机器人行走地轨

技术领域

本发明涉及行走地轨领域，更具体地说是一种机器人行走地轨。

背景技术

目前的机器人行走地轨由于使用的直线导轨和齿轮齿条属于精密零件，本身造价高，如果运行在如水泥生产等恶劣环境中，会使防护变得困难，设备上所使用滚珠直线导轨会由于粉尘的侵入加快磨损导致寿命变短而损坏，而齿轮齿条则会因为粉尘黏附结块，造成卡死等现象。

此外，由于机器人一般重量比较大，机器人在高速移动过程中会产生很大的惯性，如果仅使用电机本身的抱闸刹车，不仅不可靠，而且电机容易损坏。

因此，有必要提出一种机器人行走地轨，以解决现有机器人行走地轨存在的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机器人行走地轨。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出一种机器人行走地轨，包括轨道机构，活动机构，驱动机构和刹车机构；所述轨道机构设置于地面；所述活动机构包括活动板和若干个滚动组件，所述滚动组件设置于所述活动板的下方，并设置于所述轨道机构上，所述滚动组件相对所述轨道机构滚动，以使所述活动板相对所述轨道机构活动；所述驱动机构的驱动端连接所述滚动组件，以驱动所述活动板沿所述轨道机构活动；所述刹车机构包括刹车驱动件、刹车连杆、刹车螺杆、连接件、安装座和抱爪，所述安装座设置上下贯通的内螺孔，所述螺杆螺纹连接于所述安装座的内螺孔内，所述刹车驱动件的驱动端连接所述刹车连杆的第一端，所述刹车连杆的第二端与所述螺杆的顶端固接，所述螺杆的底端连接所述抱爪，所述抱爪正对所述轨道机构，所述刹车驱动件的驱动端伸缩带动所述刹车连杆转动，驱动螺杆相对所述安装座沿轴向上下运动，以使所述抱爪抱紧或远离所述轨道机构。

进一步地，所述轨道机构包括导轨固定板，钢轨和压块，导轨固定板固设于地面，两个所述钢轨相向设置于导轨固定板上，所述压块将所述钢轨压紧固接于所述导轨固定板以构成轨道机构，所述抱爪正对于所述钢轨设置。

进一步地，所述刹车机构还包括推力球轴承；所述推力球轴承固设于所述安装座的上表面，所述刹车连杆的第二端连接于所述推力球轴承的内圈，所述推力球轴承用于限制所述刹车连杆在轴向的自由度。

进一步地，所述刹车机构还包括销轴连接件，所述销轴连接件一端连接所述螺杆的底端，另一端连接所述抱爪。

进一步地，至少包括两个所述刹车机构，两个所述刹车机构分别正对两条所述钢轨设置于活动板的两侧，以使两个所述抱爪对应抱紧或远离两个不同的所述钢轨。

进一步地，所述滚动组件包括滚轮、中间轴、滚动轴承和轴承安装板，所述中间轴的两端分别连接有所述滚动轴承和滚轮，且所述中间轴的一端穿出所述滚动轴承或滚轮，所述滚动轴承设置于轴承安装板下表面，所述轴承安装板设置于所述活动板的下方，所述滚轮设置于所述钢轨，以将所述滚动组件设置于所述活动板的下方的钢轨上。

进一步地，所述活动机构包括至少两个所述滚动组件，至少一个所述滚动组件的滚轮为橡胶轮。

进一步地，所述驱动机构包括驱动电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮和传动链条，所述驱动电机的转轴传动连接所述第一传动齿轮，所述第二传动齿轮连接于所述中间轴穿出所述滚动轴承的一端，所述传动链条同时啮合连接所述第一传动齿轮和第二传动齿轮，以通过第一传动齿轮转动带动所述第二传动齿轮转动。

进一步地，还包括弹性补偿机构，所述弹性补偿机构包括压板、第一导向轴、调节螺钉、弹性件、第二导向轴和限位托；所述第一导向轴的顶端连接所述压板，底端穿过所述活动板并连接所述轴承安装板，所述弹性件设置于所述第一导向轴的外围，且两端分别止抵于所述压板的下表面和轴承安装板的上表面；所述调节螺钉向下穿出所述压板与所述活动板螺纹可调连接；所述轴承安装板开设有上下贯通的导向孔，所述第二导向轴的第一端连接于所述活动板下表面，所述第二导向轴的第二端穿出所述导向孔连接有限位托，所述限位托的横向尺寸大于所述导向孔的直径。

进一步地，还包括拖链机构，所述拖链机构包括拖链槽，拖链安装板和拖链，所述拖链槽的开口朝上设置于所述导轨固定板上，所述拖链设置于所述拖链槽内，所述拖链安装板一端连接所述拖链，另一端连接所述活动板。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种机器人行走地轨，活动板上安装有机器人，通过驱动机构驱动滚动组件在轨道机构上滚动，以使活动板沿所述轨道机构自由活动，能够适应不同的地形条件，同时，保证机器人高速移动时保持稳定；另外，同时设置刹车驱动件驱动螺杆上下活动，以使得螺杆末端的抱爪抱紧所述轨道机构，实现机器人行走地轨的稳定刹车，本方案利用螺杆在其螺纹升角小于摩擦角时的自锁特性，刹车机构具有极高的可靠性和安全性，刹车时刹车反作用力作用于螺杆的螺纹上，不仅结构紧凑稳定，而且设备制造成本低，有利于提高产品竞争力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的侧视图；

图3为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的俯视图；

图4为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的刹车机构的局部放大图；

图5为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的刹车机构和弹性补偿机构的结构剖视图；

图6为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的活动机构的结构剖视图；

图7为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的驱动机构的结构示意图；

图8为本发明的一种机器人行走地轨具体实施例的装有机器人的结构示意图。

附图说明：

100、机器人；10、轨道机构；11、导轨固定板；13、钢轨；12、压块；20、刹车机构；21、刹车驱动件；22、刹车连杆；23、推力球轴承；24、安装座；25、刹车螺杆；26、连接件；27、抱爪；30、活动机构；31、活动板；32、滚动组件；321、轴承安装板；322、滚轮；323、中间轴；40、驱动机构；41、驱动电机；42、电机安装板；43、传动链条；44、第一传动齿轮；45、第二传动齿轮；50、拖链机构；51、拖链；52、拖链槽；60、弹性补偿机构；61、压板；64、第一导向轴；62、调节螺钉；63、弹性件；65、第二导向轴；66、限位托。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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应理解为必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

参考图1-8，本发明提出一种机器人行走地轨，包括轨道机构10，活动机构30，驱动机构40和刹车机构20，驱动机构40用于驱动活动机构30相对轨道机构10活动，以适应不同的地形条件，并保证机器人100高速移动时保持稳定；在活动机构30需要刹车时，通过刹车机构20抱轨进行刹车以抵抗机器人100在高速移动时的惯性力。

在一可选实施例中，在活动机构30上还设置有行程开关，行程开关用于地轨回原点、定点停车、极限位等的感应触发。

在本实施例中，轨道机构10设置于地面，用于设置活动机构30、驱动机构40和刹车机构20。参考图1和3，在本实施例中，轨道机构10包括导轨固定板11，钢轨13和压块12，导轨固定板11固设于地基，提供基础的支撑平面，两个钢轨13相向设置于导轨固定板11上，压块12将钢轨13压紧固接于导轨固定板11以构成导轨，刹车机构20的抱爪27正对于钢轨13设置，活动机构30在驱动机构40的驱动下，沿着轨道机构10进行活动，以带动安装于活动机构30上的机器人100对应沿轨道机构10进行活动。

在本实施例中，活动机构30包括活动板31和若干个滚动组件32，滚动组件32设置于活动板31的下方，并设置于轨道机构10，滚动组件32相对轨道机构10滚动，以使活动板31相对轨道机构10活动。具体的，驱动机构40的驱动端连接滚动组件32，以驱动活动板31沿轨道机构10活动，驱动机构40驱动滚动组件32滚动，以带到设置于滚动组件32上的活动板31沿轨道机构10的活动。进一步的，通过设置多个滚动组件32可以分散活动机构30在轨道机构10上的下压力，避免应力集中，同时设置多个滚动组件32还可以提高活动板31的滚动稳定性，即使活动板31上设置重量较大的机器人100，也可以驱动机器人100稳定活动。

参考图5和6，在本实施例中，滚动组件32包括滚轮322、中间轴323、滚动轴承和轴承安装板321，中间轴323的两端分别连接有滚动轴承和滚轮322，且中间轴323的一端穿出滚动轴承或滚轮322，滚动轴承设置于轴承安装板321下表面，轴承安装板321设置于活动板31的下方，滚轮322设置于钢轨13上，以将滚动组件32设置于活动板31下方的钢轨13上，滚轮322与钢轨13直接接触，滚轮322滚动时与钢轨13产生滚动摩擦，以驱动活动板31前进。

在一可选实施例中，活动机构30包括至少两个滚动组件32，至少一个滚动组件32的滚轮322为橡胶轮，其他滚动组件32的滚轮322为钢轮，钢轮用于承受设备整体重量，橡胶轮主要用于增大活动机构30与钢轨13的摩擦力避免打滑，在驱动电机41启动/制动时使活动机构30快速移动/停下。参考图2，在本实施例中，活动机构30包括4个滚动组件32，其中一个滚动机构的滚轮322为橡胶轮，其他滚动组件32的滚轮322为钢轮。

参考图6和7，在本实施例中，驱动机构40包括驱动电机41、第一传动齿轮44、第二传动齿轮45和传动链条43，驱动电机41的转轴传动连接第一传动齿轮44，第二传动齿轮45连接于中间轴323穿出滚动轴承的一端，传动链条43同时啮合连接第一传动齿轮44和第二传动齿轮45，以通过第一传动齿轮44转动带动第二传动齿轮45转动，本方案以驱动电机41为驱动，通过第一传动齿轮44、传动链条43和第二传动齿轮45啮合传动，带动滚动组件32的中间轴323转动，最终驱动滚轮322在钢轨13上前后移动。在本实施例中，驱动电机41中集成有减速机。进一步的，在活动板31设置电机安装板42，驱动电机41设置与电机安装板42上。

如图7所示，应该了解的是，安装于滚动组件32上的第二传动齿轮45可以通过传动链条43连接第一传动齿轮44，并由第一传动齿轮44直接驱动；另外，安装于不同滚动组件32上的第二传动齿轮45之间，还可以通过另外的链条连接组成同步轮组，此时，第一传动齿轮44只需要通过传动链条43驱动同步轮组其中一个第二传动齿轮45，即可以间接驱动同步轮组中所有的第二传动齿轮45同步转动；另外，在设置多个滚动组件32的情况下，可以根据需要组合成多个同步轮组，并由第一传动齿轮44通过相应数量的传动链条43驱动不同的同步轮组转动。

进一步地，应该了解的是，本发明不限于本实施例中通过3组链条传动，本发明实际使用时可以根据实际第二传动齿轮45的数量和位置进行设置，以保证最优的传动效果。

参考图4和5，在本实施例中，刹车机构20包括刹车驱动件21、刹车连杆22、刹车螺杆25、连接件26、安装座24和抱爪27，安装座24设置上下贯通的内螺孔，螺杆螺纹连接于安装座24的内螺孔内，刹车驱动件21的驱动端连接刹车连杆22的第一端，刹车连杆22的第二端与螺杆的顶端固接，螺杆的底端连接抱爪27，抱爪27正对轨道机构10的钢轨13，刹车驱动件21的驱动端伸缩带动刹车连杆22转动，驱动螺杆相对安装座24沿轴向上下运动，以使抱爪27抱紧或远离轨道机构10。具体的，刹车机构20用于在需要停车时，通过抱爪27将钢轨13牢牢抓住，以抵抗机器人100在高速搬运活动过程中的惯性，以免造成溜车等危险，本方案利用刹车驱动件21的伸缩轴伸出/收缩带动刹车连杆22转动，进而带动螺杆转动沿轴向活动。

在本实施例中，刹车驱动件21为驱动气缸，驱动气缸的伸缩轴连接刹车连杆22；安装座24的内螺孔与螺杆设置有相应规格的梯形螺纹，以使得螺杆末端的抱爪27抱紧轨道机构10，实现机器人行走地轨的稳定刹车，本方案利用螺杆在其螺纹升角小于摩擦角时的自锁特性，刹车机构20具有极高的可靠性和安全性，刹车时刹车反作用力作用于螺杆的螺纹上，不仅结构紧凑稳定，而且设备制造成本低，有利于提高产品竞争力。

参考图5，在本实施例中，刹车机构20还包括销轴连接件26，销轴连接件26一端连接螺杆的底端，另一端连接抱爪27。在本实施例中，销轴连接件26可以为销钉。

参考图4和5，在本实施例中，刹车机构20还包括推力球轴承23；推力球轴承23固设于安装座24的上表面，刹车连杆22的第二端连接于推力球轴承23的内圈，推力球轴承23用于限制刹车连杆22在轴向的自由度。其中，刹车连杆22被其两端的推力球轴承23和安装座24限制住了上下的自由度，且螺杆通过销轴连接件26与抱爪27连接限制了横向旋转方向的自由度，如果刹车连杆22转动，则只能是螺杆沿轴向上下运动，从而拉紧或松开抱爪27与钢轨13的连接，刹车机构20利用螺纹升角小于摩擦角时的自锁特性，具有极高的可靠性和安全性，因受力在螺纹上，也不需要很大的驱动气缸，结构紧凑，性价比高。

在一可选实施例中，至少包括两个刹车机构20，两个刹车机构20分别正对两条钢轨13设置于活动板31的两侧，以使两个抱爪27对应抱紧或远离两个不同的钢轨13。参考图1和3，在本实施例中，通过在活动板31上设置4个刹车机构20，每条钢轨13前后分别设置两个刹车机构20相互配合进行刹车，保证刹车稳定可靠。应该了解的是，本方案不对刹车机构20的数量进行限制，刹车机构20的数量和设置位置可以根据实际需要进行确定。

参考图1和5，在一可选实施例中，本发明一种机器人行走地轨还包括弹性补偿机构60，弹性补偿机构60包括压板61、第一导向轴64、调节螺钉62、弹性件63、第二导向轴65和限位托66；第一导向轴64的顶端连接压板61，底端穿过活动板31并连接轴承安装板321，弹性件63设置于第一导向轴64的外围，且两端分别止抵于压板61的下表面和轴承安装板321的上表面；调节螺钉62向下穿出压板61与活动板31螺纹可调连接；轴承安装板321开设有上下贯通的导向孔，第二导向轴65的第一端连接于活动板31下表面，第二导向轴65的第二端穿出导向孔连接有限位托66，限位托66的横向尺寸大于导向孔的直径。具体的，弹性件63为重载弹簧、弹性条或弹性柱。

具体的，弹性补偿机构60主要安装在带橡胶轮的滚动组件32上，因为橡胶轮本身特性，其具有很大的弹性，导致橡胶轮容易与钢轨13表面接触不良，本方案通过调整调节螺丝，让压板61下行压缩弹性件63，增大橡胶轮与钢轨13的接触力，达到增大接触面积的目的；另外，对于很长的钢轨13通常是多段拼接而成，不仅制造和安装会出现平面度误差，而弹性补偿机构60可以很好抵消这个误差，因此也可以根据实际情况将弹性补偿机构60安装在带钢轮的滚动组件32上，本实施例中，没有将弹性补偿机构60装在带钢轮的滚动组件32上，是因为钢轮数量少(只有3对)，同时钢轨13不长，实际使用中也没有出现接触不良的问题。

参考图1和3，在一可选实施例中，本发明一种机器人行走地轨还包括拖链机构50，拖链机构50包括拖链槽，拖链51安装板和拖链51，拖链槽的开口朝上设置于导轨固定板11上，拖链51设置于拖链槽内，拖链51安装板一端连接拖链51，另一端连接活动板31，由于拖链51可以弯曲且耐磨，便于驱动电机41和机器人100等电缆走线。

具体的，例如在水泥生产环境中，因为空气中会有大量的粉尘，这些粉尘会飘落和堆积到设备上，一遇到潮湿的天气，水泥会结块，影响设备的正常运行，而本方案的机器人行走地轨可以在上述相对恶劣的环境条件长期正常运行。

本发明提供的一种机器人行走地轨，活动板31上安装有机器人100，通过驱动机构40驱动滚动组件32在轨道机构10上滚动，以使活动板31沿轨道机构10自由活动，能够适应不同的地形条件，同时，保证机器人100高速移动时保持稳定；另外，同时设置刹车驱动件21驱动螺杆上下活动，以使得螺杆末端的抱爪27抱紧轨道机构10，实现机器人行走地轨的稳定刹车，本方案利用螺杆在其螺纹升角小于摩擦角时的自锁特性，刹车机构20具有极高的可靠性和安全性，刹车时刹车反作用力作用于螺杆的螺纹上，不仅结构紧凑稳定，而且设备制造成本低，有利于提高产品竞争力。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。