[发明专利]有线控制机器人用线缆收放装置及线缆收放方法

说明书

本发明公开了一种有线控制机器人用线缆收放装置，包括同步带传动机构、线缆卷取机构、排线机构和线缆收放电机，同步带传动机构包括主驱动同步带轮、卷筒驱动同步带轮、丝杠驱动同步带轮、卷筒驱动同步带和丝杠驱动同步带；线缆卷取机构包括卷筒、第一卷筒支架和第二卷筒支架、第一卷筒轴承、卷筒驱动轴、卷筒驱动轮、第二卷筒轴承、卷筒支撑轴和卷筒随动轮；排线机构包括双向丝杠、第一丝杠支架、第二丝杠支架、第一丝杠轴承、第二丝杠轴承、丝杠滑块、光轴和导线块；本发明还公开了一种有线控制机器人用线缆收放装置的线缆收放方法。本发明线缆收放有序，松紧合适，稳定性及有效性好，减少了线缆出现缠绕、断裂的问题，实用性强，便于推广使用。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种有线控制机器人用线缆收放装置及线缆收放方法。

背景技术

电源是保证机器人工作的动力源，而通信系统是保证移动机器人与控制台之间信息的双向传输，使得操作人员能够获得现场和机器人自身状态和动作信息，从而有效对机器人监控与遥操作。机器人供电方式有外部电源供电和电池供电两种，外部电源供电需要外接电源线，电池供电的续航能力较差；机器人通讯方式有无线通讯与有线通讯两种，无线通讯的无线模块体积小、使用方便，但是数据传输的误码率较高，易受电磁干扰，传输有滞后现象。在矿井下、防空洞等巷道环境中，通讯距离短，在电磁干扰严重的场所也无法使用。而在使用外部电源供电和有线通讯时，电源线和通讯线这些线缆的稳定可靠收放是保证机器人有线控制和完成探测任务的必要条件。有线控制机器人要越过各类障碍，线缆很有可能受到划伤或发生缠绕而影响机器人的移动性能，这就对有线控制机器人及其线缆收放方式提出了要求。目前，对于有线控制机器人的线缆收放，一般有拖缆和放缆两种方式。拖缆方式是指线缆一端连接在机器人上，储缆装置如线缆绞盘放置在控制端，机器人前进过程中拖动线缆使其释放达到延长供电距离和通讯距离的目的；放缆方式是指线缆的储缆装置安装在机器人上，随着机器人移动主动或被动地释放线缆延长供电距离和通讯距离。采用拖缆方式时，随着机器人移动与线缆的延长，线缆与地面的摩擦阻力逐渐增大，且在复杂的地形环境下线缆容易卡阻，造成断缆现象，因此一般在地形较为光滑的短距离通讯的情况下采用。采用放缆方式能够减少断缆的情况发生，但是，现有技术中的放缆多采用被动放缆，例如李允旺的博士学位论文《矿井救灾机器人行走机构研究》一文中给出的放缆装置，由光纤绞盘和支架构成，采用被动放缆的方式，仅有线缆卷曲机构，没有动力源和排线机构，放缆基本能够较好的实现，但是，收揽采用手动的方式，当放缆较长时，很难实现很好的收揽，这样也就影响了下次放缆；为此，需要考虑主动放缆的方式，以实现机器人稳定可靠地放缆和收揽，而采用主动放缆时，还需要考虑控制的问题，以达到最好的控制稳定性及有效性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种有线控制机器人用线缆收放装置，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，使用操作简单，线缆收放有序，松紧合适，稳定性及有效性好，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种有线控制机器人用线缆收放装置，其特征在于：包括线缆收放电机和与线缆收放电机的输出轴连接的同步带传动机构，以及与同步带传动机构均连接的线缆卷取机构和排线机构；

所述同步带传动机构包括主驱动同步带轮、卷筒驱动同步带轮和丝杠驱动同步带轮，所述主驱动同步带轮和卷筒驱动同步带轮上跨接有卷筒驱动同步带，所述卷筒驱动同步带轮和丝杠驱动同步带轮上跨接有丝杠驱动同步带，所述主驱动同步带轮固定连接在线缆收放电机的输出轴上；

所述线缆卷取机构包括卷筒以及间隔设置的第一卷筒支架和第二卷筒支架，所述第一卷筒支架上设置有第一卷筒轴承，所述第一卷筒轴承上安装有卷筒驱动轴，所述卷筒驱动同步带轮固定连接在卷筒驱动轴上，所述卷筒驱动轴上固定连接有卷筒驱动轮，所述卷筒与卷筒驱动轮固定连接；所述第二卷筒支架上安装有卷筒支撑轴，所述卷筒支撑轴上安装有第二卷筒轴承，所述第二卷筒轴承上安装有卷筒随动轮，所述卷筒与卷筒随动轮固定连接；