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一种适用于机器人的举升机构的制作方法

2022-08-17 00:16:02 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及机器人零部件技术领域,特别是涉及一种适用于机器人的举升机构。


背景技术:

2.随着人们的生活走向智能化,服务机器人得到推广使用,其中以配送和家居为主的服务机器人搭载举升机构已经成为提升服务机器人服务能力的重要配置。
3.举升机构包括蜗轮蜗杆举升、丝杆螺母举升、剪刀叉连杆举升、液压举升等,主要由驱动机构、导向装置、检测装置等组成,导向装置和被举升的结构为相对运动部件,现有举升机构的相对运动部件大多采用螺纹上升或滑动上升,其传动结构复杂,空间体积较大,并且需要直接接触,接触不紧密就不具备导向作用,对举升机构装配的精度配合要求高,且运行摩擦阻力大;尤其在搭载举升机构的机器人进行较大角度转弯、急停过程中,举升机构会受到冲击,产生震动,产生噪声,举升机构中相对运动部件可能会受到不同程度的水平惯性力、侧向力等,从而导致相对运动部件卡死、举升卡滞,相对运动部件相互磨损,影响举升机构的使用寿命。


技术实现要素:

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种适用于机器人的举升机构,导向组件与举升组件为滚动接触,相对运动时摩擦力小,并且在受到水平惯性力或侧向力时,滚珠可以在安装槽内产生小位移,可以避免举升过程卡滞,对举升组件减震缓冲,减少零件间的相互磨损。
5.根据本实用新型的第一方面实施例的一种适用于机器人的举升机构,包括承接板;举升组件,包括驱动机构和举升筒,所述举升筒活动设于所述承接板上方,所述驱动机构安装于所述承接板上,并与所述举升筒连接,以驱动所述举升筒升降;导向组件,包括滚珠和内筒,所述内筒固定于所述承接板上,并套设于所述举升筒外侧,所述内筒上设有安装槽,若干所述滚珠滚动设于所述安装槽内,用于与所述举升筒外壁接触,所述举升筒升降时,所述滚珠相对于所述举升筒滚动;所述滚珠能在所述安装槽内沿所述内筒的径向移动,以用于缓冲减震。
6.根据本实用新型实施例的一种适用于机器人的举升机构,至少具有如下技术效果:若干滚珠滚动设于安装槽内,用于与举升筒外壁接触,举升筒升降时,滚珠相对于举升筒滚动,降低了摩擦阻力,减少零件间的互相磨损,减轻零件间接触而产生的噪音。安装槽的深度略大于滚珠直径,滚珠可以在安装槽内进行水平小位移,避免滚珠卡死;当滚珠受到举升筒的推力时,滚珠能在安装槽内沿内筒的径向向外移动,但不完全脱离与举升筒的接触,始终保持导向组件与举升组件的滚动接触,可以降低设计和装配的精度要求,并能通过滚珠的小位移,适当缓冲举升机构在运转或者机器人移动时产生的振动和水平惯性力以及侧向力,降低维护成本,延长使用寿命。
7.根据本实用新型的一些实施例,所述内筒外侧套设有外筒,所述外筒固定于所述承接板上;所述外筒与所述举升筒配合,将所述滚珠限制在所述安装槽内。
8.根据本实用新型的一些实施例,所述安装槽为环形槽,所述环形槽沿所述内筒高度方向延伸,多个所述滚珠在所述安装槽内排列紧密,并能在所述安装槽内循环转动。
9.根据本实用新型的一些实施例,所述环形槽开设于所述举升筒外壁上并向内延伸,其中所述环形槽的槽底设有一段槽口,所述槽口形成于环形槽的半边,且所述槽口沿环形槽部分竖向延伸路径延伸,所述槽口贯穿所述内筒周壁;所述槽口呈向外的扩口状,且朝内的宽度小于所述滚珠直径,当所述滚珠转动至所述槽口处时,所述滚珠能部分伸出所述槽口与所述举升筒外壁接触。
10.根据本实用新型的一些实施例,所述安装槽为偏心槽,以减小所述滚珠在所述安装槽内循环滚动受到的阻力,所述偏心槽的偏心中心靠近所述槽口,避免所述滚珠从所述槽口脱落。
11.根据本实用新型的一些实施例,还包括限位组件,用于限制所述举升筒的举升高度,所述内筒内壁上设有限位槽,所述限位槽沿所述内筒高度方向延伸;所述举升筒外壁上连接有限位块,所述限位块与所述限位槽匹配,所述举升筒升降时,所述限位块沿所述限位槽升降滑动。
12.根据本实用新型的一些实施例,多个所述安装槽沿所述内筒周向分布于所述内筒上,部分所述安装槽为短行程槽,所述短行程槽位于所述限位槽上方;其余所述安装槽为长行程槽,所述长行程槽与限位槽沿内筒周向错开设置。
13.根据本实用新型的一些实施例,所述短行程槽至少有两个且对称布置,所述长行程槽至少有两个且对称布置。
14.根据本实用新型的一些实施例,所述内筒底部连接有限位板,所述限位块设于所述限位板上,所述限位板上设有减震组件,当所述举升筒举升至顶端或下降回原始位置时,所述减震组件用于减少所述限位板受到的碰撞冲击。
15.根据本实用新型的一些实施例,所述减震组件包括上减震部和下减震部,所述上减震部设于所述限位块上方,当所述举升筒举升至顶端时,所述上减震部与所述限位槽顶壁相抵,对所述限位块减震;所述下减震部设于所述限位板底部,当所述举升筒下降到原始位置时,所述下减震部与所述承接板相抵,对所述限位板减震。
16.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
18.图1是本实用新型实施例的安装结构示意图;
19.图2是本实用新型实施例的爆炸视图;
20.图3是本实用新型实施例的部分结构爆炸视图;
21.图4是内筒的正视图;
22.图5是本实用新型实施例的剖面视图。
23.附图标记:
24.承接板100,吊环110,工艺板120;
25.举升组件200,驱动机构210,安装座211,举升筒220,安装板221;
26.导向组件300,滚珠310,内筒320,安装槽321,槽口322,环形槽中间实体部分323,外筒330,密封圈331,防尘盖板332,限位组件340,限位槽341,限位块342,限位板343,减震组件350,上减震部351,下减震部352。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
29.在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.参照图1至图5,本实用新型实施例提出的适用于机器人的举升机构,包括承接板100,举升组件200,导向组件300。
31.承接板100是本实施例的底座,可以安装在机器人本体上;承接板100上设有吊环110,便于外部机械设备(如吊车)或人提起举升机构。
32.举升组件200包括驱动机构210和举升筒220,举升筒220活动设于承接板100上方,驱动机构210安装于承接板100上,并与举升筒220连接,以驱动举升筒220升降。
33.具体地,举升筒220上可以安装置物台或其余结构,举升筒220作为传输结构,通过升降运动,将置于其上的物体转移至目标高度位置。
34.本实用新型主要应用于机器人上,使服务型机器人搭载举升机构,满足服务型机器人的一些配送要求。工业上常用的举升驱动方式有丝杆螺旋举升、液压推杆举升等,这些驱动方式需要的驱动机构210负载大,但传动效率低、占用空间大、噪音大,不适用于小型化轻载型的服务机器人底盘上,并且不适合需要保持安静环境的医院、图书馆、家庭等应用场所。
35.因此,本实施例中的驱动机构210采用伺服直线推力电缸,电缸将伺服电机的旋转运动通过丝杠的机械运动转换为直线运动,可以精准控制举升上下行程,实现对推力、速度和位置的准确控制,相对于丝杆螺母、蜗轮蜗杆等传动方式,不需要设计复杂的内部结构、
润滑以及防漏油结构,占用空间小,传动效率高。
36.参照图5,承接板100上设有可拆卸的工艺板120,驱动机构210底部安装于工艺板120上,可直接从承接板100底部拆下工艺板120,取出驱动机构210。
37.举升筒220顶部设有安装板221,驱动机构210设于举升筒220内,包括本体和活动端,本体底部通过螺栓等紧固件固定安装于工艺板120上,活动端顶部连接有安装座211,安装座211与安装板221连接,活动端相对于本体伸缩可以驱动举升筒220相对于承接板100升降。
38.参照图2,导向组件300包括滚珠310和内筒320,内筒320与举升筒220同轴心安装,并套设于举升筒220外侧,内筒320底部固定于承接板100上,而举升筒220在本实施例中作为传输结构,相对于承接板100升降,因此内筒320和举升筒220之间能发生相对运动,二者为相对运动部件。
39.常见的,举升筒220外壁可以与内筒320内壁紧贴,内筒320为举升筒220的运动提供导向作用,但当举升筒220或内筒320受到水平外力,使内筒320与举升筒220压紧时,举升筒220升降会受到较大的阻力;因此,在本实施例中,通过设置滚珠310,将相对运动部件中的大面积滑动接触变为滚动接触,减小摩擦阻力,使得举升筒220升降更灵活顺畅。
40.参照图2至图3,内筒320上设有安装槽321,若干滚珠310滚动设于安装槽321内,用于与举升筒220外壁接触,举升筒220升降时,滚珠310相对于举升筒220滚动;安装槽321的深度略大于滚珠310直径,滚珠310可以在安装槽321内进行水平小位移,避免滚珠310卡死。
41.当滚珠310受到举升筒220的推力时,滚珠310能在安装槽321内沿内筒320的径向向外(即偏离内筒320内壁的方向)移动,但不完全脱离与举升筒220的接触,始终保持导向组件300与举升组件200的滚动接触,可以降低设计和装配的精度要求,并能通过滚珠310的小位移,适当缓冲举升机构在运转或者机器人移动时产生的振动和水平惯性力以及侧向力。
42.与传统的滑动接触比较而言,本实施例通过导向组件300和举升组件200实现滚动接触,可以大大降低摩擦阻力,减少零件间的互相磨损,减轻零件间接触产生的噪音污染;滚珠310可以向偏离内筒320内壁的方向进行小位移,降低对举升机构的装配精度要求,降低维护成本,延长使用寿命。
43.安装槽321可以开设在内筒320内壁上,滚珠310设于安装槽321内,一侧可与举升筒220外壁夹持,一侧可与安装槽321槽壁接触,仅通过内筒320和举升筒220的配合将滚珠310限制在安装槽321内。
44.但是,这种设置方式不便于滚珠310安装,因此,在本实施例中,安装槽321开设于内筒320外壁,且部分延伸至内筒320内壁(即贯穿内筒320),可以从外侧将滚珠310装入安装槽321,使滚珠310与举升筒220接触。
45.参照图2、图5,在本实用新型其中的一些具体实施例中,内筒320外侧套设有外筒330,外筒330固定于承接板100上,外筒330与举升筒220配合,将滚珠310限制在安装槽321内,并使滚珠310与举升筒220保持接触。
46.外筒330与内筒320同轴心安装,连接为一个整体,内筒320和外筒330顶部具有一定高度差,内筒320低于外筒330,形成阶梯口,阶梯口内设有密封圈331,具体为毛毡密封圈,密封圈331底面与内筒320相接,顶面连接有防尘盖板332,防尘盖板332还与外筒330连
接,将密封圈331压紧在阶梯口内。
47.参照图2至图3,在本实用新型的进一步实施例中,安装槽321为环形槽,环形槽沿内筒320高度方向延伸,多个滚珠310在安装槽321内排列紧密,并能在安装槽321内循环转动。
48.在现有技术中,多个滚珠310排列成圈状,层层环绕在内筒320上,举升筒220升降时,滚珠310可绕举升筒220旋转;但在本实施例中,安装槽321沿上下方向延伸,滚珠310和举升筒220的接触点更多,举升筒220运动更稳定更顺畅,滚珠310在自转的同时可以沿安装槽321顺时针或逆时针转动,有利于举升筒220的升降。
49.具体地,若所有滚珠310同时与举升筒220接触,则滚珠310之间无法循环转动,与举升筒220之间的摩擦会增大;因此,安装槽321内一次只有部分滚珠310能同时与举升筒220接触,并且在举升筒220上升或下降时,这些滚珠310在高度方向上呈同样的运动趋势,即当举升筒220上升时,与举升筒220接触的部分滚珠310向下运动。
50.参照图3,在本实用新型的进一步实施例中,环形槽开设于举升筒220外壁上并向内延伸,其中环形槽的槽底设有一段槽口322,槽口322形成于环形槽的半边,且槽口322沿环形槽部分竖向延伸路径延伸,槽口322贯穿内筒320周壁;当滚珠310转动至槽口322处时,滚珠310能部分伸出槽口322与举升筒220外壁接触。
51.具体地,槽口322呈向外的扩口状,即槽口322在举升筒220内壁的开口的宽度小于其在外壁上的开口的宽度,且朝内的宽度小于滚珠310直径,使得滚珠310能装入环形槽,部分伸出环形槽与举升筒220接触,并且不会从环形槽掉出。
52.在本实施例中,参照图4,环形槽沿竖直方向分为左右两半,槽口322设置在左半边槽内,右半边槽未贯穿内筒320侧壁,进一步地,槽口322在外壁上的开口的宽度可以与滚珠310的直径相等,使得滚珠310能在环形槽内滚动,但又不会从环形槽中脱落。
53.当滚珠310从右半边槽向左转动至槽口322处时,滚珠310可以部分伸出槽口322与举升筒220外壁形成滚动接触;当滚珠310从槽口322向右转动至右半边槽时,滚珠310与举升筒220外壁分离;此外,通过这种设置使滚珠310循环滚动,间歇性与举升筒220接触,可以减轻滚珠310的磨损,提高使用寿命。
54.参照图4,在本实用新型的进一步实施例中,安装槽321为偏心槽,以减小滚珠310在安装槽321内循环滚动受到的阻力,使得滚珠310在安装槽321内运动更顺畅。
55.具体地,当环形槽中间实体部分323的中轴线偏离环形槽的中轴线时,环形槽中间实体部分323左右两侧的宽度不一样,这种环形槽即为偏心槽,环形槽中间实体部分323的中心为偏心中心;偏心槽左右两边的槽宽根据偏心中心而定,靠近偏心中心的一边槽宽较小,另一边较大。参照图4,在本实施例中,槽口322在外壁上的开口的宽度与滚珠310的直径相等,因此,偏心槽的偏心中心更靠近槽口322,槽口322的宽度小于右半边槽的宽度,滚珠310在槽口322滚动时,不会从槽口322脱落,而右半边槽的宽度大于滚珠310的直径,使得滚珠310能够自由灵活滚动。综上可知,安装槽321实际为偏心回沟槽结构。
56.参照图3、图5,在本实用新型其中的一些具体实施例中,还包括限位组件340,用于限制举升筒220的举升高度,防止举升筒220从内筒320中脱离。内筒320内壁上设有限位槽341,限位槽341沿内筒320高度方向延伸;举升筒220外壁上连接有限位块342,限位块342与限位槽341匹配,举升筒220升降时,限位块342沿限位槽341升降滑动。
57.具体地,在本实施例中,举升筒220外壁上连接有两个限位块342,限位块342沿举升筒220的周向延伸,且对称分布,贴设在举升筒220外壁上;内筒320上对应两个限位块342开设两个限位槽341,限位槽341从内筒320底面向上延伸至内筒320上部。
58.限位块342沿限位槽341升降,当限位块342移动至与限位槽341上槽壁相抵时,到达上升行程顶端,当限位块342移动至内筒320底面与承接板100相抵时,到达下降行程底端。
59.参照图3,在本实用新型的进一步实施例中,多个安装槽321沿内筒320周向分布于内筒320上,受限位槽341的限制,其中有部分安装槽321为短行程槽,短行程槽位于限位槽341上方,沿内筒320高度方向延伸至限位槽341上方。
60.其余位置(即限位槽341旁)的安装槽321为长行程槽,长行程槽与限位槽341沿内筒320周向错开设置;短行程槽和长行程槽中均布满滚珠310。
61.参照图3,在本实用新型的进一步实施例中,短行程槽至少有两个且对称布置,长行程槽至少有两个且对称布置,以提高举升筒220升降运动的稳定性。
62.传统的举升机构上升至顶点位置、回到原始位置时,基本上都是依靠传感器感知或者通过机械限位装置将举升筒220限制到位。若采用传感器,需要布置光电、碰撞或行程等传感器,安装体积增大,控制结构复杂。
63.本实施例中采用机械限位装置(即限位块342),但是,机械限位装置也有如下缺点:举升机构与机械限位装置通过硬接触实现限位,当举升机构与机械限位装置发生高频率硬接触时,会产生猛烈的冲击,容易导致举升机构损坏,同时会产生剧烈的噪音,影响使用环境。
64.参照图3,在本实用新型其中的一些具体实施例中,内筒320底部连接有限位板343,限位块342设于限位板343上,限位板343上设有减震组件350,当举升筒220举升至顶端或下降回原始位置时,减震组件350用于减少限位板343受到的碰撞冲击。
65.具体地,限位板343为法兰,通过紧固件连接在内筒320底部;减震组件350具有弹性,可以由弹性材料(如橡胶)制成,部分减震组件350从限位板343上方伸出,用于与内筒320接触,对举升机构上升时发生的碰撞进行缓冲减震;部分减震组件350从限位板343下方伸出,用于与承接板100接触,用于对举升机构下降复位时发生的碰撞进行缓冲减震。
66.参照图2至图3,在本实用新型的进一步实施例中,减震组件350包括上减震部351和下减震部352,上减震部351设于限位块342上方,当举升筒220举升至顶端时,上减震部351与限位槽341顶壁相抵,对限位块342减震;下减震部352设于限位板343底部,当举升筒220下降到原始位置时,下减震部352与承接板100相抵,对限位板343减震。
67.具体地,在本实施例中,参照图2至图3,上减震部351为弹簧柱,多个弹簧柱嵌设在限位板343上表面,且弹簧柱的内嵌深度不小于弹簧柱长度的2/3,当举升筒220快要上升至行程顶端时,举升筒220与限位槽341配合压缩弹簧柱,对举升机构的高频率硬接触进行缓冲,减轻举升筒220与内筒320之间的碰撞力,也可以降低碰撞产生的噪音音量。
68.下减震部352为氮气弹簧,氮气弹簧连接于限位板343底面,氮气弹簧底部与承接板100(工艺板120)连接,当举升筒220快要下降回原始位置时,举升筒220与承接板100配合压缩氮气弹簧,对举升机构的高频率硬接触进行缓冲,减轻举升筒220与承接板100之间的碰撞力,也可以降低碰撞产生的噪音音量。
69.可以理解的是,在其他实施例中,上减震部351和下减震部352可以为其余弹性结构,只需要能够取得减震缓冲的效果即可。
70.本实用新型的使用方法为:将举升筒220与驱动结构连接,安装到承接板100上,在举升筒220外侧套上内筒320和外筒330,内筒320上装入滚珠310,滚珠310与举升筒220接触。驱动结构启动,举升筒220上升,举升筒220与滚珠310滚动接触,限位块342沿限位槽341上升。
71.驱动结构驱动举升筒220上升,举升筒220与内筒320上的滚珠310滚动接触,限位块342沿限位槽341上升,当举升筒220快要上升至行程顶端时,举升筒220与限位槽341配合压缩弹簧柱,直至举升筒220上升到位,将装载的物体举升至目标高度;驱动结构驱动举升筒220下降,限位块342沿限位槽341下降升,当举升筒220快要下降回原始位置时,举升筒220与承接板100配合压缩氮气弹簧,直至举升筒220复位。
72.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
73.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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