一種機(jī)器人升降裝置及升降方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人升降設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)器人升降裝置及升降方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工程機(jī)械中升降機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，重型機(jī)械的升降機(jī)構(gòu)一般體積龐大、高精度控制困難，難以在中小型機(jī)器人設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)CN102235840A《一種舉靶機(jī)器人升降系統(tǒng)》闡述了一種采用彈簧管制材料的升降系統(tǒng)，其定位方式為開關(guān)定位，推動(dòng)桿和接力柱相互作用完成升降功能，此種裝置適用與打靶過程中靶標(biāo)要么升起，要么收起的應(yīng)用場(chǎng)景，靶標(biāo)質(zhì)量較輕采用相互內(nèi)嵌套的彈簧管制材可以滿足相應(yīng)需求。此種方案不適用于通過中央控制器控制連續(xù)升降的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)在負(fù)載較重時(shí)難以保證升降機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)CN104218486A《一種變電站絕緣柱清潔裝置》公開了一種3級(jí)驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)，每級(jí)升降機(jī)構(gòu)有螺桿和驅(qū)動(dòng)裝置組成，各級(jí)之間采用滑套連接，這種裝置需要多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)依賴電池供電的移動(dòng)機(jī)器人的降低能耗和縮小體積設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人升降裝置，該升降裝置可滿足機(jī)器人檢測(cè)設(shè)備在垂直方向上全量程范圍內(nèi)伸縮移動(dòng)，單電機(jī)驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)全量程內(nèi)連續(xù)升降控制，便于機(jī)器人整體小型化和減低總體能耗。
[0006]本發(fā)明提供的機(jī)器人升降裝置，其特征在于:包括懸掛機(jī)構(gòu)、機(jī)身滑臂系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、首拉繩和尾拉繩；
[0007]所述機(jī)身滑臂系統(tǒng)包括若干級(jí)滑臂以及第二導(dǎo)軌，該第二導(dǎo)軌的下端安裝有第二下滑輪；所述第二導(dǎo)軌的上端安裝在所述懸掛機(jī)構(gòu)上；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在所述第二導(dǎo)軌或懸掛機(jī)構(gòu)上；
[0008]所述滑臂包括導(dǎo)軌、下滑輪、前導(dǎo)軌連接滑塊和上滑輪，所述上滑輪、下滑輪分別安裝在所述導(dǎo)軌的上端、下端，所述前導(dǎo)軌連接滑塊安裝在所述導(dǎo)軌上端的側(cè)面；所述若干級(jí)滑臂中的下一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊可滑動(dòng)地安裝在上一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌上；所述若干級(jí)滑臂中的第一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊可滑動(dòng)地安裝在所述第二導(dǎo)軌上；
[0009]所述首拉繩的首端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尾端依次穿過第二下滑輪、第一級(jí)滑臂的上滑輪、第一級(jí)滑臂的下滑輪、直至穿過最后一級(jí)滑臂的上滑輪并最終安裝在最后一級(jí)滑臂的下滑輪上；所述尾拉繩的首端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其尾端安裝在最后一級(jí)滑臂上。
[0010]本發(fā)明巧用滑輪原理，通過將首拉繩依次穿過第二下滑輪以及各級(jí)滑臂上的滑輪組、尾拉繩與最后一級(jí)滑臂連接，使用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)分級(jí)升降。
[0011]為方便上滑輪、前導(dǎo)軌連接滑塊的安裝，本發(fā)明還包括上滑輪背板、前滑塊背板，所述上滑輪背板的一端與所述導(dǎo)軌的上端連接，其另一端與所述前滑塊背板連接；所述上滑輪安裝在所述上滑輪背板上，通過上滑輪背板間接安裝在導(dǎo)軌上；所述前導(dǎo)軌連接滑塊安裝在所述前滑塊背板上，通過前滑塊背板間接安裝在導(dǎo)軌的側(cè)面。
[0012]為實(shí)現(xiàn)升降裝置緊湊化，使機(jī)器人收縮時(shí)整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所述上滑輪背板與前滑塊背板連接形成Z字形，各級(jí)滑臂收縮時(shí)，第一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動(dòng)至第二導(dǎo)軌的上端，第二級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動(dòng)至第一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的上端，以此類推，最后一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動(dòng)至上一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的上端，最終圍成一個(gè)圓圈或近似圓圈，使得結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器人系統(tǒng)小型化，圓圈內(nèi)部還可以存放其他設(shè)備。
[0013]為使整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，各級(jí)滑臂上端的形狀設(shè)計(jì)可以是多種多樣的，為確保各級(jí)滑臂收縮后圍成一個(gè)圓圈或近似圓圈，只要所述前導(dǎo)軌連接滑塊與導(dǎo)軌上端之間呈圓弧狀即可。所述圓弧狀的弧度a與滑臂的級(jí)數(shù)η相關(guān)，其中a = 360/n。
[0014]本發(fā)明還包括機(jī)身外殼，該機(jī)身外殼分成獨(dú)立的若干片，其片數(shù)與滑臂的級(jí)數(shù)相等，各片機(jī)身外殼安裝在對(duì)應(yīng)的滑臂的上滑輪背板和/或前滑塊背板上，各片機(jī)身外殼隨著對(duì)應(yīng)的滑臂一起升降。
[0015]為防止前導(dǎo)軌連接滑塊滑出第二導(dǎo)軌和/或?qū)к壨猓龅诙?dǎo)軌、導(dǎo)軌的兩端設(shè)置有定位塊，該定位塊用于對(duì)所述前導(dǎo)軌連接滑塊的滑動(dòng)進(jìn)行限位。
[0016]為方便尾拉繩的安裝，本發(fā)明還包括引導(dǎo)輪，所述尾拉繩的尾端經(jīng)引導(dǎo)輪引導(dǎo)后安裝在最后一級(jí)滑臂上，引導(dǎo)輪可以安裝在懸掛機(jī)構(gòu)上。
[0017]本發(fā)明還提供一種機(jī)器人升降方法，當(dāng)機(jī)器人需要上升時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)首、尾拉繩的首端，同步收起首拉繩和尾拉繩；首、尾拉繩的尾端帶動(dòng)最后一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊在上一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌上向上滑動(dòng)，直至最后一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊到達(dá)上一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的頂端；電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)收起首、尾拉繩，最后一級(jí)滑臂與上一級(jí)滑臂作為整體一起上升，依此類推，直至第一級(jí)滑臂的前導(dǎo)軌滑塊上升至第二導(dǎo)軌的頂端；
[0018]當(dāng)機(jī)器人需要下降時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)釋放首、尾拉繩，各級(jí)滑臂作為整體在重力作用下沿第二導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，直至各級(jí)滑臂作為整體沿第二導(dǎo)軌下降至第二導(dǎo)軌的底端；電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)釋放首、尾拉繩，除第一級(jí)滑臂外的其余滑臂作為整體沿第一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌下降至第一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的底端，依此類推，直至最后一級(jí)滑臂下降至前一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的底端。
[0019]將機(jī)器人檢測(cè)設(shè)備安裝在機(jī)身滑臂系統(tǒng)的底端，一般可安裝在最后一級(jí)滑臂的導(dǎo)軌的底端，即可在垂直方向全量程范圍伸縮移動(dòng)，無(wú)死角巡檢儀表墻。本發(fā)明利用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)全量程內(nèi)連續(xù)升降控制，便于機(jī)器人整體小型化和減低總體能耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)控制便捷。機(jī)身外殼安裝在滑臂上，機(jī)器人升降裝置中部空間可容納較多其他部件如電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；同時(shí)當(dāng)機(jī)身收起時(shí)，機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，體積合適。本發(fā)明通過多個(gè)滑輪組與負(fù)載連接，簡(jiǎn)化機(jī)身中部結(jié)構(gòu)，增加了機(jī)體穩(wěn)定性。采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)+拉繩滑輪方案實(shí)現(xiàn)升降，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)收/放首、尾拉繩帶動(dòng)滑臂系統(tǒng)升降，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的分級(jí)升降。
【附圖說明】
[0020]圖1為機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明所述滑臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明所述各級(jí)滑臂伸展后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:101-機(jī)身；110_機(jī)身外殼；102-懸掛機(jī)構(gòu)；103_導(dǎo)軌；104_測(cè)量設(shè)備；111-電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；113-首尾拉繩對(duì)；120_前導(dǎo)軌連接滑塊；121-前滑塊背板；122_上滑輪；123_上滑輪背板；124_導(dǎo)軌連接滑塊；125-導(dǎo)軌；126_第二下滑輪；128-下滑輪；127-下滑輪連接塊；129_上頂絲；1220_下頂絲；130_引導(dǎo)輪；131_尾拉繩；132_首拉繩；133-第二導(dǎo)軌；134-滑臂一 ；135-滑臂二 ； 136-滑臂三；137-滑臂四；138-首拉繩首端；139-尾拉繩首端；141_尾拉繩尾端；142_首拉繩尾端。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1、2所示，機(jī)身101位于懸掛機(jī)構(gòu)102和測(cè)量設(shè)備104之間，懸掛機(jī)構(gòu)負(fù)載機(jī)身101與測(cè)量設(shè)備104沿導(dǎo)軌103行進(jìn)。機(jī)身101包括機(jī)身滑臂系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)111、機(jī)身外殼110、首尾拉繩對(duì)113。機(jī)身外殼110將機(jī)身滑臂系統(tǒng)包覆起來(lái)。
[0026]如圖3所示，機(jī)身滑臂系統(tǒng)包括若干級(jí)滑臂(滑臂一 134、滑臂二 135、滑臂三136、滑臂四137)以及第二導(dǎo)軌133，第二導(dǎo)軌133的下端安裝有第二下滑輪126，也可以在第二導(dǎo)軌133的下端安裝下滑輪連接塊，將第二下滑輪安裝在下滑輪連接塊上；第二導(dǎo)軌133的上端安裝在懸掛機(jī)構(gòu)102上。電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)111安裝在第二導(dǎo)軌133的上端，也可以安裝在懸掛機(jī)構(gòu)102上。
[0027]滑臂(滑臂一 134、滑臂二 135、滑臂三136、滑臂四137)包括導(dǎo)軌125、上滑輪122、下滑輪128、前導(dǎo)軌連接滑塊120，上滑輪122、下滑輪128分別安裝在導(dǎo)軌125的上端、下端，前導(dǎo)軌連接滑塊120安裝在導(dǎo)軌125上端的側(cè)