一種多級(jí)式機(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)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級(jí)式機(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。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN104942826A《一種機(jī)器人升降裝置及升降方法》中公開了一種采用拉繩加多級(jí)滑軌的機(jī)器人升降方案，該裝置升降時(shí)為逐級(jí)升降，對(duì)拉繩要求較高，非常實(shí)用于較大型的機(jī)器人，對(duì)于小型伸縮距離較大的機(jī)器人其穩(wěn)定性會(huì)減小，此外，該發(fā)明專利申請(qǐng)采用拉繩升降，拉繩既作為提升動(dòng)力傳遞使用，也是各滑臂的承重繩，在升降過程，拉繩容易晃動(dòng)，使得機(jī)器人升降不夠穩(wěn)當(dāng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種多級(jí)式機(jī)器人升降裝置，采用多級(jí)升降模塊，各級(jí)升降模塊采用傳動(dòng)帶依次傳動(dòng)運(yùn)行，各升降模塊同時(shí)移動(dòng)相同距離，有利于加快升降速度。
[0007]本發(fā)明提供的多級(jí)式機(jī)器人升降裝置，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)模塊以及若干級(jí)升降模塊；各級(jí)升降模塊包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及卡銷，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌、傳動(dòng)帶，所述導(dǎo)軌的上端和下端分別安裝有頂滑輪和底滑輪，所述傳動(dòng)帶環(huán)繞在所述頂滑輪和底滑輪上；所述卡銷夾持所述傳動(dòng)帶；各級(jí)升降模塊中的第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述驅(qū)動(dòng)模塊連接，下一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶連接。
[0008]本發(fā)明設(shè)計(jì)多級(jí)升降模塊，各級(jí)升降模塊采用傳動(dòng)帶依次傳動(dòng)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)第一級(jí)升降模塊升降單位距離時(shí)，其他各級(jí)升降模塊同時(shí)運(yùn)動(dòng)單位距離，有利于加快升降速度，同時(shí)，各級(jí)升降模塊分擔(dān)機(jī)身質(zhì)量，機(jī)身質(zhì)量分布均勾，有利于升降運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。各級(jí)升降模塊完全收起時(shí)后級(jí)升降模塊疊加到前級(jí)升降模塊，使得完全收起時(shí)機(jī)身體積較小，方便產(chǎn)品的小型化。
[0009]為簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)，使得驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單可靠，本發(fā)明采用電機(jī)加絲桿的驅(qū)動(dòng)方式，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿、螺母?jìng)鲃?dòng)體，所述螺母?jìng)鲃?dòng)體套在所述絲桿上；各級(jí)升降模塊中的第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述螺母?jìng)鲃?dòng)體連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母?jìng)鲃?dòng)體在絲杠上升降，從而帶到各級(jí)升降模塊升降。驅(qū)動(dòng)模塊也可以采用其他方式，帶動(dòng)第一級(jí)升降模塊升降即可，如驅(qū)動(dòng)模塊本身采用電機(jī)加傳動(dòng)帶的方式，將第一級(jí)升降模塊與傳動(dòng)帶連接，類似于第二級(jí)升降模塊與第一級(jí)升降模塊的連接方式。
[0010]為確保絲桿動(dòng)力傳遞的穩(wěn)定，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括主導(dǎo)軌，該主導(dǎo)軌與所述絲桿平行設(shè)置；所述第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括滑塊，該滑塊可滑動(dòng)地安裝在所述主導(dǎo)軌上，所述滑塊與所述第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，升降模塊的質(zhì)量更多地由主導(dǎo)軌承受。
[0011]第一級(jí)升降模塊之外的其他各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶的連接點(diǎn)、該上一級(jí)升降模塊的卡銷與該上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶的夾持點(diǎn)，分別位于該上一級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌的兩側(cè)。如果兩連接點(diǎn)位于導(dǎo)軌的同一側(cè)，那么下一級(jí)升降模塊在上一級(jí)升降模塊傳動(dòng)帶上的移動(dòng)距離較短，縮短了機(jī)器人的升降距離。優(yōu)選，當(dāng)所述多級(jí)式機(jī)器人升降裝置收起時(shí)，第一級(jí)升降模塊之外的其他各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶的連接點(diǎn)靠近上一級(jí)升降模塊的頂滑輪，上一級(jí)升降模塊的卡銷的夾持點(diǎn)靠近該級(jí)升降模塊的底滑輪。
[0012]第一級(jí)升降模塊的卡銷的安裝端安裝在所述驅(qū)動(dòng)模塊上，其他各級(jí)升降模塊的卡銷的安裝端安裝在上一級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌的下端。驅(qū)動(dòng)模塊的絲桿的兩端可分別安裝在頂座和底座上，第一級(jí)升降模塊的卡銷的安裝端安裝在底座上即可，也可以將該卡銷的安裝端安裝在主導(dǎo)軌的下端。
[0013]為確保傳動(dòng)帶動(dòng)力傳遞的穩(wěn)定性，避免升降過程中出現(xiàn)晃動(dòng)，第一級(jí)升降模塊之外的其他各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括滑塊，所述滑塊與本級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其中，下一級(jí)升降模塊的滑塊可滑動(dòng)地安裝在上一級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌上，且該滑塊還與上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶連接。
[0014]為便于整體結(jié)構(gòu)布局，各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括連接件，所述導(dǎo)軌的頂端安裝在本級(jí)升降模塊的連接件上；所述第一級(jí)升降模塊通過連接件與所述驅(qū)動(dòng)模塊連接，其他各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過連接件與上一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊采用電機(jī)加絲桿的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，第一級(jí)升降模塊通過連接件與驅(qū)動(dòng)模塊的螺母?jìng)鲃?dòng)體連接即可。
[0015]為便于整體結(jié)構(gòu)布局，各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括連接件，所述導(dǎo)軌的頂端安裝在本級(jí)升降模塊的連接件上；所述第一級(jí)升降模塊通過連接件與所述驅(qū)動(dòng)模塊連接，其他各級(jí)升降模塊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接件與本級(jí)升降模塊的滑塊連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊采用電機(jī)加絲桿的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，第一級(jí)升降模塊通過連接件與驅(qū)動(dòng)模塊的螺母?jìng)鲃?dòng)體連接即可。
[0016]為使本發(fā)明收起時(shí)各級(jí)升降模塊保持緊湊，實(shí)現(xiàn)裝置小型化，各級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌與連接件交錯(cuò)連接，即，第一級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌安裝在第一級(jí)升降模塊的連接件的左端，第二級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌安裝在第二級(jí)升降模塊的連接件的右端，依此類推，收起時(shí)，各級(jí)升降模塊的導(dǎo)軌交錯(cuò)，避免相互產(chǎn)生干涉。
[0017]本發(fā)明還提供一種多級(jí)式機(jī)器人升降方法:
[0018]需要下降時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母?jìng)鲃?dòng)體帶動(dòng)第一級(jí)升降模塊向下移動(dòng)；第一級(jí)升降模塊下移過程中克服第一級(jí)升降模塊的卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)第二級(jí)升降模塊向下移動(dòng)；第二級(jí)升降模塊下移過程中克服第二級(jí)升降模塊的卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得第二級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)第三級(jí)升降模塊向下移動(dòng)；依此類推，倒數(shù)第二級(jí)升降模塊下移過程中克服其卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得其傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)最后一級(jí)升降模塊向下移動(dòng)；
[0019]需要上升時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母?jìng)鲃?dòng)體帶動(dòng)第一級(jí)升降模塊向上移動(dòng)；第一級(jí)升降模塊上升過程中克服第一級(jí)升降模塊的卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得第一級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)第二級(jí)升降模塊向上移動(dòng)；第二級(jí)升降模塊上升過程中克服第二級(jí)升降模塊的卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得第二級(jí)升降模塊的傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)第三級(jí)升降模塊向上移動(dòng)；依此類推，倒數(shù)第二級(jí)升降模塊上升過程中克服其卡銷對(duì)其傳動(dòng)帶的夾持摩擦力，使得其傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)最后一級(jí)升降模塊向上移動(dòng)。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:(1)將整個(gè)機(jī)身結(jié)構(gòu)分成若干級(jí)升降模塊，各級(jí)升降模塊采用傳動(dòng)帶依次傳動(dòng)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)模塊的絲桿帶動(dòng)螺母?jìng)鲃?dòng)體移動(dòng)單位距離時(shí)，各級(jí)升降模塊同時(shí)移動(dòng)單位距離，有利于加快升降速度；同時(shí)，機(jī)身質(zhì)量均勻分布成各級(jí)升降模塊，有利于升降過程中升降運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。(2)采用電機(jī)加絲桿的驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單可靠。
(3)完全收起時(shí)，后級(jí)升降模塊疊加到前級(jí)升降模塊，使得完全收起時(shí)機(jī)身體積較小，方便產(chǎn)品的小型化。(4)機(jī)器人完全收縮時(shí)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)