一种用于线缆收纳的机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种用于线缆收纳的机械臂。

背景技术

智能制造装备是指通过数字化、自动化和智能化技术，实现高效、灵活、智能的制造生产和过程控制的装备。智能制造装备目前发展的方向重点在于推进基础制造所用的设备，比如数控机装，自动化生产线，精密仪器与试验设备等。智能制造装备的发展，能够使生产过程实现自动化、智能化、精密化，带动整个工业技术水平得到提高。

机械臂是指高精度、多输入多输出、高度非线性和强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用，机械臂属于智能制造的重要组成部分，机械臂属于智能机器人的一种，有效的提高生产过程中的智能化，且精度高，适用范围广，属于各行各业中实现智能化生产不可或缺的工具。

随着机械行业的不断发展，机械臂广泛应用在众多领域，尤其是应用在劳动强度大负载重量大的工况环境中，改善了工人的劳动强度和作业量，提高了生产效率。

线缆是光缆、电缆等物品的统称。线缆的用途有很多，主要用于控制安装、连接设备、输送电力等多重作用，日常生活中常见而不可缺少。为方便线缆的运输一般会将线缆盘绕成卷，以方便线缆的运输。现在一般是通过成卷机将线缆盘绕成圈并打扎，以方便运输，但是这样盘绕成圈并打扎的线缆，还需要另外进行封塑包装，避免运输过程中线缆散开，以及防止雨水侵蚀线缆。这就导致线缆成圈后还需要进行其它工序，才能进行后续的运输，导致生产效率下降。

因此，为了提高线缆卷绕的生产效率，以及绕线过程中的智能制造，可以将机械臂技术与线缆收纳技术结合，提出一种用于线缆收纳的机械臂。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于线缆收纳的机械臂，旨在解决现在线缆要先成圈，再进行封塑，才能进行运输和销售，导致包装工序较长的问题，实现绕线过程的智能制造。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种用于线缆收纳的机械臂，包括第一臂体、第二臂体、转动机构和控制器，所述第一臂体和所述第二臂体间隔设置，所述第一臂体和所述第二臂体之间设置作业空间，所述转动机构设置于所述作业空间内；所述控制器分别电连接所述第一臂体、所述第二臂体和所述转动机构，所述控制器用于控制所述第一臂体将桶口向上的落线桶移动至所述转动机构上方位置，以使所述第一臂体将落线桶送入所述转动机构；所述控制器还用于控制所述第二臂体将线缆引入落线桶，以使线缆引入落线桶的部位位于所述第二臂体和落线桶的桶底之间；所述控制器还用于控制所述转动机构驱动落线桶转动，所述第二臂体配合所述转动机构，以使线缆由落线桶的桶底向落线桶的桶口方向依次盘绕成圈。

优选的，所述第一臂体包括连接座、第一伺服电机和支撑机构，所述第一伺服电机设置于所述连接座，所述第一伺服电机的输出端驱动连接所述支撑机构，所述控制器电连接所述第一伺服电机，所述控制器用于控制所述第一伺服电机驱动所述连接座水平转动，以使所述支撑机构将落线桶移动至所述转动机构上方位置。

优选的，所述支撑机构包括连接柱、支撑板和连接环，所述连接环的轴向竖向设置，所述连接柱的其中一端连接所述连接环的外壁面，所述第一伺服电机的输出端驱动连接所述连接柱远离所述连接环的一端，所述第一伺服电机用于驱动所述连接柱水平转动，以使所述连接柱带动所述连接环水平转动；所述支撑板设置于所述连接环的顶侧，所述连接环用于支撑所述支撑板，以使所述支撑板背离所述连接环的一侧放置落线桶；所述连接环设置所述支撑板的一侧设置至少两限位块，各所述限位块沿所述连接环的周向依次间隔设置，各所述限位环围绕所述支撑板设置；所述控制器用于控制所述第一伺服电机依次驱动所述连接柱和连接环，以使所述连接环带动所述支撑板，将落线桶移入所述转动机构上方位置。

优选的，所述连接座背离所述第一伺服电机的一侧设置第一升降器，所述第一升降器的输出端连接所述连接座；所述转动机构包括第二伺服电机和连接块，所述第二伺服电机位于所述第一升降器和所述第二臂体之间，所述第二伺服电机的输出端连接所述连接块；所述支撑板面向所述连接环的一侧开设容纳槽；所述控制器电连接所述第一升降器，所述控制器用于在所述第一伺服电机驱动所述支撑板水平移动至所述连接块背离所述第二伺服电机的一侧时，再控制所述第一升降器驱动所述连接座下降，带动所述支撑板和所述连接环下降，以使所述容纳槽套设于所述连接块的顶侧，然后所述连接环继续下降，将所述支撑板和所述连接环分离；所述控制器还用于控制所述第二伺服电机驱动所述连接块转动，以使所述连接块通过所述支撑板带动落线桶转动。

优选的，所述第二臂体包括第二升降器、架体、导向机构和引线机构，所述第二升降器的输出端连接所述架体，所述架体分别连接所述导向机构和所述引线机构，所述引线机构用于将外部线缆引入落线桶，以使所述导向机构驱动进入落线桶的线缆盘绕设置；所述控制器分别电连接所述第二升降器和所述引线机构，所述控制器用于控制所述第二升降器驱动所述架体沿竖向下降，将所述导向机构插入落线桶内，以使落线桶转动时，线缆通过所述导向机构在落线桶内盘绕；所述控制器还用于在落线桶转动绕线时，控制所述第二升降器驱动所述导向机构远离落线桶，以使所述导向机构调整自身和落线桶桶底的间隙。

优选的，所述引线机构包括连接架、第三伺服电机和两第一滑轮，两所述第一滑轮均转动设置于所述连接架，两所述第一滑轮的轴向均水平设置，两所述第一滑轮沿轴向平行间隔设置，两所述第一滑轮之间形成走线间隙，所述走线间隙用于供外部线缆通过，以使两所述第一滑轮夹持外部线缆；所述第三伺服电机的输出端驱动连接其中一所述第一滑轮，所述第三伺服电机用于驱动自身连接的所述第一滑轮转动；所述控制器电连接所述第三伺服电机，所述控制器用于在落线桶转动时，控制所述第三伺服电机驱动所述第一滑轮转动，将外部线缆送入落线桶。

优选的，所述导向机构包括调整设备、两竖柱和两所述第二滑轮，所述调整设备设置于所述架体，所述调整设备设置分别驱动连接两所述竖柱的其中一端，所述调整设备用于驱动两所述竖柱移动，以调整两所述竖柱之间的间隔距离；两所述竖柱平行间隔设置，其中一所述竖柱远离所述调整设备的一端转动连接其中一所述第二滑轮，另一所述竖柱远离所述调整设备的一端转动连接另一所述第二滑轮；两所述第二滑轮的轴向水平设置，两所述第二滑轮沿轴向平行间隔设置，所述第二滑轮的轴向沿所述第一臂体向所述第二臂体方向延伸；所述控制器电连接所述调整设备，所述控制器用于根据落线桶的尺寸调整两所述第二滑轮之间的间隔距离，以使调整后的两所述第二滑轮插入落线桶，将两所述第二滑轮贴合位于落线桶内盘绕的线缆。

优选的，所述调整设备包括固定架和两电控滑座，所述固定架设置于所述架体，所述固定架面向所述转动机构的一侧设置横向的轨道，两所述电控滑座分别滑动连接所述轨道，其中一所述电控滑座连接其中一所述竖柱远离两所述第二滑轮的一端，另一所述电控滑座连接另一所述竖柱远离两所述第二滑轮的一端；控制器电连接两所述电控滑座，所述控制器用于控制两所述电控滑座沿所述轨道滑动，调整两所述竖柱之间的间隔距离。

优选的，所述用于线缆收纳的机械臂还包括底座和万向轮组，所述第一臂体、所述第二臂体和所述转动机构均设置于所述底座的其中一侧，所述万向轮组设置于所述底座背离所述第一臂体和所述第二臂体的一侧。

优选的，控制器用于根据落线桶图像确定尺寸数据，尺寸数据包括落线桶内设置的圆柱的半径和落线桶的内径；

根据如下方式确定转动机构的实时转速：

其中，v为引线机构引线的速度；R

为了避免落线桶内绕线过快导致引线机构的速度无法匹配，所以n要同时满足以下条件：

所以，n在绕线后期要满足：

在绕线初期，线缆缠绕在落线桶内的圆柱上，随着绕线时间的延长，绕线厚度会变大，最终绕线会接近落线桶的内壁，因此，在转动机构的转速不变的情况下，绕线初期绕线一周的绕线长度小，绕线后期绕线一周的绕线长度变大，从而会导致在绕线初期引线长度和盘线长度的差值大于最小线缆长度，而大于最小线缆长度会导致引线机构和转动机构之间的预留线缆太长，所以，在计算到

其中，Δn为转速增量，Δn＞0；A

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

第一臂体将落线桶移入转动机构，第二臂体将外部线缆引入落线桶，最后配合转动机构驱动落线桶转动，从而将外部线缆直接在落线桶内盘绕成圈，实现对线缆盘绕和封装的智能化生产，有效的提高了工作效率，并保证绕线过程的精度，极大的方便后续的运输和销售。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明用于线缆收纳的机械臂一实施例的结构示意图；

图2为图1俯视的结构示意图；

图3为图1中A处放大后的结构示意图；

图4为图1中B处放大后的结构示意图。

附图标号说明：

1-第一臂体；11-连接座；12-第一伺服电机；

2-第二臂体；21-第二升降器；22-架体；23-摄像器；

3-转动机构；31-第二伺服电机；32-连接块；

4-支撑机构；41-连接柱；42-支撑板；43-连接环；44-限位块；45-第一升降器；46-容纳槽；

5-限位机构；51-固定板；52-安装座；53-限位环；54-连接杆；55-第三升降器；

6-导向机构；61-竖柱；62-第二滑轮；

7-引线机构；71-连接架；72-第三伺服电机；73-第一滑轮；

8-调整设备；81-固定架；82-电控滑座；83-轨道；

9-底座；91-万向轮组；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出用于线缆收纳的机械臂。

如图1至图4所示的一种用于线缆收纳的机械臂，包括第一臂体1、第二臂体2、转动机构3和控制器，第一臂体1和第二臂体2间隔设置，第一臂体1和第二臂体2之间设置作业空间，转动机构3设置于作业空间内；控制器分别电连接第一臂体1、第二臂体2和转动机构3，控制器用于控制第一臂体1将桶口向上的落线桶移动至转动机构3上方位置，以使转动机构3驱动落线桶转动；控制器还用于控制第二臂体2将线缆引入落线桶，以使线缆引入落线桶的部位位于所述第二臂体和落线桶的桶底之间；控制器还用于控制转动机构3驱动落线桶转动，第二臂体2配合转动机构3，以使线缆由落线桶的桶底向落线桶的桶口方向依次盘绕成圈。

第一臂体1将落线桶移入转动机构3，第二臂体2将外部线缆引入落线桶，最后配合转动机构3驱动落线桶转动，实现对线缆盘绕和封装的智能化生产，有效的提高了工作效率，并保证绕线过程的精度，极大的方便后续的运输和销售。

具体的，落线桶内设置竖向的圆柱，圆柱外侧围绕设置柱状的桶壁，桶壁的轴线和圆柱的轴线重合，且桶壁与圆柱之间形成容纳线缆的空间，落线桶的顶侧为桶口，落线桶远离桶口的一端为桶底，且桶底为封闭端。

第一臂体1包括连接座11、第一伺服电机12和支撑机构4，第一伺服电机12设置于连接座11，第一伺服电机12的输出端驱动连接支撑机构4，控制器电连接第一伺服电机12，控制器用于控制第一伺服电机12驱动支撑机构4水平转动，以使支撑机构4将落线桶移动至转动机构3上方位置。支撑机构4未装载落线桶时，支撑机构4位于作业空间外侧；落线桶通过工作人员放置于支撑机构4上。

支撑机构4包括连接柱41、支撑板42和连接环43，连接环43的轴向竖向设置，连接柱41的其中一端连接连接环43的外壁面，第一伺服电机12的输出端驱动连接连接柱41远离连接环43的一端，第一伺服电机12用于驱动连接柱41水平转动，以使连接柱41带动连接环43水平转动；支撑板42设置于连接环43的顶侧，连接环43用于支撑支撑板42，以使支撑板42背离连接环43的一侧放置落线桶；连接环43设置支撑板42的一侧设置至少两限位块44，各限位块44沿连接环43的周向依次间隔设置，各限位环53围绕支撑板42设置；控制器用于控制第一伺服电机12依次驱动连接柱41和连接环43，以使连接环43带动支撑板42，将落线桶移入转动机构3上方位置。图1为支撑机构4已经将落线桶从初始位置送入转动机构3上方位置；用于线缆收纳的机械臂处于初始位置时，第一伺服电机12未通过连接柱41将落线桶放置于支撑板42上，这时用户将落线桶放置于支撑板42顶侧，连接环43支撑于支撑板42底部(该状态未在图1中示出)，且各限位块44环绕支撑板42，以使连接环43配合各限位板44半包裹支撑板42，确保用于线缆收纳的机械臂从初始状态进入图1状态时，支撑板42和连接环43保持相对固定状态，避免连接环43带动支撑板42转动时，因为离心力导致支撑板42掉落。

具体的，支撑板42为圆板。

具体的，支撑板42背离连接环43的一侧设置摩擦层，摩擦层的设置可以避免落线桶和支撑板42之间打滑。

具体的，连接环43设置三限位块42。

具体的，第一伺服电机12背离连接座11的一侧还设置限位机构5，限位机构5包括固定板51、安装座52、限位环53、连接杆54和第三升降器55，安装座52设置于第一伺服电机12背离连接座11的一侧，固定板51位于第一伺服电机12背离转动机构3的一侧，固定板51的其中一端连接安装座52，固定板51的另一端连接连接座11；第三升降器55设置于安装座52背离第一伺服电机12的一侧，第三升降器55的输出端背离安装座52设置；连接杆54水平设置，第三升降器55的输出端连接连接杆54其中一端，连接杆54远离第三升降器55的一端连接限位环53，限位环53和连接环43同轴设置；控制器电连接第三升降器55，控制器用于在转动机构3驱动落线桶转动时，控制第三升降器55驱动限位环53下降，以使限位环53环绕落线桶外周。限位环53的设置可以在绕线时阻挡落线桶从支撑板42上落下，同时，装卸落线桶时第三升降器55驱动限位环53上升，可以保证落线桶的正常装卸。

具体的，限位环53的内壁面开设限位槽(图中未示出)，限位槽沿限位环53的内周延伸，限位槽内设置若干滚珠(图中未示出)。各滚珠配合限位槽可以避免落线桶和限位环53内壁面之间的摩擦影响，确保落线桶的正常转动。

连接座11背离第一伺服电机12的一侧设置第一升降器45，第一升降器45的输出端连接连接座11；转动机构3包括第二伺服电机31和连接块32，第二伺服电机31的输出端连接连接块32，第二伺服电机31位于第一升降器45和第二臂体2之间；支撑板42面向连接环43的一侧开设容纳槽46；控制器电连接第一升降器45，控制器用于在第一伺服电机12驱动支撑板42水平转动至连接块32背离第二伺服电机31的一侧时，再控制第一升降器45驱动连接座11下降，带动支撑板42和连接环43下降，以使容纳槽46套设于连接块32的顶侧，然后连接环43继续下降，将支撑板42和连接环43分离；控制器还用于控制第二伺服电机31驱动连接块32转动，以使连接块32通过支撑板42带动落线桶转动。第一升降器45竖向驱动连接环43，以使连接块32插入容纳槽46，将支撑板42和连接环43分离，以使连接块32驱动支撑板42转动。

第二臂体2包括第二升降器21、架体22、导向机构6和引线机构7，第二升降器21的输出端连接架体22，架体22分别连接导向机构6和引线机构7，引线机构7用于将外部线缆引入落线桶，以使导向机构6驱动进入落线桶的线缆盘绕设置；控制器分别电连接第二升降器21和引线机构7，控制器用于控制第二升降器21驱动架体22沿竖向下降，将导向机构6插入落线桶内，以使落线桶转动时，线缆通过导向机构6在落线桶内盘绕；控制器还用于在落线桶转动绕线时，控制第二升降器21驱动导向机构6远离落线桶，以使导向机构6调整自身和落线桶桶底的间隙。

具体的，架体22还设置摄像器23，摄像器23电连接控制器，摄像器23用于获取转动机构3上方位置的落线桶图像并发送至控制器；控制器用于根据落线桶图像确定尺寸数据，根据尺寸数据和数据库确定转动机构3的实时转速。引线机构7需要配合放线设备，因此引线机构7的转动速度为恒定，因为只调整转动机构3的转速。

具体的，控制器用于根据落线桶图像确定尺寸数据，尺寸数据包括落线桶内设置的圆柱的半径和落线桶的内径；

根据如下方式确定转动机构的实时转速：

其中，v为引线机构引线的速度；R

为了避免落线桶内绕线过快导致引线机构的速度无法匹配，所以n要同时满足以下条件：

由于：R

所以，n在绕线后期要满足：

在绕线初期，线缆缠绕在落线桶内的圆柱上，随着绕线时间的延长，绕线厚度会变大，最终绕线会接近落线桶的内壁，因此，在转动机构的转速不变的情况下，绕线初期绕线一周的绕线长度小，绕线后期绕线一周的绕线长度变大，从而会导致在绕线初期引线长度和盘线长度的差值大于最小线缆长度，而大于最小线缆长度会导致引线机构和转动机构之间的预留线缆太长，所以，在计算到

其中，Δn为转速增量，Δn＞0；A

容易理解，落线桶的尺寸越大，转动机构允许的实时转动速度越慢。

具体的，控制器还用于判断引线长度和盘线长度的差值是否大于最大线缆长度；当差值小于最大线缆长度时，转动机构3和引线机构7均继续作业；当差值大于或等于最大线缆长度时，控制转动机构3的转速加速预设速度，即增大A

具体的，根据转动机构3的实际转速(圈数/每分钟)和作业时间，确定预估盘线长度。

引线机构7包括连接架71、第三伺服电机72和两第一滑轮73，两第一滑轮73均转动设置于连接架71，两第一滑轮73的轴向均水平设置，两第一滑轮73沿轴向平行间隔设置，两第一滑轮73之间形成走线间隙，走线间隙用于供外部线缆通过，以使两第一滑轮73夹持外部线缆；第三伺服电机72的输出端驱动连接其中一第一滑轮73，第三伺服电机72用于驱动自身连接的第一滑轮73转动；控制器电连接第三伺服电机72，控制器用于在落线桶转动时，控制第三伺服电机72驱动第一滑轮73转动，将外部线缆送入落线桶。第三伺服电机72驱动第一滑轮73转动，可以精确控制进入落线桶的线缆长度，避免绕线过程中对线缆造成损坏。

导向机构6包括调整设备8、两竖柱61和两第二滑轮62，调整设备8设置于架体22，调整设备8设置分别驱动连接两竖柱61的其中一端，调整设备8用于驱动两竖柱61移动，以调整两竖柱61之间的间隔距离；两竖柱61平行间隔设置，其中一竖柱61远离调整设备8的一端转动连接其中一第二滑轮62，另一竖柱61远离调整设备8的一端转动连接另一第二滑轮62；两第二滑轮62的轴向水平设置，两第二滑轮62沿轴向平行间隔设置，第二滑轮62的轴向沿第一臂体1向第二臂体2方向延伸；控制器电连接调整设备8，控制器用于根据落线桶的尺寸调整两第二滑轮62之间的间隔距离，以使调整后的两第二滑轮62插入落线桶，将两第二滑轮62贴合位于落线桶内盘绕的线缆。第一臂体1将落线桶移动至转动机构3上方位置后，第二升降器控制架体22驱动两竖柱61带动自身连接的第二滑轮62，从桶口插入圆柱和桶壁之间，以使两第二滑轮62将引线机构7引入的线缆，夹持于两第二滑轮62和桶底之间，确保线缆始终于桶底和两第二滑轮62之间盘绕，这样可以起到限制盘绕位置的功能，有效的保证盘绕效果，避免线缆凌乱。

具体的，两第二滑轮62同轴设置。

具体的，控制器用于根据第三伺服电机72的转速控制第二升降器21，以使两第二滑轮62贴合位于落线桶内盘绕的线缆。

调整设备8包括固定架81和两电控滑座82，固定架81设置于架体22，固定架81面向转动机构3的一侧设置横向的轨道83，两电控滑座82分别滑动连接轨道83，其中一电控滑座82连接其中一竖柱61远离两第二滑轮62的一端，另一电控滑座82连接另一竖柱61远离两第二滑轮62的一端；控制器电连接两电控滑座82，控制器用于控制两电控滑座82沿轨道83滑动，调整两竖柱61之间的间隔距离。

具体的，控制器用于根据尺寸数据控制两电控滑座82，当尺寸数据较大时，两电控滑座82远离；当尺寸数据较小时，两电控滑座82靠近，以使两第二滑轮62插入圆柱和桶壁之间。

用于线缆收纳的机械臂还包括底座9和万向轮组91，第一臂体1、第二臂体2和转动机构3均设置于底座9的其中一侧，万向轮组91设置于底座9背离第一臂体1和第二臂体2的一侧。底座9和万向轮组91的设置可以方便第一臂体1和第二臂体2的移动，有效的提高了作业效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。