CN212840253U - 机器人及其监控云台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人及其监控云台，包括云台基座、活动件和云台驱动组件。云台基座用于起承载作用，活动件具有用于安装监控设备的装载部。云台驱动组件包括至少两个云台软体驱动器，云台软体驱动器的一端与云台基座连接，另一端与活动件连接，以实现对活动件的支撑，云台软体驱动器用于与流体源连通，云台软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分靠近云台基座运动，云台软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分远离云台基座运动。减少了监控云台使用的金属元件，有利于减轻监控云台的重量和实现监控云台的绝缘。

Description

机器人及其监控云台

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人及其监控云台。

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。现有的监控模块采用传统的云台结构，通过电机和齿轮箱等结构驱动云台转向运动。传统的云台结构复杂，使用较多的金属元件，导致传统的云台重量较大，且需要额外的电磁防护和电压阻抗，进一步增加了云台的重量和装配工艺的复杂程度，故而有待改进。

实用新型内容

本申请提供一种机器人及其监控云台，用以解决现有云台需要使用较多金属元件的问题。

本申请所提供的一种机器人的监控云台，包括：

云台基座，所述云台基座用于起承载作用；

活动件，所述活动件具有用于安装监控设备的装载部；

以及云台驱动组件，所述云台驱动组件包括至少两个云台软体驱动器，所述云台软体驱动器的一端与云台基座连接，另一端与活动件连接，以实现对活动件的支撑，所述云台软体驱动器用于与流体源连通，所述云台软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分靠近云台基座运动，所述云台软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分远离云台基座运动。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台软体驱动器对称排布。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台驱动组件包括至少三个云台软体驱动器，三个所述云台软体驱动器成三角形排布。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台驱动组件包括至少四个云台软体驱动器，四个所述云台软体驱动器成四边形排布，所述四边形的两条对角线相互垂直，或者，四个所述云台软体驱动器中的三个成三角形排布，另一个云台软体驱动器设置在三角形的中部。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台软体驱动器的轴心线间具有夹角。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台基座和/或活动件包括硬质绝缘材料的结构件。

作为所述监控云台的进一步改进，还包括承装件，所述承装件与活动件的装载部连接，所述承装件用于承载和安装待安装的设备，所述装载部位于活动件的中部，所述装载部具有开口，所述承装件的底部与所述开口卡嵌配合，所述承装件具有安装槽，所述安装槽用于放置待安装的设备。

作为所述监控云台的进一步改进，所述云台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。

作为所述监控云台的进一步改进，所述活动件和云台基座用于与云台软体驱动器连接的区域具有连接槽，所述连接槽与云台软体驱动器的端部的形状相契合，所述连接槽内设有贯通的流体通道。

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监控云台和机器人本体，所述监控云台与机器人本体连接。

本申请的有益效果：

本申请所提供的一种机器人及其监控云台，包括云台基座、活动件和云台驱动组件。云台基座用于起承载作用，活动件具有用于安装监控设备的装载部。云台驱动组件包括至少两个云台软体驱动器，云台软体驱动器的一端与云台基座连接，另一端与活动件连接，以实现对活动件的支撑，云台软体驱动器用于与流体源连通，云台软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分靠近云台基座运动，云台软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分远离云台基座运动。由于使用云台软体驱动组件替代了传统云台的驱动结构，减少了监控云台使用的金属元件，有利于减轻监控云台的重量和实现监控云台的绝缘。

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为本申请另一种实施例中机器人的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中监控云台和摄像头一种运动状态下的结构示意图；

图4为本申请一种实施例中监控云台和摄像头另一种运动状态下的结构示意图；

图5为本申请一种实施例中监控云台和摄像头的爆炸图；

图6为本申请一种实施例中监控云台的结构示意图；

图7为本申请一种实施例中监控云台在左右方向转动时的状态图；

图8为本申请一种实施例中监控云台在前后方向转动时的状态图；

图9为本申请一种实施例中监控云台的活动件在竖直方向上升时的状态图；

图10为本申请一种实施例中监控云台自然状态的状态图；

图11为本申请一种实施例中监控云台的活动件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；5000、监控云台；5100、云台基座；5200、活动件；5210、开口；5300、云台软体驱动器；5400、承装件；5410、安装槽；5500、连接槽；6000、摄像头。

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，该机器人包括监控云台5000和机器人本体3000，监控云台5000与机器人本体3000连接。也可以根据实际需求将监控云台5000安装在机器人的其他合适位置，例如，请参考图2，机器人包括机械臂2000，机械臂2000通过安装座与机器人本体5000连接，监控云台3000设置在安装座上。

另一方面，本实施例还提供一种监控云台5000，该监控云台5000可以应用于上述机器人。

请参考图3和4，该监控云台5000包括云台基座5100、活动件5200和云台驱动组件。

请参考图3和4，云台基座5100用于起承载作用，活动件5200具有用于安装监控设备的装载部。云台驱动组件包括至少两个云台软体驱动器5300，云台软体驱动器5300的一端与云台基座5100连接，另一端与活动件5200连接，以实现对活动件5200的支撑，云台软体驱动器5300用于与流体源连通，云台软体驱动器5300能够在流体压力的作用下折叠，以带动活动件5200与该云台软体驱动器5300连接的部分靠近云台基座5100运动，云台软体驱动器5300能够在流体压力的作用下伸展，以带动活动件5200与该云台软体驱动器5300连接的部分远离云台基座5100运动。

由于使用云台软体驱动组件替代了传统云台的驱动结构，减少了监控云台5000使用的金属元件，有利于减轻监控云台5000的重量和实现监控云台5000的绝缘。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。

云台软体驱动器5300内部可以不设置电子元件(流体压力感应器和流体源可以布置在远离监控云台5000的机器人本体3000的屏蔽环境内)，使得监控云台5000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，且云台软体驱动器5300的功能不受电磁辐射和高电压环境的影响，增强了监控云台5000工作的可靠性。

请参考图6-11，监控云台5000可以实现多个自由度的运动，当监控云台5000的部分云台软体驱动器5300伸展，另一部分云台软体驱动器5300折叠时，活动件5200就能向云台软体驱动器5300折叠的方向倾斜。请参考图7和8，云台软体驱动器5300能够驱动活动件5200在左右方向和前后方向转动。请参考图9-11，云台软体驱动器5300能够驱动活动件5200在竖直方向上升和下降。当监控云台5000的所有云台软体驱动器5300同时伸展或折叠时，活动件5200能够在竖直方向升降运动。

请参考图3和4，云台软体驱动器5300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，这种振动会影响监控系统的成像效果。传统的云台方案并无有效应对振动的能力，这会影响到操作员的判断，也使三维和红外成像设备的精度大打折扣。云台软体驱动器5300为弹性和柔性的结构，监控云台5000将摄像头6000与机器人本体3000隔开，自身就起到被动隔振的效果，有利于减轻振动对云台承载的摄像头6000的影响。另一方面，由于云台软体驱动器5300可以驱动活动件5200做两个方向的转动和竖直方向的升降，监控云台5000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，云台软体驱动器5300可以用作实现主动防振的重要部件之一。

云台软体驱动器5300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云台软体驱动器5300。

云台软体驱动器5300使用的流体源的驱动流体可以是气体、液体或气液混合物。

请参考图3和4，在一种实施例中，云台软体驱动器5300对称排布。云台软体驱动器5300对称排布时，监控云台5000整体的稳定性相对更好。“云台软体驱动器5300对称排布”指的是，当设有两个云台软体驱动器5300时，两个云台软体驱动器5300沿二者的中间线对称排布，当设有三个云台软体驱动器5300时，三个云台软体驱动器5300成三角形排布，三个云台软体驱动器5300沿三角形的一条或多条中线、角平分线对称排布，当设有四个云台软体驱动器5300时，四个云台软体驱动器5300成四边形排布，四个云台软体驱动器5300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，当云台软体驱动器5300成一条直线排布时，云台软体驱动器5300沿其中心点的连线对称排布。

在一种实施例中，云台驱动组件包括至少三个云台软体驱动器5300，三个云台软体驱动器5300成三角形排布。具体的，三个云台软体驱动器5300可以是成正三角形排布，使得活动件5200能够向三角形的三个角平分线的方向转动。

请参考图3和4，在一种实施例中，云台驱动组件包括至少四个云台软体驱动器5300，四个云台软体驱动器5300成四边形排布，四边形的两条对角线相互垂直。使得活动件5200能够向四边形的对角线的方向转动。在其他实施例中，四个软体驱动器5300也可以不对称分布。

在另一种实施例中，四个所述云台软体驱动器5300中的三个成三角形排布，另一个云台软体驱动器5300设置在三角形的中部。“云台软体驱动器5300设置在三角形的中部”指的是，云台软体驱动器5300可以设置在三角形的中心、形心，也可以设置在三角形三条边线内的任一位置，还可以设置在三角形的边线上。

在其他实施例中，可以根据实际需求任意设置云台软体驱动器5300的数量和排布方式。

在一种实施例中，云台软体驱动器5300的轴心线间具有夹角。云台软体驱动器5300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，本实施例中展示的监控云台5000中，云台软体驱动器5300的轴心线间的夹角为0度。

请参考图3和4，在一种实施例中，云台基座5100和/或活动件5200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，增强了监控云台5000的绝缘性能，无需为监控云台5000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3-5，在一种实施例中，还包括承装件5400，承装件5400与活动件5200的装载部连接，承装件5400用于承载和安装待安装的设备，装载部位于活动件5200的中部，装载部具有开口5210，承装件5400的底部与开口5210卡嵌配合，承装件5400具有安装槽5410，安装槽5410用于放置待安装的设备。“待安装的设备”可以是摄像头6000，也可以是其他监控设备、测量设备等。通过承装件5400方便实现待装载设备在活动件5200上的安装，承装件5400可以设置成与活动件5200可拆卸式连接，可以针对不同的待安装设备设计不同的承装件5400，当需要安装不同的监控设备时，只需要更换承装件5400，就能方便地安装相应的设备。

请参考图3-5，在一种实施例中，云台软体驱动器5300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，以实现折叠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。

请参考图3-5，在一种实施例中，活动件5200和云台基座5100用于与云台软体驱动器5300连接的区域具有连接槽5500，连接槽5500与云台软体驱动器5300的端部的形状相契合，连接槽5500内设有贯通的流体通道。连接槽5500有利于实现云台软体驱动器5300与云台基座5100和活动件5200间的稳定连接。云台软体驱动器5300与云台基座5100和活动件5200间还可以采用粘接或其他合适的连接方式。

请参考图3-5，在一种实施例中，云台基座5100和/或活动件5200具有沿外周方向向其中心线收缩的收缩部。收缩部一方面可以节约材料，另一方面也可以增大活动件5200在工作时的避让空间。

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)

1.一种机器人的监控云台，其特征在于，包括：

云台基座，所述云台基座用于起承载作用；

活动件，所述活动件具有用于安装监控设备的装载部；

以及云台驱动组件，所述云台驱动组件包括至少两个云台软体驱动器，所述云台软体驱动器的一端与云台基座连接，另一端与活动件连接，以实现对活动件的支撑，所述云台软体驱动器用于与流体源连通，所述云台软体驱动器能够在流体压力的作用下折叠，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分靠近云台基座运动，所述云台软体驱动器能够在流体压力的作用下伸展，以带动活动件与该云台软体驱动器连接的部分远离云台基座运动。

2.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，所述云台软体驱动器对称排布。

3.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，所述云台驱动组件包括至少三个云台软体驱动器，三个所述云台软体驱动器成三角形排布。

4.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，所述云台驱动组件包括至少四个云台软体驱动器，四个所述云台软体驱动器成四边形排布，所述四边形的两条对角线相互垂直，或者，四个所述云台软体驱动器中的三个成三角形排布，另一个云台软体驱动器设置在三角形的中部。

5.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，所述云台软体驱动器的轴心线间具有夹角。

6.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，所述云台基座和/或活动件包括硬质绝缘材料的结构件。

7.如权利要求1所述的监控云台，其特征在于，还包括承装件，所述承装件与活动件的装载部连接，所述承装件用于承载和安装待安装的设备，所述装载部位于活动件的中部，所述装载部具有开口，所述承装件的底部与所述开口卡嵌配合，所述承装件具有安装槽，所述安装槽用于放置待安装的设备。

8.如权利要求1-7任一项所述的监控云台，其特征在于，所述云台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。

9.如权利要求1-7任一项所述的监控云台，其特征在于，所述活动件和云台基座用于与云台软体驱动器连接的区域具有连接槽，所述连接槽与云台软体驱动器的端部的形状相契合，所述连接槽内设有贯通的流体通道。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的监控云台和机器人本体，所述监控云台与机器人本体连接。

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