一种机器人升降系统

摘要

一种机器人升降系统，包括上身结构、上身固定盘、滑轨、曳引钢丝绳、曳引轮、配重固定盘、导向钢丝绳、电机和电机驱动器；上身结构安装上身固定盘上，上身固定盘安装在滑轨上，曳引钢丝绳通过曳引轮与上身固定盘悬挂连接，曳引钢丝绳另一边连接配重固定盘，配重固定盘上装载配重，且配重固定盘也由滑轨固定，整体处于接近平衡的状态；电机通过导向钢丝绳驱动上身固定盘；在电机输出轴上，设置具有螺旋导向槽的驱动轮；在驱动轮转动时，导向钢丝绳沿螺旋导向槽缠绕驱动轮。

权利要求

1.一种机器人升降系统，包括上身结构、上身固定盘(2)、滑轨、曳引钢丝绳(3)、曳引轮(1)、配重固定盘(5)、导向钢丝绳(8)、电机和电机驱动器；上身结构安装上身固定盘(2)上，上身固定盘(2)安装在滑轨上，曳引钢丝绳(3)通过曳引轮(1)与上身固定盘(2)悬挂连接，曳引钢丝绳(3)另一边连接配重固定盘(5)，配重固定盘(5)上装载配重，且配重固定盘(5)也由滑轨固定，整体处于接近平衡的状态；电机通过导向钢丝绳(8)驱动上身固定盘(2)；在电机输出轴上，设置具有螺旋导向槽(7)的驱动轮(6)；在驱动轮(6)转动时，导向钢丝绳(8)沿螺旋导向槽(7)缠绕驱动轮。

2.根据权利要求1所述的机器人升降系统，该电机是步进电机，步进电机驱动器为CW250两相步进电机驱动器，该步进电机输入电压20-60V DC单电压供电，步进电机驱动器的驱动模式为全桥驱动，相电流是可调的，可调范围在0～5A。

3.根据权利要求1所述的机器人升降系统，该电机可将脉冲信号转换成机械角位移信息，根据输入的脉冲信号来驱动机械执行结构进行转动，电机绕组接受到一脉冲信号，电机转子就可以转动相应的步距角；角位移的大小与输入电脉冲数的多少成正比，转子的转动速度则与输入频率成正比。

说明书

一种机器人升降系统

技术领域

[0001] 本发明属于机器人领域，具体涉及一种机器人升降系统。

背景技术

[0002] 工业机器人已经存在和发展了超过50年，随着智能化水平的提高和交互技术的进步，服务机器人将得以在不确定模型的环境中执行任务，并且更自然的与人类交互，完成更加复杂的任务。如今，服务机器人已经成为一发展潜力巨大的新兴市场。

[0003] 在机器人中，经常要用到电机，而步进电机是增量运动电磁执行元件的一种，这种装置，可以将输入的数字脉冲转换为直线增量运动，步进电机多用于开环位置控制系统。在增量运动方面，步进电机可以用作启停运动控制器，可以实现快速加减速和电机急停。

[0004] 家用机器人的手臂操作范围有限，为了增加可操作范围，很多机器人采取在底盘上安装一升降机构的方法，对机器人上身进行整体升降。但是，这种机器人不能实现完成包括操作地面物体在内的任务需求。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种机器人升降系统，使得该机器人的可以完成包括操作地面物体在内的任务需求。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人升降系统，包括上身结构、上身固定盘、滑轨、曳引钢丝绳、曳引轮、配重固定盘、导向钢丝绳、电机和电机驱动器；上身结构安装上身固定盘上，上身固定盘安装在滑轨上，曳引钢丝绳通过曳引轮与上身固定盘悬挂连接，曳引钢丝绳另一边连接配重固定盘，配重固定盘上装载配重，且配重固定盘也由滑轨固定，整体处于接近平衡的状态；电机通过导向钢丝绳驱动上身固定盘；在电机输出轴上，设置具有螺旋导向槽的驱动轮；在驱动轮转动时，导向钢丝绳沿螺旋导向槽缠绕驱动轮。

[0007] 所述的机器人升降系统，该电机是步进电机，步进电机驱动器为CW250两相步进电机驱动器，该步进电机输入电压20-60V DC单电压供电，步进电机驱动器的驱动模式为全桥驱动，相电流是可调的，可调范围在0～5A。

[0008] 所述的机器人升降系统，该电机可将脉冲信号转换成机械角位移信息，根据输入的脉冲信号来驱动机械执行结构进行转动，电机绕组接受到一脉冲信号，电机转子就可以转动相应的步距角；角位移的大小与输入电脉冲数的多少成正比，转子的转动速度则与输入频率成正比。

[0009] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：电机并不是直接驱动上半身升降活动，而是通过导向钢丝绳驱动。这种结构的好处是利用配重的配平，极大的降低了升降电机的负载，机器人可以在较小的电机驱动下实现快速平滑的升降运动。另外这种设计还赋予了其在操作桌面物体时的一柔性补偿能力，这是因为曳引钢丝具备一定的伸展柔性，并且对机器人的上身只有提拉的力。若机器人在操作桌面物体时与桌面进行了向下的碰撞，这套柔性升降机构可以通过曳引钢丝绳伸缩和配重吸收掉这一部分冲击。在驱动轮转动时，导向钢丝绳沿螺旋导向槽缠绕驱动轮，避免了钢丝绳缠绕造成的导向轮直径变大的问题。

附图说明

[0010] 图1是本发明的机器人升降系统的示意图。

[0011] 图2是本发明的钢丝导向轮的示意图。

具体实施方式

[0012] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0013] 如图所示，一种机器人升降系统，包括上身结构、上身固定盘2、滑轨、曳引钢丝绳3、曳引轮1、配重固定盘5、导向钢丝绳8、电机和电机驱动器4；上身结构安装在上身固定盘2上，上身固定盘2安装在滑轨上，曳引钢丝绳3通过曳引轮1与上身固定盘悬挂连接，曳引钢丝绳另一边连接配重固定盘5，配重固定盘上可以装载配重，且配重固定盘也由滑轨固定，整体处于接近平衡的状态。电机并不是直接驱动上半身升降活动，而是通过导向钢丝绳驱动。这种结构的好处是利用配重的配平，极大的降低了升降电机的负载，机器人可以在较小的电机驱动下实现快速平滑的升降运动。另外这种结构还赋予了其在操作桌面物体时的一柔性补偿能力，这是因为曳引钢丝具备一定的伸展柔性，并且对机器人的上身只有提拉的力。若机器人在操作桌面物体时与桌面进行了向下的碰撞，这套柔性升降机构可以通过曳引钢丝绳伸缩和配重吸收掉这一部分冲击。

[0014] 机器人在升降的过程中，需要比较精确的控制升降距离，可以通过简单的运算获得升降距离与电机转动角度的关系。在电机输出轴4上，设计了一精巧的具有螺旋导向槽的驱动轮6来避免升降误差。在驱动轮6转动时，钢丝绳沿螺旋导向槽7缠绕驱动轮，避免了钢丝绳缠绕造成的导向轮直径变大的问题。

[0015] 该电机是步进电机，还包括步进电机驱动器，该系统所用步进电机驱动器为 CW250两相步进电机驱动器。

[0016] 该步进电机输入电压20,-60V DC单电压供电，驱动模式为全桥驱动，能够进行细分：1/2、1/4、1/8、1/10、1/20、1/40，相电流可调0～5A，一般采用3A。

[0017] 该步进电机实现了将脉冲信号转换成机械角位移信息，根据输入的脉冲信号来驱动机械执行结构进行转动，也就是说电机绕组接受到一脉冲信号，电机转子就可以转动相应的步距角。如果采用合适的控制，步进电机的输出步数和输入电脉冲指令的数目是相等的。角位移的大小与输入电脉冲数的多少成正比，转子的转动速度则与输入频率成正比。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电的相序即可获得所需的转角、转速和方向。

[0018] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。利用本发明所述技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。