CN221818650U - 一种牵引机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种牵引机器人，其特征在于：包括机架、移动平台和牵引绳，机架的内部设有供移动平台运动的空间，移动平台位于空间中，机架上设有牵引机构，多个牵引机构绕机架的周向设置，牵引绳的一端与牵引机构相连，牵引绳的另一端与移动平台相连，多个牵引机构能够协同收放多根牵引绳实现移动平台在空间内的运动，该牵引机器人通过多个牵引机构和牵引绳控制移动平台在空间内运动，绕机架的周向设置的多个牵引机构使对移动平台的负载均匀分布、通过多根牵引绳提供移动平台在空间内运动的力，从而提高了移动平台的稳定性，且能够实现更高的负载能力，结构简明，能够以较小的计算资源实现对移动平台多自由度的控制，应用领域广。

Description

一种牵引机器人

技术领域

本申请用于机器人技术领域，特别是涉及一种牵引机器人。

背景技术

目前，绳索牵引并联机器人在工业制造和物流处理等领域得到了广泛应用，现有并联绳索牵引机器人有多种形式，然而，现有的绳索牵引并联机器人在非标准绳索模型、工作空间计算方法和标定方法方面仍存在一些挑战，即在处理非标准绳索模型和结构组件对机器人运动学和静力学特性的影响时存在局限性。

实用新型内容

本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种牵引机器人，其能够实现对移动平台多自由度的控制。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种牵引机器人，包括机架、移动平台和牵引绳，所述机架的内部设有供所述移动平台运动的空间，所述移动平台位于所述空间中，所述机架上设有牵引机构，多个所述牵引机构绕所述机架的周向设置，所述牵引绳的一端与所述牵引机构相连，所述牵引绳的另一端与所述移动平台相连，多个所述牵引机构能够协同收放多根所述牵引绳实现所述移动平台在所述空间内的运动。

优选的，所述移动平台的外周设有锚固装置，所述牵引绳的内端通过所述锚固装置与所述移动平台相连，多个所述锚固装置沿所述移动平台的外周设置。

优选的，所述锚固装置包括第一安装座和转动部件，所述转动部件与所述第一安装座转动连接，所述第一安装座固定在所述移动平台上，所述转动部件上设有固定轴，所述牵引绳的内端设有连接部，所述连接部上设有用于穿过所述固定轴的通孔。

优选的，所述移动平台包括第一安装壁和第二安装壁，所述第一安装壁和所述第二安装壁相对设置在所述移动平台的两侧，所述锚固装置安装在所述第一安装壁和/或所述第二安装壁上。

优选的，所述牵引机构设有八个，所述机架呈长方体，所述机架的顶角位置处均设有所述牵引机构。

优选的，所述第一安装壁上设有四个所述锚固装置，所述第一安装壁的四角位置处均设有所述锚固装置，所述第二安装壁上设有四个所述锚固装置，所述第二安装壁的四角位置处均设有所述锚固装置。

优选的，所述牵引机构包括第二安装座、丝杆和绞盘，所述丝杆的两端与所述第二安装座螺纹连接，所述绞盘固定连接在所述丝杆的外周，所述牵引绳的外端固定在所述绞盘上。

优选的，所述机架上设有导向轮，所述牵引绳绕过所述导向轮后缠绕在所述绞盘上。

优选的，所述第二安装座上设有主动轮，所述丝杆的端部设有从动轮，所述主动轮与所述从动轮之间通过皮带传动连接。

优选的，所述第二安装座上设有伺服电机，所述伺服电机上设有减速机，所述主动轮设在所述减速机的输出轴上。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：该牵引机器人通过多个牵引机构和牵引绳控制移动平台在空间内运动，绕机架的周向设置的多个牵引机构使对移动平台的负载均匀分布、通过多根牵引绳提供移动平台在空间内运动的力，从而提高了移动平台的稳定性，且能够实现更高的负载能力，结构简明，能够以较小的计算资源实现对移动平台多自由度的控制，从结构上提高绳索机器人的运动学和静力学性能，弥补了现有技术在处理特定问题时的不足，该牵引机器人的应用领域广，能够应用到需要灵活机械操作的场景，如工业制造、物流处理等。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例结构示意图；

图2是本申请一个实施例的部分结构示意图之一；

图3是本申请一个实施例的部分结构示意图之二。

具体实施方式

本部分将详细描述本申请的具体实施例，本申请之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本申请的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本申请保护范围的限制。

本申请中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本申请的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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申请的限制。

本申请中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本申请的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

其中，图1给出了本申请实施例的参考方向坐标系，以下结合图1所示的方向，对本申请的实施例进行说明。

本申请的实施例提供了一种牵引机器人，参见图1和图2，包括机架100、移动平台200和牵引绳300，机架100的内部设有供移动平台200运动的空间110，移动平台200位于空间110中，机架100上设有牵引机构400，多个牵引机构400绕机架100的周向设置，牵引绳300的一端与牵引机构400相连，牵引绳300的另一端与移动平台200相连，多个牵引机构400能够协同收放多根牵引绳300实现移动平台200在空间110内的运动，该牵引机器人通过多个牵引机构400和牵引绳300控制移动平台200在空间110内运动，绕机架100的周向设置的多个牵引机构400使对移动平台200的负载均匀分布、通过多根牵引绳300提供移动平台200在空间110内运动的力，从而提高了移动平台200的稳定性，且能够实现更高的负载能力，结构简明，能够以较小的计算资源实现对移动平台200多自由度的控制，从结构上提高绳索机器人的运动学和静力学性能，弥补了现有技术在处理特定问题时的不足，该牵引机器人的应用领域广，能够应用到需要灵活机械操作的场景，如工业制造、物流处理等。

参见图2，移动平台200的外周设有锚固装置210，牵引绳300的内端通过锚固装置210与移动平台200相连，多个锚固装置210沿移动平台200的外周设置。

参见图2，锚固装置210包括第一安装座211和转动部件212，转动部件212与第一安装座211转动连接，第一安装座211固定在移动平台200上，转动部件212上设有固定轴213，牵引绳300的内端设有连接部310，连接部310上设有用于穿过固定轴213的通孔，便于牵引绳300对移动平台200进行平稳的牵引，避免牵引绳300发生缠绕等现象。

参见图2，移动平台200包括第一安装壁230和第二安装壁240，第一安装壁230和第二安装壁240相对设置在移动平台200的两侧，锚固装置210安装在第一安装壁230和/或第二安装壁240上。

参见图2，牵引机构400为绞车，牵引机构400设有八个，机架100呈长方体，机架100的顶角位置处均设有牵引机构400，该牵引机器人具有牵引机构400、八根牵引绳300和六个自由度，具体的，移动平台200主要可分为上下两个平面，每个平面在矩形空间位置上各固定四个牵引机构400。

参见图2，第一安装壁230上设有四个锚固装置210，第一安装壁230的四角位置处均设有锚固装置210，第二安装壁240上设有四个锚固装置210，第二安装壁240的四角位置处均设有锚固装置210，提高该移动平台200的平稳性。

参见图1和图3，牵引机构400包括第二安装座410、丝杆420和绞盘430，丝杆420的两端与第二安装座410螺纹连接，绞盘430固定连接在丝杆420的外周，牵引绳300的外端固定在绞盘430上，绞盘可以应用力量将重物或负载提升到高处或从高处放下，且绞盘可以通过拉紧牵引绳300来施加力量，使其保持紧绷状态；且可以通过控制绞盘来调节速度和改变方向，可以根据需要提供不同速度的升降或拉伸操作，并实现前进、后退或停止的控制。

参见图1和图3，机架100上设有导向轮500，牵引绳300绕过导向轮500后缠绕在绞盘430上，导向轮使用其旋转的特性，由于导向轮的旋转可以产生一个控制力，使物体或系统按照所需方向进行运动，以确保执行机构在移动过程中保证牵引绳300的方向指向导向轮500中心；导向轮可以帮助维持整个系统的平衡和稳定性。当移动平台200或机架100受到外力或扰动时，导向轮可以通过对抗这些力产生反作用力，从而保持移动平台200的平稳运动或避免突然的方向变化；且导向轮可以减少移动平台200在运动过程中的摩擦，通过提供一个平滑的接触点，以降低移动平台200在运动时的摩擦阻力，减少能量损失，并提高效率。

参见图3，第二安装座410上设有主动轮440，丝杆420的端部设有从动轮421，主动轮440与从动轮421之间通过皮带450传动连接，皮带传动具有较高的传动效率，通常可以达到95％以上。这意味着传输给从动轮的功率损失较小，使得设备能够更有效地工作；皮带传动系统可以提供较好的减震和减噪效果。由于皮带具有一定的弹性和柔软性，它可以吸收一部分传动过程中产生的振动和冲击力，从而降低噪音和振动的传播；相比于其他传动方式(如齿轮传动)，皮带传动更轻巧。这对于需要重量轻、结构简单的设备来说非常有优势。此外，皮带传动还可以实现紧凑型设计，占用空间较少；皮带传动系统具有较高的灵活性，可以在不同轴之间传递动力。同时，皮带传动还具有较好的自动对中性和自动调整功能，即使在轴心距离稍有变化时，仍能保持稳定的传动性能；且皮带传动的维护成本较低。由于皮带具有较长的寿命和较少的润滑要求，不需要经常更换或维修，因此可以降低设备的运行成本。

作为本申请优选的实施方式，参见图3，第二安装座410上设有伺服电机460，伺服电机460上设有减速机470，主动轮440设在减速机470的输出轴上，通过伺服电机和减速机470实现对牵引绳300的收放，便于对运动学和静力学、工作空间计算方法、系统设计与实现以及标定方法的研究，该牵引机器人克服了非标准绳索模型和结构组件对绳索牵引并联机器人运动学和静力学特性的影响，关注冗余约束绳索机器人的工作空间计算方法，研究了相应的数值计算方法，通过约束优化算法提高了计算效率。

具体的，减速机470为行星减速机，伺服电机460通过减速机470和皮带450驱动绞盘430，收放牵引绳300。绞盘430在旋转时，利用导程相同的丝杠产生轴向进给动作，确保牵引绳300离开绞盘430的位置恒定不变，伺服电机具有抱闸功能，能够确保因为断电而不会产生安全问题，能够在断电状态下保持移动平台200在断电前一时刻的空间位姿，行星减速机通过内部组成的齿轮系统，可以将输入轴的高速旋转运动转变为输出轴的较低速度旋转运动；其能够通过内部齿轮的嵌合和传递，将输入轴的转矩转移到输出轴上，实现转矩的放大。这样可以使驱动装置能够更好地应对负载的需求，提供足够的力量，确保设备正常运行；行星减速机具有反向传动的功能，即可以改变输出轴的方向与输入轴相反，实现牵引绳300的收放；行星减速机的设计可以提供平稳的输出运动，减少振动和冲击，提高该牵引机器人的精密度和平稳性，同事，伺服电机可以根据输入的指令精确地控制位置，使物体能够准确地移动到所需的目标位置，且伺服电机可以根据输入的指令控制速度，使物体能够按照预定的速度进行运动，适用于需要快速响应和调整的应用，伺服电机具有较高的加速度和减速度能力，可以在短时间内从静止状态加速到设定速度或从高速度停下来，实现快速而平滑的运动控制；伺服电机可以根据负载需求提供足够的扭矩输出，以保证系统对外部力矩变化的稳定响应，提高位置精度和稳定性。

该牵引机器人通过八个绞车得协同控制，由对应的八条牵引绳300提供的拉力实现移动平台200在空间110内(空间内：指的是应在上平面4个导向轮形成的矩形区域垂直向下的所有空间)的六自由度运动。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”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申请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。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种牵引机器人，其特征在于：包括机架、移动平台和牵引绳，所述机架的内部设有供所述移动平台运动的空间，所述移动平台位于所述空间中，所述机架上设有牵引机构，多个所述牵引机构绕所述机架的周向设置，所述牵引绳的一端与所述牵引机构相连，所述牵引绳的另一端与所述移动平台相连，多个所述牵引机构能够协同收放多根所述牵引绳实现所述移动平台在所述空间内的运动。

2.根据权利要求1所述的牵引机器人，其特征在于：所述移动平台的外周设有锚固装置，所述牵引绳的内端通过所述锚固装置与所述移动平台相连，多个所述锚固装置沿所述移动平台的外周设置。

3.根据权利要求2所述的牵引机器人，其特征在于：所述锚固装置包括第一安装座和转动部件，所述转动部件与所述第一安装座转动连接，所述第一安装座固定在所述移动平台上，所述转动部件上设有固定轴，所述牵引绳的内端设有连接部，所述连接部上设有用于穿过所述固定轴的通孔。

4.根据权利要求3所述的牵引机器人，其特征在于：所述移动平台包括第一安装壁和第二安装壁，所述第一安装壁和所述第二安装壁相对设置在所述移动平台的两侧，所述锚固装置安装在所述第一安装壁和/或所述第二安装壁上。

5.根据权利要求4所述的牵引机器人，其特征在于：所述牵引机构设有八个，所述机架呈长方体，所述机架的顶角位置处均设有所述牵引机构。

6.根据权利要求5所述的牵引机器人，其特征在于：所述第一安装壁上设有四个所述锚固装置，所述第一安装壁的四角位置处均设有所述锚固装置，所述第二安装壁上设有四个所述锚固装置，所述第二安装壁的四角位置处均设有所述锚固装置。

7.根据权利要求1所述的牵引机器人，其特征在于：所述牵引机构包括第二安装座、丝杆和绞盘，所述丝杆的两端与所述第二安装座螺纹连接，所述绞盘固定连接在所述丝杆的外周，所述牵引绳的外端固定在所述绞盘上。

8.根据权利要求7所述的牵引机器人，其特征在于：所述机架上设有导向轮，所述牵引绳绕过所述导向轮后缠绕在所述绞盘上。

9.根据权利要求7所述的牵引机器人，其特征在于：所述第二安装座上设有主动轮，所述丝杆的端部设有从动轮，所述主动轮与所述从动轮之间通过皮带传动连接。

10.根据权利要求9所述的牵引机器人，其特征在于：所述第二安装座上设有伺服电机，所述伺服电机上设有减速机，所述主动轮设在所述减速机的输出轴上。