升降結構及機器人的製作方法

2024-01-30 07:17:15

本實用新型涉及機器人技術領域，尤其涉及一種升降結構及具有所述升降結構的機器人。

背景技術：

傳統的機器人的升降結構包括多級彼此可伸縮連接的伸縮單元，各級伸縮單元的直徑逐漸增大，隨著伸縮比的增加，升降結構的體積也在增大。傳統機器人的升降結構，若要得到較高的伸縮比，就要犧牲更多的佔地面積。因此，伸縮比大於5的升降結構，由於其體積及佔地面積的限制，不適合應用在類似機器人等工作設備環境中。

隨著工業設備小型化的發展需求，如何設計一種在有限佔地面積下提升伸縮比的升降結構，及具有該升降結構的機器人為業界持續研究的課題。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於，提供一款在同等佔地面積的條件下，可以提供更大伸縮比的升降結構及具有該升降結構的機器人。

一方面，本實用新型提供一種升降結構，包括至少兩個伸縮單元，每個所述伸縮單元均包括：

底部連接件，包括框體及第一安裝部，所述框體包圍形成中空區域，所述第一安裝部從所述框體向所述中空區域內突延伸，所述第一安裝部設有軸孔；

頂部連接件，與所述底部連接件相對間隔設置，所述頂部連接件包括主體及第二安裝部，所述主體在所述中空區域所在平面的正投影落入所述中空區域內，所述第二安裝部從所述主體外突延伸，所述第二安裝部相對所述主體的延伸方向與所述第一安裝部相對所述框體的延伸方向相反；及

連接杆，連接在所述第一安裝部和所述第二安裝部之間；

所述連接杆穿過相鄰的所述伸縮單元的所述軸孔，以使得所述至少兩個伸縮單元依次串連套接形成依次活動連接的升降結構，所述升降結構處於收合狀態時，各所述伸縮單元的所述底部連接件及所述頂部連接件均依次層疊。

其中，所述框體均以一軸為中心，所述軸的延伸方向與所述連接杆的延伸方向相同。

其中，每個所述伸縮單元中：所述連接杆、所述第一安裝部及所述第二安裝部的數量均為三個，所述三個連接杆相互間隔設置。

其中，所述框體呈封閉的圓環結構，所述三個第一安裝部設於以所述軸為中心的圓周且等距離排布。

其中，所述主體亦呈中空結構。

其中，所述第一安裝部與第二安裝部設於以所述軸為中心的相同半徑的圓周且對應排布，使得所述連接杆垂直連接於所述頂部連接件及所述底部連接件。

其中，還包括驅動裝置、設置於各伸縮單元的滑輪和驅動線，所述滑輪包括設於各伸縮單元之底部連接件的第一滑輪，以及對應第一滑輪設於部分或全部頂部連接件的第二滑輪，驅動線依次繞過伸縮單元的第一滑輪、第二滑輪，通過第二滑輪依次繞過相鄰伸縮單元的第一滑輪、第二滑輪，所述驅動裝置用於驅動所述驅動線的伸縮。

其中，各所述伸縮單元包括多個第一滑輪及對應的第二滑輪；所述多個第一滑輪分別對應所述第一安裝部設置，所述第二滑輪分別對應所述第二安裝部設置，各所述伸縮單元對應的所述第一滑輪、第二滑輪分別通過一所述驅動線連接。

其中，所述第一安裝部設有第一開口槽，所述第一開口槽的開口朝向所述中空區域，所述第二安裝部設有第二開口槽，所述第二開口槽的開口朝向所述主體的外側，所述滑輪安裝在所述第一開口槽和所述第二開口槽內，所述驅動線在所述底部連接件和所述頂部連接件之間延伸。

另一方面，本實用新型還提供一種機器人，所述機器人包括前述升降結構。

相較於現有技術，本實用新型實施例包括頂部連接件的主體在底部連接件中空區域所在平面的正投影落入所述中空區域內，通過連接杆穿過相鄰的所述伸縮單元的所述軸孔，以使得所述至少兩個伸縮單元依次串連套接形成依次活動連接的升降結構。該升降結構各級伸縮單元的尺寸(例如直徑)一致。因此本實用新型提供的升降結構在同等佔地面積的條件下，可以提供更大的伸縮比。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的一種實施方式中的升降結構的立體示意圖，升降結構處於收合狀態。

圖2是本實用新型的一種實施方式中的升降結構的一個伸縮單元的立體示意圖。

圖3是本實用新型的一種實施方式中的升降結構的立體示意圖，升降結構處於展開狀態。

圖4是滑輪及驅動線連接的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1和圖3，本實用新型提供的升降結構100，包括至少兩個伸縮單元10依次套接、且層疊設置，且各伸縮單元10的尺寸一致。圖1所示的實施例中，伸縮單元10的數量為7個，即升降結構100可以實現7級伸縮比。

請參閱圖2，每個伸縮單元10均包括底部連接件12、頂部連接件14和連接杆16。底部連接件12包括框體122及第一安裝部124，框體122包圍形成中空區域121，第一安裝部124從框體122向中空區域121內突延伸，第一安裝部124設有軸孔1242。頂部連接件14與底部連接件12相對間隔設置，頂部連接件14包括主體142及第二安裝部144，主體142在中空區域121所在平面的正投影落入中空區域121範圍內，第二安裝部144從主體142外突延伸。第二安裝部144相對主體142的延伸方向與第一安裝部124相對框體122的延伸方向相反，當框體122和主體142均呈圓環狀結構時，二者的延伸方向分別是朝向中心(徑向向內)及朝向圓環狀結構的外部(徑向向外)。連接杆16連接在第一安裝部124和第二安裝部144之間。具體的，該伸縮單元10的連接杆16穿過相鄰伸縮單元10的軸孔1242，且該連接杆16的兩端分別固定連接於該伸縮單元10對應的第一安裝部124、第二安裝部144。以使得至少兩個伸縮單元10依次串連套接形成依次活動連接的升降結構。升降結構100處於收合狀態時(如圖1所示)，各伸縮單元10的底部連接件12及頂部連接件14分別依次層疊，各第二安裝部144在頂部連接件14的外圍呈螺旋上升或階梯上升狀分布，當頂部連接件14的主體142呈環狀時，各第二安裝部144呈螺旋上升，當頂部連接件14的主體142呈直形杆狀時，各第二安裝部144呈階梯上升。

一種實施方式中，框體122均以一軸A為中心，軸A的延伸方向與連接杆16的延伸方向相同。圖2所示的實施例中，框體122呈圓環狀，第一安裝部124從框體內緣向中心突出。

中空區域121的面積大於頂部連接件14的面積，也就是說頂部連接件14的外輪廓可以在中空區域121內部形成，這樣在製作底部連接件12和頂部連接件14的過程中，可以在同一塊板材上，同時形成底部連接件12和頂部連接件14，即有利於保證加工精度，還能夠節約成本。而且升降結構中的各伸縮單元10的結構都是相同的，利於生產、方便維修及組裝。

可以理解的是，本實用新型之升降結構100中的框體122和主體142的形狀並不限於該具體示例的形態，還可以包括半圓或弧形或線型或其組合圍構的中空結構。只要伸縮單元10的第一安裝部124和第二安裝部144用於連接連接杆16的區域落入同一圓周即可。即第一安裝部124與第二安裝部144設於以軸A為中心的相同半徑的圓周且對應排布，使得連接杆16垂直連接於頂部連接件14及底部連接件12。即各連接杆16依據軸A的延伸方向的投影落入同一圓周。

該示例中，每個升降結構10中：連接杆16、第一安裝部124及第二安裝部144的數量均為三個，三個連接杆16相互間隔設置。

該框體122呈封閉的圓環結構，三個第一安裝部124以軸A為中心同心圓周等距離排布。三個第一安裝部124、三個連接杆16及三個第二安裝部144彼此配合，呈三角形分布，使得升降結構100具有穩定性，及提高使用壽命。

該主體142由三段弧形圍構成中空的類圓環結構。這樣主體142和框體122都呈中空結構，使得升降結構100整體呈中空狀，中空的區域便於走線布局，升降結構100應用在機器人中時，機器人的電氣連接的線纜可以穿過升降結構100的中空區域，有利於節約機器人的整體體積。

進一步的，當相鄰伸縮單元10對應的第二安裝部144彼此鄰近，也就是各連接杆16之間儘量靠近設計，這樣的設計方式可以使得升降結構100在有限的底部連接件的尺寸範圍內，儘可能多地提高伸縮單元10的數量，使得具有更大的伸縮比。

如圖3所示，各連接杆16以軸A為中心排布在同一個圓周上，底部連接件12的尺寸越大，各連接杆16所在的圓周的直徑越大，升降結構100可包括的伸縮單元10的數量就越多，升降結構100的伸縮比越大。軸A為伸縮單元10的軸心，即各個框體122呈圓環狀，且各框體122的環心落在軸A上。各個主體142亦呈圓環狀，且各主體142的環心落在軸A上。

請結合圖4，升降機構100還包括驅動裝置20、滑輪17和驅動線18。滑輪17包括設於各伸縮單元10的底部連接件12的第一滑輪172，以及對應第一滑輪172設於部分或全部頂部連接件14的第二滑輪174。驅動線18依次繞過伸縮單元10的第一滑輪172、第二滑輪174，通過第二滑輪174後再依次繞過相鄰伸縮單元10的第一滑輪172、第二滑輪174，以此類推纏繞驅動線18。驅動裝置20用於驅動驅動線18的伸縮。從而牽動伸縮單元10之間連接杆16於軸孔1242產生移動，實現升降。

每個伸縮單元10的底部連接件12均設有至少一個滑輪17。頂部連接件14中，除了最頂端的頂部連接件14可以不設滑輪(不設滑輪的最頂端的頂部連接件用於固定驅動線18)，其它的頂部連接件14均設有至少一個滑輪17。頂部連接件14中設置滑輪17的數量與底部連接件12的滑輪17的數量一致。當然，最頂端的頂部連接件也可以設置滑輪17，該滑輪17固定設置。該方式下，無需額外結構設計使得驅動線18與其他伸縮單元10中保持共軸。

本實施方式中，滑輪17分別設置在第一安裝部124和第二安裝部144上。

驅動線18從底部的伸縮單元10向頂部的伸縮單元10依次纏繞。驅動線18與滑輪17之間的纏繞路徑如下：

1、驅動線18先繞過底端的伸縮單元10中的第一安裝部124上的第一滑輪17；

2、向上連接至該伸縮單元10對應的的第二安裝部144上的第二滑輪17；

3、向下連接與前述底端伸縮單元10相鄰的伸縮單元10的第一安裝部124上的第一滑輪17；

4、向上連接至該相鄰的伸縮單元10中對應的第二安裝部144上的第二滑輪17；以此類推，完成驅動線18與所有的伸縮單元10中對應第一安裝部、第二安裝部設置的滑輪17之間的纏繞。

可對應伸縮單元10中連接杆16的數量分別設置一組滑輪17和驅動線18，具體的纏繞方式如上述纏繞路徑。

請參閱圖2，進一步而言，第一安裝部124設有第一開口槽1247，第一開口槽1247的開口朝向中空區域121，第二安裝部144設有第二開口槽1447，第二開口槽1447的開口朝向主體142的外側，滑輪17安裝在第一開口槽1247和第二開口槽1447內，驅動線18在底部連接件12和頂部連接件14之間延伸，也就是說，驅動線18位於底部連接件12的內側及頂部連接件14的外側。

本實用新型還提供一種機器人，機器人包括前述升降結構100。

本實用新型通頂部連接件14的主體142在底部連接件中空區域121所在平面的正投影落入中空區域121內，通過連接杆16穿過相鄰的伸縮單元10的軸孔1242，以使得至少兩個伸縮單元10依次串連套接形成依次活動連接的升降結構。這樣的升降結構100不管是展開狀態還是收合狀態，頂部連接件14主體142在底部連接件12的中空區域121所在平面的投影都落入中空區域121內，因此，升降結構100在有限的底部連接件的尺寸範圍內，儘可能多地提高伸縮單元10的數量。該機器人可以包括設置於該升降結構100最外側頂部連接件14的機械臂，以及連接於機械臂可活動末端的機械手。通過該升降結構100提供機械手預操作位置的更大的縱向操作空間。其他實施方式下，當機器人具有移動底盤時，升降結構100最外側底部連接件14固定於移動底盤上，提供空間移動。具體升降結構100的說明可參見前述，在此不再贅述。

以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，並依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬於實用新型所涵蓋的範圍。