升降机构及机器人论文和设计-张涛

全文摘要

本实用新型提供了一种升降机构及机器人，包括第一升降部、第二升降部、驱动部和安装台；第一升降部包括第一底部导轨、第一底部安装座以及第一底部滑动件，第一底部滑动件可滑动的安装于第一底部导轨；第二升降部包括第二底部导轨、第二底部安装座以及第二底部滑动件，第二底部滑动件可滑动的安装于第二底部导轨，第一升降部与第二升降部平行设置，驱动部驱动第一底部滑动件和第二底部滑动件朝向相反方向移动，并且第一底部安装座与第一底部滑动件之间的距离和第二底部安装座与第二底部滑动件之间的距离保持相等。本实用新型提供的升降机构及机器人实现升降功能的同时，提升升降的稳定性，并且降低制造成本。

主设计要求

1.一种升降机构，其特征在于，包括：第一升降部、第二升降部、驱动部和安装台；所述第一升降部包括第一驱动臂、第一从动臂以及设置于所述安装台的第一底部组件，所述第一底部组件包括第一底部导轨、第一底部安装座以及第一底部滑动件，所述第一驱动臂与所述第一从动臂铰接，所述第一驱动臂的一端铰接于所述第一底部滑动件，所述第一从动臂的一端铰接于所述第一底部安装座，所述第一底部滑动件可滑动的安装于所述第一底部导轨；所述第二升降部包括第二驱动臂、第二从动臂以及设置于所述安装台的第二底部组件，所述第二底部组件包括第二底部导轨、第二底部安装座以及第二底部滑动件，所述第二驱动臂与所述第二从动臂铰接，所述第二驱动臂的一端铰接于所述第二底部滑动件，所述第二从动臂的一端铰接于所述第二底部安装座，所述第二底部滑动件可滑动的安装于所述第二底部导轨；其中，所述第一升降部与所述第二升降部平行设置，所述驱动部驱动所述第一底部滑动件和所述第二底部滑动件朝向相反方向移动，并且所述第一底部安装座与所述第一底部滑动件之间的距离和所述第二底部安装座与所述第二底部滑动件之间的距离保持相等。

设计方案

1.一种升降机构，其特征在于，包括：

第一升降部、第二升降部、驱动部和安装台；

所述第一升降部包括第一驱动臂、第一从动臂以及设置于所述安装台的第一底部组件，所述第一底部组件包括第一底部导轨、第一底部安装座以及第一底部滑动件，所述第一驱动臂与所述第一从动臂铰接，所述第一驱动臂的一端铰接于所述第一底部滑动件，所述第一从动臂的一端铰接于所述第一底部安装座，所述第一底部滑动件可滑动的安装于所述第一底部导轨；

所述第二升降部包括第二驱动臂、第二从动臂以及设置于所述安装台的第二底部组件，所述第二底部组件包括第二底部导轨、第二底部安装座以及第二底部滑动件，所述第二驱动臂与所述第二从动臂铰接，所述第二驱动臂的一端铰接于所述第二底部滑动件，所述第二从动臂的一端铰接于所述第二底部安装座，所述第二底部滑动件可滑动的安装于所述第二底部导轨；

其中，所述第一升降部与所述第二升降部平行设置，所述驱动部驱动所述第一底部滑动件和所述第二底部滑动件朝向相反方向移动，并且所述第一底部安装座与所述第一底部滑动件之间的距离和所述第二底部安装座与所述第二底部滑动件之间的距离保持相等。

2.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述驱动部包括相互平行的第一传送件和第二传送件，所述第一传送件与所述第一底部导轨平行，所述第一传送件与第二传送件运动方向相反且运动速度相同，所述第一底部滑动件具有第一连接件，所述第二底部滑动件具有第二连接件，所述第一连接件与所述第一传送件固定，所述第二连接件与所述第二传送件固定。

3.如权利要求2所述的升降机构，其特征在于，所述驱动部还包括第一带轮、第二带轮以及传送带，所述传送带安装于所述第一带轮和所述第二带轮上，所述第一带轮为驱动轮，所述第二带轮为从动轮，所述传送带靠近所述第一底部导轨的一段为所述第一传送件，所述传送带靠近所述第二底部导轨的一段为所述第二传送件。

4.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于，还包括第三升降部，所述第三升降部包括第三驱动臂、第三从动臂以及设置于所述安装台的第三底部组件，所述第三底部组件包括第三底部导轨、第三底部安装座以及第三底部滑动件，所述第三驱动臂与所述第三从动臂铰接，所述第三驱动臂的一端铰接于所述第三底部滑动件，所述第三从动臂的一端铰接于所述第三底部安装座，所述第三底部滑动件可滑动的安装于所述第三底部导轨，所述第三升降部与所述第一升降部平行且对称设置，所述第一底部滑动件与所述第三底部滑动件通过第三连接件固定。

5.如权利要求4所述的升降机构，其特征在于，所述第二升降部设置于所述第一升降部与所述第三升降部之间，所述第二底部导轨平行于所述安装台并且与所述安装台之间具有空隙，所述第三连接件从所述空隙穿过。

6.如权利要求4所述的升降机构，其特征在于，所述第一底部导轨、所述第二底部导轨、所述第三底部导轨均平行且悬空于所述安装台设置，并且均与所述安装台具有相同的距离。

7.如权利要求4所述的升降机构，其特征在于，所述第三升降部包括与所述第三底部组件对称设置的第三顶部组件，所述第三顶部组件包括第三顶部导轨、第三顶部安装座以及第三顶部滑动件，所述第三驱动臂的另一端铰接于所述第三顶部安装座，所述第三从动臂的另一端铰接于所述第三顶部滑动件，所述第三顶部滑动件可滑动的安装于所述第三顶部导轨。

8.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述第一升降部包括与所述第一底部组件对称设置的第一顶部组件，所述第一顶部组件包括第一顶部导轨、第一顶部安装座以及第一顶部滑动件，所述第一驱动臂的另一端铰接于所述第一顶部安装座，所述第一从动臂的另一端铰接于所述第一顶部滑动件，所述第一顶部滑动件可滑动的安装于所述第一顶部导轨；

所述第二升降部包括与所述第二底部组件对称设置的第二顶部组件，所述第二顶部组件包括第二顶部导轨、第二顶部安装座以及第二顶部滑动件，所述第二驱动臂的另一端铰接于所述第二顶部安装座，所述第二从动臂的另一端铰接于所述第二顶部滑动件，所述第二顶部滑动件可滑动的安装于所述第二顶部导轨。

9.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于，还包括与所述安装台平行设置的承载部，所述第一驱动臂的另一端固定铰接于所述承载部，所述第一从动臂的另一端滑动铰接于所述承载部，所述第二驱动臂的另一端固定铰接于所述承载部，所述第二从动臂的另一端滑动铰接于所述承载部。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1-9任一项所述的升降机构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种升降机构及机器人。

背景技术

移动机器人在多个领域已经得到了广泛应用。移动机器人已经可以精确的定位导航技术实现自由的自主移动。然而，在一些场景中，机器人需要实现其它进一步的服务功能，例如在室内办公场景，移动机器人需要运送办公用品，在将运送物品交付到用户处时，常常会用到升降机构。现有的升降机构，例如式、剪叉式、桅柱式、臂架式套筒油缸式等，往往需要对机器人存放物体的箱体进行较大改动，导致制造成本高。

实用新型内容

本实用新型有鉴于上述的现有状况而完成的，其目的在于提供一种升降机构，实现升降功能的同时，提升升降的稳定性，并且降低制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供如下技术方案：

本实用新型提供一种升降机构，包括：

第一升降部、第二升降部、驱动部和安装台；

其中，所述第一升降部与所述第二升降部平行设置，所述驱动部驱动所述第一底部滑动件和第二底部滑动件朝向相反方向移动，并且所述第一底部安装座与所述第一底部滑动件之间的距离和所述第二底部安装座与所述第二底部滑动件之间的距离保持相等。

本实用新型所涉及的升降机构，通过驱动部同时驱动两个升降部，实现精准且稳定地同步升降。

其中，所述驱动部包括相互平行的第一传送件和第二传送件，所述第一传送件与所述第一底部导轨平行，所述第一传送件与第二传送件运动方向相反且运动速度相同，所述第一底部滑动件具有第一连接件，所述第二底部滑动件具有第二连接件，所述第一连接件与所述第一传送件固定，所述第二连接件与所述第二传送件固定。由此，第一传送件和第二传送件能够分别带动第一连接件与第二连接件运动方向相反且运动速度相同。

其中，所述驱动部还包括第一带轮、第二带轮以及传送带，所述传送带安装于所述第一带轮和所述第二带轮上，所述第一带轮为驱动轮，所述第二带轮为从动轮，所述传送带靠近所述第一底部导轨的一段为所述第一传送件，所述传送带靠近所述第二底部导轨的一段为所述第二传送件。在这种情况下，通过带传动实现第一传送件与第二传送件的运动方向相反且运动速度相同。

其中，还包括第三升降部，所述第三升降部包括第三驱动臂、第三从动臂以及设置于所述安装台的第三底部组件，所述第三底部组件包括第三底部导轨、第三底部安装座以及第三底部滑动件，所述第三驱动臂与所述第三从动臂铰接，所述第三驱动臂的一端铰接于所述第三底部滑动件，所述第三从动臂的一端铰接于所述第三底部安装座，所述第三底部滑动件可滑动的安装于所述第三底部导轨，所述第三升降部与所述第一升降部平行且对称设置，所述第一底部滑动件与所述第三底部滑动件通过第三连接件固定。由此，第一底部滑动件与第三底部滑动件可同步运动，进而第一升降部与第三升降部的运动同步，并且，驱动部可同时同步驱动三个升降部的平稳升降。

其中，所述第二升降部设置于所述第一升降部与所述第三升降部之间，所述第二底部导轨平行于所述安装台并且与所述安装台之间具有空隙，所述第三连接件从所述空隙穿过。在这种情况下，第三连接件的移动不会影响第二底部滑动件的滑动。

其中，所述第一底部导轨、所述第二底部导轨、所述第三底部导轨均平行且悬空于所述安装台设置，并且均与所述安装台具有相同的距离。由此，更容易实现第一升降部、第二升降部、第三升降部的升降高度的同步。

其中，所述第三升降部包括与所述第三底部组件对称设置的第三顶部组件，所述第三顶部组件包括第三顶部导轨、第三顶部安装座以及第三顶部滑动件，所述第三驱动臂的另一端铰接于所述第三顶部安装座，所述第三从动臂的另一端铰接于所述第三顶部滑动件，所述第三顶部滑动件可滑动的安装于所述第三顶部导轨。在这种情况下，第三升降部的升降会更加平稳。

其中，所述第一升降部包括与所述第一底部组件对称设置的第一顶部组件，所述第一顶部组件包括第一顶部导轨、第一顶部安装座以及第一顶部滑动件，所述第一驱动臂的另一端铰接于所述第一顶部安装座，所述第一从动臂的另一端铰接于所述第一顶部滑动件，所述第一顶部滑动件可滑动的安装于所述第一顶部导轨；

所述第二升降部包括与所述第二底部组件对称设置的第二顶部组件，所述第二顶部组件包括第二顶部导轨、第二顶部安装座以及第二顶部滑动件，所述第二驱动臂的另一端铰接于所述第二顶部安装座，所述第二从动臂的另一端铰接于所述第二顶部滑动件，所述第二顶部滑动件可滑动的安装于所述第二顶部导轨。由此，第一升降部与第二升降部的升降运动更加平稳。

其中，还包括与所述安装台平行设置的承载部，所述第一驱动臂的另一端固定铰接于所述承载部，所述第一从动臂的另一端滑动铰接于所述承载部，所述第二驱动臂的另一端固定铰接于所述承载部，所述第二从动臂的另一端滑动铰接于所述承载部。在这种情况下，第一升降部和第二升降部可以平稳地升降承载部。

本实用新型还提供一种机器人，所述机器人包括如上所述的升降机构。在这种情况下，可实现精准且稳定地同步升降。

根据本实用新型所提供的升降机构及机器人，实现升降功能的同时，提升升降的稳定性，且功耗低，并且降低制造成本。

附图说明

图1示出了本实用新型的实施方式所涉及的升降机构的立体结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施方式所涉及的升降机构提升状态的立体结构示意图；

图3示出了本实用新型的实施方式所涉及的升降机构另一视角的立体结构示意图；

图4示出了本实用新型的实施方式所涉及的升降机构承载部底面视角的立体结构示意图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

如图1所示，本实施方式所涉及的升降机构1包括第一升降部10、第二升降部20、驱动部40以及安装台50。升降机构1可以用于垂直抬升指定物体，例如托盘、包裹等等。

在一些示例中，第一升降部10包括第一驱动臂11、第一从动臂12以及设置于安装台50的第一底部组件13。第一底部组件13包括第一底部导轨131、第一底部安装座132以及第一底部滑动件133。第一驱动臂11与第一从动臂12铰接。第一驱动臂11的一端铰接于第一底部滑动件133。第一从动臂12的一端铰接于第一底部安装座132。第一底部滑动件133可滑动的安装于第一底部导轨131。

进一步地，第二升降部20包括第二驱动臂21、第二从动臂22以及设置于安装台50的第二底部组件23。第二底部组件23包括第二底部导轨231、第二底部安装座232以及第二底部滑动件233。第二驱动臂21与所述第二从动臂22铰接。第二驱动臂21的一端铰接于第二底部滑动件233。第二从动臂22的一端铰接于所述第二底部安装座232。第二底部滑动件233可滑动的安装于第二底部导轨231。

进一步地，第一升降部10与第二升降部20平行设置。第一底部导轨131和第二底部导轨231均为直线导轨。驱动部40驱动第一底部滑动件133和第二底部滑动件233朝向相反方向移动。并且第一底部安装座132与第一底部滑动件133之间的距离和第二底部安装座232与第二底部滑动件233之间的距离保持相等。在这种情况下，通过驱动部同时驱动两个升降部，使升降机构1实现精准且稳定地同步升降。

在一些示例中，驱动臂和从动臂均呈柱状。驱动臂和与其铰接的从动臂的长度可以不相等。优选地，驱动臂和从动臂的长度相等。驱动臂和从动臂的铰接位置位于驱动臂和从动臂的中部。在这种情况下，驱动臂与从动臂的升降运动会更加稳定。

在本实施方式中，如图2所示，驱动臂可以具有开口槽(111，211)。开口槽(111，211)沿着驱动臂长度方向延伸，开口槽(111，211)在驱动臂的厚度方向上贯通驱动臂。从动臂可以铰接于开口槽(111，211)中。在这种情况下，从动臂可以围绕铰接处在开口槽的内部转动。由此，底部安装座可以与底部滑动件同轴设置。在本实施方式中，底部安装座设置于底部导轨的一端。

在一些示例中，从动臂也可以从驱动臂的外部铰接(未图示)。在这种情况下，底部安装座与底部滑动件各自的中轴线呈交叉状态。

在本实施方式中，第一底部导轨131可以与第二底部导轨231长度相等且相对于安装台50等高对称设置。

在本实施方式中，第一底部安装座132设置于第一底部导轨131的一端。第二底部安装座232设置于第二底部导轨231远离第一底部安装座132的一端。

在一些示例中，如图3所示，驱动部40包括相互平行的第一传送件41和第二传送件42。第一传送件41与第一底部导轨131平行。第一传送件41与第二传送件42运动方向相反且运动速度相同。第一底部滑动件133具有第一连接件1331。第二底部滑动件233具有第二连接件2331。第一连接件1331与第一传送件41固定，第二连接件2331与第二传送件42固定。由此，第一传送件41和第二传送件42能够分别带动第一连接件1331与第二连接件2331运动方向相反且运动速度相同。

在本实施方式中，驱动部40还包括第一带轮43、第二带轮44以及传送带45。传送带45安装于第一带轮43和第二带轮44上。第一带轮43为驱动轮，第二带轮44为从动轮。传送带45靠近第一底部导轨131的一段为第一传送件41。传送带45靠近第二底部导轨231的一段为第二传送件42。在这种情况下，通过带传动实现第一传送件41与第二传送件42的运动方向相反且运动速度相同。

进一步地，第一带轮43由电机46驱动。电机46与第一带轮43同轴线设置。

在本实施方式中，第一带轮43和第二带轮44可以外径相等。第一带轮43和第二带轮44的布置可以与第一底部导轨131平行。由此，传送带45具有相互平行的两段，即第一传送件41和第二传送件42。传送带45可以为同步带。可以理解的是，相应的，第一带轮43和第二带轮44均为同步带轮。可以理解的是，传动带也可以采用链传动或者其他形式的呈圆周运动的传动。在这种情况下，第一传送件41和第二传送件42可以保持反向运动且运动速度相等。

在本实施方式中，驱动部40还包括调紧件47。调紧件47设置于安装台50。调紧件47设置于第二带轮44旁。调紧件47可微调第二带轮44与第一带轮43之间的距离。在这种情况下，调紧件47可调节传送带45的张紧力。在本实施方式中，驱动部40还包括带轮架48。带轮架48具有开口，第二带轮44铰接于带轮架48的开口中，并可在开口中自由转动。带轮架48与调紧件47连接，并且带轮架48与调紧件47之间的距离可调。在一些示例中，可通过螺杆调节调紧件47与带轮架48之间的距离。在这种情况下，第二带轮44与第一带轮43之间的距离可调，从而调整传送带45的张紧力。

在本实施方式中，驱动部40可以设置于第一升降部10和第二升降部20之间。优选地，第一升降部10和第二升降部20可以关于驱动部40中心对称。在这种情况下，驱动部40对于第一升降部10和第二升降部20的驱动力更加平衡，系统更加稳定。

在本实施方式中，升降机构1还包括第三升降部30。第三升降部30包括第三驱动臂31、第三从动臂32以及设置于安装台50的第三底部组件33。第三底部组件33包括第三底部导轨331、第三底部安装座332以及第三底部滑动件333。第三驱动臂31与第三从动臂铰32接。第三驱动臂31的一端铰接于第三底部滑动件333。第三从动臂32的一端铰接于第三底部安装座332。所述第三底部滑动件333可滑动的安装于第三底部导轨331。第三升降部30与第一升降部10平行且对称设置。换而言之，第三升降部30与第一升降部10的构成组件完全相同。第一底部滑动件133与第三底部滑动件333通过第三连接件60固定。由此，第一底部滑动件133与第三底部滑动件333可同步运动，进而第一升降部10与第三升降部30的运动同步，并且，驱动部40可同时同步驱动三个升降部的平稳升降。

在本实施方式中，第二升降部20设置于第一升降部10与第三升降部30之间。第二底部导轨231平行于安装台50并且与安装台50之间具有空隙。第三连接件60从所述空隙穿过。在这种情况下，第三连接件60的移动不会影响第二底部滑动件231的滑动。

在本实施方式中，第三连接件60可以平行于安装台50。第三连接件60可以大体呈长条状。第三连接件60可以距离安装台50有一定的距离。在这种情况下，第三连接件60在移动过程中，不会碰触安装台50，从而避免了运动不稳定的问题。

在本实施方式中，第三升降部30与第一升降部10关于第二升降部20对称设置。可以理解的是，在一些示例中，第二升降部20也可以设置于第一升降部10与第三升降部30之间的其他位置。

在一些示例中，第二升降部20也可以设置于第一升降部10与第三升降部30共同的外侧。换而言之，第一升降部10设置于第二升降部20与第三升降部30之间。驱动部40可以设置于第一升降部10与第二升降部20之间。第三连接件50连接第一升降部10与第三升降部30。

在本实施方式中，第一底部导轨131、第二底部导轨231、第三底部导轨331均平行且悬空于安装台50设置，并且均与安装台50具有相同的距离。具体而言，底部导轨可以通过支撑座支撑而使底部导轨距离安装台50具有一定的距离。在本实施方式中，底部导轨的两端设置支撑座80。第一底部安装座132、第二底部安装座232、第三底部安装座332安装于各自对应的底部导轨的其中一端的支撑座80上。由此，更容易实现第一升降部10、第二升降部20、第三升降部30的升降高度的同步。

在本实施方式中，安装台50可以是安装板或者用于固定的平台。安装台50可以设置于机器人的移动底盘上。

在本实施方式中，第三升降部30包括与第三底部组件33对称设置的第三顶部组件34。第三顶部组件34包括第三顶部导轨341、第三顶部安装座342以及第三顶部滑动件343。第三驱动臂31的另一端铰接于第三顶部安装座342。第三从动臂32的另一端铰接于第三顶部滑动件343。第三顶部滑动件343可滑动的安装于第三顶部导轨341。在这种情况下，第三升降部30的升降会更加平稳。

在本实施方式中，第一升降部10包括与第一底部组件13对称设置的第一顶部组件14。第一顶部组件14包括第一顶部导轨141、第一顶部安装座142以及第一顶部滑动件143。第一驱动臂11的另一端铰接于第一顶部安装座142。第一从动臂12的另一端铰接于第一顶部滑动件143。第一顶部滑动件143可滑动的安装于第一顶部导轨141。在本实施方式中，第二升降部20包括与第二底部组件23对称设置的第二顶部组件24。第二顶部组件24包括第二顶部导轨241、第二顶部安装座242以及第二顶部滑动件243。第二驱动臂21的另一端铰接于第二顶部安装座242。第二从动臂22的另一端铰接于第二顶部滑动件243。第二顶部滑动件243可滑动的安装于第二顶部导轨241。由此，第一升降部10与第二升降部29的升降运动更加平稳。

在本实施方式中，第一底部组件13与第一顶部组件14关于第一从动臂12与第一驱动臂11的铰接处对称。第二底部组件23与第二顶部组件24关于第二从动臂22与第二驱动臂21的铰接处对称。第三底部组件33与第三顶部组件34关于第三从动臂32与第三驱动臂31的铰接处对称。换而言之，底部组件与对应的顶部组件的组成相同且对称。

在本实施方式中，如图4所示，升降机构1还包括与安装台50平行设置的承载部70。第一驱动臂11的另一端固定铰接于承载部70。第一从动臂12的另一端滑动铰接于承载部70。第二驱动臂21的另一端固定铰接于承载部70。第二从动臂21的另一端滑动铰接于承载部70。在这种情况下，第一升降部10和第二升降部20可以平稳地升降承载部70。

在本实施方式中，第一顶部组件14、第二顶部组件24、第三顶部组件34均设置于承载部70。具体而言，第一顶部组件14与第三顶部组件34关于第二顶部组件24对称。承载部70可以为托盘。承载部70的顶面用于承装物体。第一顶部组件14、第二顶部组件24、第三顶部组件34设置于承载部70的底面。在这种情况下，系统可通过一个驱动部，驱动三个升降部同步运动，并且稳定点的升降承载部70。

可以理解的是，升降部也可以设置多个。各个升降部彼此平行设置。在此不做赘述。

本实用新型还提供一种机器人(未图示)。机器人包括如上所述的升降机构1。关于升降机构1在此不做赘述。在这种情况下，机器人的升降机构仅由一个电机驱动，并且可实现精准且稳定地同步升降，进而承载部可以稳定地升降，功耗低，并且降低制造成本。

在一些示例中，升降机构四周可以设置壳体。升降机构的承载部与壳体共同围成收容空间。收容空间用于承装配送物体，例如信件、文件、咖啡、点心等等物件。升降机构在壳体内执行升降动作。在这种情况下，升降机构可以稳定地在壳体内升降并且不与壳体发生碰触，并且不需要对壳体进行改动(例如在壳体上开槽等等)以适配升降机构，降低了机器人制造的难度。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同更换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

设计图

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