300的中心线重合，六个周向软体驱动器围绕中心软体驱动器设置。通过一个中心软体驱动器和六个周向软体驱动器实现对每层板件的稳定支撑，也方便于腰部装置4000向多个方向转动。
在其他实施例中，可以根据实际需求任意设置腰部软体驱动器4400的数量和排布方式。
请参考图2和3，在一种实施例中，腰部软体驱动器4400的轴心线间具有夹角。腰部软体驱动器4400件间可以根据实际需求设置驱动夹角，以便实现一些特殊角度的运动，本实施例中展示的腰部装置4000中，腰部软体驱动器4400的轴心线间的夹角为0度。
请参考图2和3，在一种实施例中，承载基座4100、活动平台4200和/或分隔件4300包括硬质绝缘材料的结构件。一方面，与金属结构件相对重量更轻，另一方面，增强了腰部装置4000的绝缘性能，无需为腰部装置4000设置额外的电压和电磁屏蔽装置。硬质绝缘材料可以是塑料或复合材料。
请参考图2和3，在一种实施例中，腰部软体驱动器4400包括两个端部和柔性的腔体侧壁，腔体侧壁设置在两个端部之间，腔体侧壁的两侧分别延伸到对应的端部，并沿端部的周向围合，形成闭合腔体，端部或腔体侧壁上具有进出口，进出口用于供压力流体进出闭合腔体，腔体侧壁具有折叠结构，在闭合腔体内流体压强变化时，折叠结构能够产生形变，以实现折结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。利用波纹管在内部密封腔充放气的过程中做伸缩运动的原理来设计软体肌肉。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种机器人的腰部装置，其特征在于，包括：
一个承载基座，所述承载基座用于起承载作用；
一个活动平台，所述活动平台具有装载部，所述装载部用于装载待装载的设备，所述承载基座与活动平台间具有安装间隙；
以及腰部驱动组件，所述腰部驱动组件包括腰部软体驱动器，每层安装间隙内都设置有至少两个腰部软体驱动器，位于同一层安装间隙内的腰部软体驱动器并联设置；
所述腰部软体驱动器用于与流体源连通，所述腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙缩小，所述腰部软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以使该腰部软体驱动器两端的安装间隙增大。
2.如权利要求1所述的腰部装置，其特征在于，还包括至少一个分隔件，所述分隔件设置在承载基座和活动平台之间，相邻的所述分隔件、承载基座和活动平台间具有安装间隙。
3.如权利要求2所述的腰部装置，其特征在于，位于相邻层安装间隙的腰部软体驱动器一一对应串联。
4.如权利要求1所述的腰部装置，其特征在于，位于同一层安装间隙的腰部软体驱动器对称排布。
5.如权利要求1所述的腰部装置，其特征在于，所述腰部软体驱动器包括中心软体驱动器和周向软体驱动器，所述中心软体驱动器设置在分隔件的中部，所述周向软体驱动器围绕所述中心软体驱动器，并沿分隔件的周向排列。
6.如权利要求5所述的腰部装置，其特征在于，每层安装间隙设置有一个中心软体驱动器和六个周向软体驱动器，所述中心软体驱动器的中心线与分隔件的中心线重合，六个周向软体驱动器围绕中心软体驱动器设置。
7.如权利要求1所述的腰部装置，其特征在于，所述腰部软体驱动器的轴心线间具有夹角。
8.如权利要求1所述的腰部装置，其特征在于，所述承载基座、活动平台和/或分隔件包括硬质绝缘材料的结构件。
9.如权利要求1-8任一项所述的腰部装置，其特征在于，所述腰部软体驱动器包括两个端部和柔性的腔体侧壁，所述腔体侧壁设置在两个端部之间，所述腔体侧壁的两侧分别延伸到对应的端部，并沿端部的周向围合，形成闭合腔体，所述端部或腔体侧壁上具有进出口，所述进出口用于供压力流体进出闭合腔体，所述腔体侧壁具有折叠结构，在所述闭合腔体内流体压强变化时，所述折叠结构能够产生形变，以实现折叠结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。
10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的腰部装置和机械臂，所述机械臂装载于所述腰部装置。
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Cited By (2)
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| CN113580190A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-02 | 南方科技大学 | 一种软体驱动关节 |
| CN115091450A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-23 | 万勋科技(深圳)有限公司 | 柔性机械臂及机器人 |
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2020
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Cited By (3)
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| CN113580190A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-02 | 南方科技大学 | 一种软体驱动关节 |
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| CN115091450B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-09-01 | 万勋科技(深圳)有限公司 | 柔性机械臂及机器人 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20210720 Address after: No. 1088, Xueyuan Avenue, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Southern University of Science and Technology Patentee after: Wang Zheng Address before: No. 1088, Xueyuan Avenue, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Southern University of Science and Technology |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20220421 Address after: 518000 room 505, block a, Jiada R & D building, No. 5, songpingshan Road, songpingshan community, Xili street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee after: Shenzhen Renzhi Technology Co.,Ltd. Address before: No. 1088, Xueyuan Avenue, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Southern University of Science and Technology Patentee before: Wang Zheng |