[发明专利]基于模块化设计的单自由度机器人云台升降臂

说明书

本发明公开了基于模块化设计的单自由度机器人云台升降臂，云台升降臂为单电机驱动的机械臂，包括底座、下端升降臂、运动关节、上端升降臂、云台关节座，云台关节座用于放置云台，底座固定在底板上；所述下端升降臂和上端升降臂通过运动关节连接；所述底座包括左固定座、第一轴承、右固定座以及驱动部分的电机；所述左固定座和右固定座底部分别设有螺纹孔，用于实现与底板的连接；所述左固定座与右固定座上均设有圆弧形轨道，与下端升降臂配合，实现对机械臂的极限位置限位。本发明整体的对称式机械臂布置方案与关节齿轮传动设计，保证云台升降稳定；可方便增减两臂之间的连接杆数目，调节刚度与质量，扩大适用性。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，尤其是涉及基于模块化设计的单自由度机器人云台升降臂。

背景技术

随着巡检机器人技术的不断发展，机器人云台的固定方式由最初的固定式云台支撑架开始逐步向可垂直自由活动的可升降模式发展。相较于固定式云台支撑架，采用升降式机械臂能够有效增大云台相机的工作范围，使得巡检机器人可通过机械臂升降云台来检测不同高度的设备工作状态，如变电站中配电柜上各装置的开关状态、园区中不同高度仪器设备的安全检查等。

目前，巡检机器人的云台大多采用的是固定式支架，如专利号CN206598277U，其云台的工作范围仅限于某一固定的高度，具有一定局限性。为了便于实现云台在垂直方向上移动，扩大其工作范围，专利号CN211729192U与CN208068248U均使用了机械臂来带动云台。其中，专利号CN211729192U中的机械臂由单电机驱动，上下两臂呈交叉式分布，这种悬臂交叉分布方式使得云台在升降过程中会产生抖动，影响结构刚度特性；而专利号CN208068248U中采用六自由度机械臂，相较前者在工作范围上具有更多的操作空间，结构性能较稳定，但其整体的控制程序较为繁琐，且成本较高。

发明内容

为克服现有技术缺点，本发明目的在于提供基于模块化设计的单自由度机器人云台升降臂，以解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于模块化设计的单自由度机器人云台升降臂，云台升降臂为单电机驱动的机械臂，包括底座、下端升降臂、运动关节、上端升降臂、云台关节座，云台关节座用于放置云台，底座固定在底板上；所述下端升降臂和上端升降臂通过运动关节连接；所述底座包括左固定座、第一轴承、右固定座以及驱动部分的电机；所述左固定座和右固定座底部分别设有螺纹孔，用于实现与底板的连接；所述左固定座与右固定座上均设有圆弧形轨道，与下端升降臂配合，实现对机械臂的极限位置限位。

优选地，所述下端升降臂通过第一轴承安装于左固定座上，起到支撑与提升刚度的作用；所述下端升降臂包括下端升降小臂和下端升降大臂；所述下端升降小臂包括：下端小臂、第一连接杆、定位轴套、下端升降臂挡圈、小臂支承轴、小臂支承轴轴套；下端小臂上设有用于配合第一连接杆的螺纹孔，所需第一连接杆数目可根据实际工况进行调整以达到调节整体结构刚度与质量的效果；所述定位轴套安装于下端小臂的两侧，与下端小臂上的安装孔同心且能够保证两下端小臂之间的距离；所述下端升降臂挡圈用于实现对底座处的左固定座的轴向定位；所述小臂支承轴与底座处的第一轴承实现连接与配合，并构成小臂处的转动副；所述小臂支承轴轴套成对安装于小臂支承轴的两侧轴肩，用于保证小臂支承轴与底座处的第一轴承的距离。