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級驅(qū)動的升降機(jī)構(gòu)，每級升降機(jī)構(gòu)有螺桿和驅(qū)動裝置組成，各級之間采用滑套連接，這種裝置需要多個(gè)電機(jī)驅(qū)動，對依賴電池供電的移動機(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)器人檢測設(shè)備在垂直方向上全量程范圍內(nèi)伸縮移動，單電機(jī)驅(qū)動即可實(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；所述若干級滑臂中的下一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊可滑動地安裝在上一級滑臂的導(dǎo)軌上；所述若干級滑臂中的第一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊可滑動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)動機(jī)構(gòu)，尾端依次穿過第二下滑輪、第一級滑臂的上滑輪、第一級滑臂的下滑輪、直至穿過最后一級滑臂的上滑輪并最終安裝在最后一級滑臂的下滑輪上；所述尾拉繩的首端連接所述電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其尾端安裝在最后一級滑臂上。
[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滑臂上的滑輪組、尾拉繩與最后一級滑臂連接，使用單電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)分級升降。
[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，各級滑臂收縮時(shí)，第一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動至第二導(dǎo)軌的上端，第二級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動至第一級滑臂的導(dǎo)軌的上端，以此類推，最后一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊移動至上一級滑臂的導(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，各級滑臂上端的形狀設(shè)計(jì)可以是多種多樣的，為確保各級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)與滑臂的級數(shù)相等，各片機(jī)身外殼安裝在對應(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，該定位塊用于對所述前導(dǎo)軌連接滑塊的滑動進(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)，啟動電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動首、尾拉繩的首端，同步收起首拉繩和尾拉繩；首、尾拉繩的尾端帶動最后一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊在上一級滑臂的導(dǎo)軌上向上滑動，直至最后一級滑臂的前導(dǎo)軌連接滑塊到達(dá)上一級滑臂的導(dǎo)軌的頂端；電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)繼續(xù)收起首、尾拉繩，最后一級滑臂與上一級滑臂作為整體一起上升，依此類推，直至第一級滑臂的前導(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)，啟動電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)釋放首、尾拉繩，各級滑臂作為整體在重力作用下沿第二導(dǎo)軌向下滑動，直至各級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)動機(jī)構(gòu)繼續(xù)釋放首、尾拉繩，除第一級滑臂外的其余滑臂作為整體沿第一級滑臂的導(dǎo)軌下降至第一級滑臂的導(dǎo)軌的底端，依此類推，直至最后一級滑臂下降至前一級滑臂的導(dǎo)軌的底端。
[0019]將機(jī)器人檢測設(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，無死角巡檢儀表墻。本發(fā)明利用單電機(jī)驅(qū)動即可實(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)簡單、驅(qū)動控制便捷。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+拉繩滑輪方案實(shí)現(xiàn)升降，電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)同時(shí)收/放首、尾拉繩帶動滑臂系統(tǒng)升降，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的分級升降。
【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_測量設(shè)備；111-電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)；113-首尾拉繩對；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和測量設(shè)備104之間，懸掛機(jī)構(gòu)負(fù)載機(jī)身101與測量設(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)動機(jī)構(gòu)111、機(jī)身外殼110、首尾拉繩對113。機(jī)身外殼110將機(jī)身滑臂系統(tǒng)包覆起來。
[0026]如圖3所示，機(jī)身滑臂系統(tǒng)包括若干級滑臂(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)