一種應用於柔性充電臂控制的大行程繩索驅動裝置的製作方法

2023-05-21 15:20:01

本發明涉及機器人領域，尤其是涉及柔性機器人領域，特別是涉及一種對柔性充電臂進行控制、驅動的繩索驅動裝置。

背景技術：

據中國汽車工業協會統計，2015年汽車產銷總體平穩增長，超過2450萬輛，創全球歷史新高，連續七年蟬聯全球第一。而相應的我國停車位缺口至少超5000萬個，停車難問題愈演愈烈，發展空間利用率高的立體車庫迫在眉睫。同時，隨著新能源汽車市場的爆發式增長，中國已經成為全球最大的新能源汽車市場，根據中國汽車技術研究中心等單位聯合發布的《新能源汽車藍皮書：中國新能源汽車產業發展報告（2016）》顯示，2015年新能源汽車產量達340471輛，銷量331092輛，同比分別增長3.3倍和3.4倍；截至2015年底，我國新能源汽車產銷累計49.7萬輛。根據電動汽車發展規劃及應用推廣情況，發改委提出了「適度超前」原則及「一表一車位」模式推進充電設施建設。因此大力推進充電基礎設施建設有利於解決電動汽車充電難題，也是發展新能源汽車產業的重要保障。，在此基礎上，將立體車庫與智能充電樁相結合可以為停放在立體車庫中的新能源汽車自動充電，有效緩解當前停車難和充電難的社會難題，為未來提供一種創新發展模式。

一般而言，立體車庫作業空間狹小且存在眾多障礙物，難以通過手動的方式為汽車插上充電頭，智能充電樁機器人則是為解決這一問題而發展出的產物，其由機械手臂和傳統充電樁結合而成，通過機械手臂帶動充電頭實現對汽車的自動充電。目前常用的機械手臂由多個剛性的離散關節組成，每個關節都需要配置獨立的驅動裝置，體積、重量大，控制成本高，運動相對而言也不夠靈活，難以滿足狹窄空間內充電頭自由運動的需求；同時，電機和控制電路靠近末端執行器，容易受到外界環境的影響，不利於保證機器人的使用壽命。基於此，人們發展出一種柔性機械手臂，其通過遠離末端執行器的驅動模組驅動繩索伸縮，進而通過繩索控制各關節的彎曲，從而彌補剛性機械手臂的部分不足，然而此種柔性機械手臂需要留出足夠的行程供繩索的伸縮，無法實現縮小機械臂體積的目的。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種應用於柔性充電臂控制的大行程繩索驅動裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種應用於柔性充電臂控制的大行程繩索驅動裝置，包括作為承載結構的支架、若干的控制繩索、對應控制繩索的動滑輪以及驅動模組，控制繩索的一端與支架固定，另一端繞過對應的動滑輪後作為控制端，驅動模組用於帶動各動滑輪運動，進而帶動各控制繩索的控制端伸縮。

作為上述方案的進一步改進方式，支架包括第一底板，控制繩索沿第一底板的周向均勻分布。

作為上述方案的進一步改進方式，支架包括與第一底板相互平行的集線板，集線板上沿其周向對應控制繩索均勻分布有多個集線孔，控制繩索的控制端從對應的集線孔內伸出。

作為上述方案的進一步改進方式，集線板的直徑小於第一底板的直徑，以在集線板與第一底板之間沿集線板至第一底板的方向實現各控制繩索的匯集。

作為上述方案的進一步改進方式，包括固定在第一底板上的第一定滑輪，以及固定在集線板上的第二定滑輪，控制端繞過動滑輪後再依次繞過第一定滑輪、第二定滑輪。

作為上述方案的進一步改進方式，驅動模組包括安裝動滑輪的滑輪座，以及驅動滑輪座運動的動力機構。

作為上述方案的進一步改進方式，動力機構包括電機、絲杆、絲杆螺母、滑塊與滑軌，絲杆與電機的驅動軸連接，並與絲杆螺母螺紋連接，絲杆螺母與滑輪座固定，並通過滑塊相對滑軌滑動。

作為上述方案的進一步改進方式，支架包括相互平行的第一底板、第二底板與集線板，電機固定在第二底板之上，滑軌固定在第一底板與第二底板之間，動滑輪在第一底板與第二底板之間沿軸向運動。

作為上述方案的進一步改進方式，滑輪座、動力機構與控制繩索一一對應，並沿第一底板、第二底板的周向均勻分布。

本發明的有益效果是：

通過使用動滑輪驅動繩索伸縮，繩索的伸縮量是動滑輪行程的兩倍，故在滿足繩索伸縮量的前提下可以減小繩索驅動裝置的整體體積，更好的適用作業空間狹小且存在眾多障礙物的立體車庫環境。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明一個實施例的立體示意圖；

圖2是本發明支架一個實施例的立體示意圖；

圖3是本發明控制繩索與滑輪組的連接示意圖；

圖4是本發明驅動模組一個實施例的立體示意圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發明的目的、方案和效果。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當某一特徵被稱為「固定」、「連接」在另一個特徵，它可以直接固定、連接在另一個特徵上，也可以間接地固定、連接在另一個特徵上。此外，本發明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對於附圖中本發明各組成部分的相互位置關係來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與本技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例，而不是為了限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的組合。

參照圖1，示出了本發明一個實施例的立體示意圖。如圖所示，本發明的主要模塊包括有作為承載結構的支架100、若干的控制繩索200、對應控制繩索200的若干動滑輪310以及驅動模組400。

本發明中控制繩索200的一端與支架100固定，另一端繞過對應的動滑輪310後作為控制端與機械臂連接，由於控制繩索200的總長一定，故當驅動模組400帶動各動滑輪310運動時，控制繩索200的控制端將發生伸縮，進而控制機械臂發生彎曲。本發明通過使用動滑輪驅動繩索伸縮，繩索的伸縮量是動滑輪行程的兩倍，故在滿足繩索伸縮量的前提下可以減小繩索驅動裝置的整體體積，更好的適用作業空間狹小且存在眾多障礙物的立體車庫環境。

以下結合附圖對各模塊進行詳細說明。

參照圖2，示出了本發明支架一個實施例的立體示意圖。如圖所示，支架100的主體結構包括相互平行的第一底板110與第二底板120，第一底板110與第二底板120之間通過連接柱連接，第二底板120的周邊向後伸出有側壁130以形成一筒狀結構，第一底板110與第二底板120的之間還設有起保護作用的外殼140。

第一底板110與第二底板120上沿周邊對應設有一圈安裝孔101，此外第一底板110上還設有一圈繩索過孔102，繩索過孔102的數量與第一底板110上的安裝孔101對應相等。

優選的，支架100還包括集線板150，集線板150相對第二底板120設於第一底板110的另一側，並與第一底板110平行，集線板150與第一底板110之間也通過連接柱連接，集線板150上沿其周向設有一圈集線孔103。本實施例中集線板150的直徑小於第一底板110的直徑。

參照圖3，示出了本發明控制繩索與滑輪組的連接示意圖。如圖所示，動滑輪310固定在滑輪座410之上，控制繩索200的一端與未示出的支架連接，另一端繞過動滑輪310後與未示出的機械臂連接，通過動滑輪310的運動便可以實現繩索的雙倍伸縮。

優選的，本發明還設有定滑輪對控制繩索進行導向，具體的，包括第一定滑輪320與第二定滑輪330，結合圖1、圖2，第一定滑輪320通過滑輪座固定在第一底板110上，第二定滑輪330通過滑輪座固定在集線板150上，控制繩索200在繞過動滑輪310後從第一底板110上的繩索過孔102內穿出，然後繞過依次第一定滑輪320與第二定滑輪330，最後從集線孔103內穿出。本發明通過定滑輪對控制繩索進行導向，避免控制繩索之間發生纏繞，從而實現精細化控制；同時，由於集線板150的直徑小於第一底板110的直徑，故可以在集線板150與第一底板110之間沿集線板150至第一底板110的方向實現各控制繩索200的匯集，便於控制繩索200與後續機械臂的對接。

參照圖4，示出了本發明驅動模組一個實施例的立體示意圖。如圖所示，驅動模組400包括滑輪座410、電機420、絲杆430、絲杆螺母440、滑塊450與滑軌460，其中電機420、絲杆430、絲杆螺母440、滑塊450與滑軌460組成驅動滑輪座410運動的動力機構。絲杆430與電機420的驅動軸連接，並與絲杆螺母440螺紋連接，絲杆螺母440與滑輪座410固定，並通過滑塊450相對滑軌460滑動。

結合圖1、圖2，電機420固定在第二底板120之上，滑軌460通過安裝孔101與第一底板110、第二底板120固定，動滑輪310在第一底板110與第二底板120之間沿軸向運動。

除上述的電機-絲杆動力機構之外，本發明還可以採用已知的任何驅動方式。

參照圖1，本發明中滑輪座410、動力機構與控制繩索200一一對應，實現各控制繩索200的獨立控制，並沿第一底板110、第二底板120的周向均勻分布，實現空間的有效利用，進一步縮小繩索驅動裝置的整體體積。

以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。