一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置及其實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置及其實現(xiàn)方法，包括：兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板；所述兩組軌道運動單元獨立旋轉(zhuǎn)；每一組軌道運動單元包括：在橋架的兩端分別固定一次轉(zhuǎn)彎運動單元，在橋架外側(cè)設置一次連接板，一次連接板的兩側(cè)板與橋架兩端分別通過一次轉(zhuǎn)軸連接；二次轉(zhuǎn)彎運動單元設置在一次連接板的中間位置；每一組軌道運動單元的一次連接板分別通過二次轉(zhuǎn)彎運動單元與二次連接板連接。本發(fā)明有益效果：軌道路徑實現(xiàn)了空間三維布置，路徑可多方向、多維度延伸，場地適應性提高，克服了機器人運行空間死角，提高了機器人利用率。
【專利說明】一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置及其實現(xiàn)方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于特種機器人領域，特別涉及一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置及其實現(xiàn)方法。

【背景技術】
[0002]在自動化物料轉(zhuǎn)運、對設備進行智能化巡回檢測運用中，軌道機器人以其快捷靈活及維護方便的特點得以充分利用。由于轉(zhuǎn)運目的地、設備布置點的物理位置限制，機器人的運行軌跡大多非直線路徑，機器人運行中會出現(xiàn)多處拐彎現(xiàn)象，機器人運動裝置必須適應拐彎需要。
[0003]當轉(zhuǎn)運目的地、設備布置點在水平方向、豎直方向均存在大幅度的物理位置差別時，如目的地存在于不同樓層不同房間，設備存在于不同場地的不同高度位置，機器人的運行軌跡就會出現(xiàn)了三維路徑。普通的轉(zhuǎn)彎裝置只適用于單一的水平拐彎或單一的豎直拐彎，無法克服三維路徑運行問題，現(xiàn)有的解決辦法有一套機器人分步完成運行、多套機器人分工完成的措施，存在著工作效率低、投入成本大的缺點。因此有必要研究一種同時適應水平拐彎及豎直拐彎的運行裝置，以保證機器人運動的連續(xù)性，提高運行效率、降低運行成本。
[0004]申請?zhí)枮?01310040511.1，名稱為“帶拐彎裝置的軌道機器人”的專利以及申請?zhí)?01210493890.5，名稱為“直角拐彎運輸車”的專利，都提出了在軌道路徑轉(zhuǎn)彎時的解決方案，但以上方案只局限在二維空間內(nèi)的研究，二維空間內(nèi)機器人只能在一個平面內(nèi)運行，不能適用于在三維空間內(nèi)運行的軌道機器人，無法解決上述問題，未能對軌道機器人的全面應用、全方位適合提出解決方案。
[0005]因此，研制一種可適應三維路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，對軌道機器人的全面運用具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置及其實現(xiàn)方法，該裝置設有兩個轉(zhuǎn)彎運動單元，能夠適應三維軌道路徑的運行。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，包括:兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板；所述兩組軌道運動單元獨立旋轉(zhuǎn)；
[0009]所述每一組軌道運動單元包括:一次轉(zhuǎn)彎運動單元、二次轉(zhuǎn)彎運動單元、橋架和一次連接板；
[0010]在所述橋架的兩端分別固定一次轉(zhuǎn)彎運動單元，在所述橋架外側(cè)設置一次連接板，所述一次連接板的兩側(cè)板與橋架兩端分別通過一次轉(zhuǎn)軸連接；所述二次轉(zhuǎn)彎運動單元設置在所述一次連接板的中間位置；所述每一組軌道運動單元的一次連接板分別通過二次轉(zhuǎn)彎運動單元與二次連接板連接。
[0011]所述一次轉(zhuǎn)彎運動單元包括:滾輪中軸、滾輪、一次軸承和一次轉(zhuǎn)軸；
[0012]所述滾輪通過滾輪中軸與橋架連接，所述一次軸承分別與一次轉(zhuǎn)軸和橋架配合，所述一次軸承的端部設有孔用擋圈一用于限位；所述一次轉(zhuǎn)軸上端部與一次連接板固定、中部設有圓柱面與一次軸承配合。
[0013]所述滾輪中軸端部由孔用擋圈一限位所述滾輪中軸的端部設有臺階用于滾輪限位，中部設有圓柱面與軸承內(nèi)圈配合，末端設有圓柱面臺階與橋接嵌合，芯部設有通孔用于與橋架固定。其中末端圓柱面與芯部通孔同軸，中部圓柱面與以上兩者的軸線平行不同軸，兩軸線的偏心距離用于調(diào)節(jié)兩套滾輪的間距。
[0014]所述一次軸承采用圓錐滾子軸承，以適用運行平臺施加的軸向力及徑向力，所述一次軸承的內(nèi)圈與一次轉(zhuǎn)軸配合，外圈與橋架配合，端部由孔用擋圈一限位。
[0015]所述一次轉(zhuǎn)軸的截面為I形，一次轉(zhuǎn)軸的上端部采用緊固件與一次連接板固定，中部設有圓柱面與一次軸承配合。
[0016]所述橋架內(nèi)面設有兩處圓柱面沉孔，用于與一次轉(zhuǎn)軸配合；橋架兩端分別設有軸承安裝孔，用于裝配一次軸承；所述橋架上分別裝配有一次軸承、孔用擋圈一、滾輪中軸和滾輪，所述橋架繞一次轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，完成滾輪轉(zhuǎn)向動作。
[0017]所述一次連接板的兩端設有臺階孔，用于與一次轉(zhuǎn)軸配合；所述一次連接板的中部設有與二次轉(zhuǎn)彎運動單元中配合的臺階孔。
[0018]所述二次轉(zhuǎn)彎運動單元包括二次轉(zhuǎn)軸、二次軸承和孔用擋圈二 ；
[0019]所述二次轉(zhuǎn)軸貫穿一次連接板和二次連接板，二次軸承的內(nèi)圈與二次轉(zhuǎn)軸配合，外圈與二次連接板配合，二次軸承端部由孔用擋圈二限位。
[0020]所述二次轉(zhuǎn)軸的截面設為I形，上端部設有螺紋，用于連接緊固件、中部設有圓柱面與二次軸承配合、底部設有臺階與一次連接板配合。
[0021]一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置的實現(xiàn)方法，包括:
[0022]轉(zhuǎn)彎裝置在直線路徑I上運行時，兩組軌道運動單元的一次連接板平行，兩組軌道運動單元的橋架與二次連接板分別平行，通過滾輪中軸調(diào)解滾輪的中心間距II，使得轉(zhuǎn)彎裝置與三維軌道的配合有足夠的預緊力；
[0023]轉(zhuǎn)彎裝置在圓弧路徑II上運行時，兩組軌道運動單元的一次連接板保持平行，兩組軌道運動單元的橋架分別繞一次轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，兩組軌道運動單元的滾輪的軸線延長線相交于圓心02，兩軸線延遲線的夾角為2x13，所述夾角關于二次連接板的中心面對稱；轉(zhuǎn)彎裝置繞圓心02轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿圓弧路徑行走；
[0024]轉(zhuǎn)彎裝置在轉(zhuǎn)彎路徑IV上運行時，一次連接板與橋架保持平行，兩組軌道運動單元分別繞二次轉(zhuǎn)軸的軸線旋轉(zhuǎn)，滾輪的中心連線相交于圓心1，兩中心連線的夾角為2x0，所述夾角關于二次連接板的中心面對稱；轉(zhuǎn)彎裝置繞圓心0工轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿轉(zhuǎn)彎路徑行走。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]1、軌道路徑實現(xiàn)了空間三維布置，路徑可多方向、多維度延伸，場地適應性提高，克服了機器人運行空間死角，提高了機器人利用率。
[0027]2、軌道路徑多角度、三維空間變化的實現(xiàn)，方便了軌道空間布置設計，不在為克服運行死角而采取的路徑繞路、迂回布置，既降低了材料成本、施工成本，也提高了運行效率。
[0028]3、轉(zhuǎn)彎機構結構簡單、標件采用率大，克服了其它轉(zhuǎn)彎設備造價高、施工精度要求，有利于維護及推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明總成圖；
[0030]圖2是本發(fā)明總成六向視圖；
[0031]圖3是本發(fā)明沿滾輪軸線的剖視圖；
[0032]圖4是本發(fā)明總成0向-圓弧路徑II運行視圖；
[0033]圖5是本發(fā)明總成向-直線路徑III運行視圖；
[0034]圖6是本發(fā)明總成8向-轉(zhuǎn)彎路徑⑶運行視圖；
[0035]圖7是本發(fā)明總成8向-直線路徑乂運行視圖。
[0036]圖示中，1.三維軌道，2.轉(zhuǎn)彎裝置，3.二次連接板，4.二次軸承，5.孔用擋圈二，6.緊固螺母，7.墊圈，8.二次轉(zhuǎn)軸，9.一次連接板，10.橋架，11.一次轉(zhuǎn)軸，12.孔用擋圈-,13.一次軸承，14.滾輪，15.滾輪中軸，

【具體實施方式】
:
[0037]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0038]如圖1所示，包括三維軌道1和轉(zhuǎn)彎裝置2，其中轉(zhuǎn)彎裝置2包括兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板3 ；兩組軌道運動單元獨立旋轉(zhuǎn)；其中轉(zhuǎn)彎裝置的二次連接板上預留機器人驅(qū)動機構及其它功能部件的安裝孔位。機器人驅(qū)動機構驅(qū)動機器人運行，進而帶動轉(zhuǎn)彎裝置2的運動。
[0039]如圖2和圖3所示，每一組軌道運動單元包括:一次轉(zhuǎn)彎運動單元、二次轉(zhuǎn)彎運動單元、橋架10和一次連接板9 ；
[0040]一次轉(zhuǎn)彎運動單元包括:滾輪中軸15、滾輪14、一次軸承13和一次轉(zhuǎn)軸11 ；二次轉(zhuǎn)彎運動單元包括二次轉(zhuǎn)軸8、二次軸承4和孔用擋圈二 5。
[0041]滾輪14的內(nèi)圈與滾輪中軸15的中部的圓柱面裝配配合，滾輪中軸15末端臺階與橋架10嵌合定位，緊固件穿過滾輪中軸15芯部通孔連接橋架10 ；滾輪中軸15中部圓柱面與芯部通孔的軸線不同軸，即滾輪14中心軸線與滾輪中軸15的芯部通孔不同軸，存在一個偏心距離，此偏心距數(shù)值根據(jù)三維軌道1的導軌寬度確定；通過調(diào)整滾輪中軸15與橋架10的相對轉(zhuǎn)動位置，可以調(diào)節(jié)兩套滾輪14的中心距離，以適應三維軌道1導軌寬度，既保證轉(zhuǎn)彎裝置2與三維軌道1配合的預緊力，又保證順暢運行。
[0042]橋架10兩端設有軸承安裝孔，用于裝配孔用擋圈一 12、一次軸承13，一次軸承內(nèi)圈13與一次轉(zhuǎn)軸11中部圓柱面外圓配合，一次轉(zhuǎn)軸11上端部與一次連接板9配合并利用緊固件固定；
[0043]一次連接板9中部設有臺階通孔，與二次轉(zhuǎn)軸8底部臺階配合，二次轉(zhuǎn)軸8中部圓柱面外圓與二次軸承4配合，二次軸承4外圈與二次連接板3軸承安裝孔配合，在二次連接板3裝配有孔用擋圈二 5，二次轉(zhuǎn)軸8 一次連接板9的軸向固定采用緊固螺母6和墊圈7固定。
[0044]三維軌道1的直線段路徑與圓弧路徑的組合可根據(jù)現(xiàn)場確定，本具體實施案例采用了三段直線路徑、兩段圓弧路徑，如圖1所示，包括直線路徑1、圓弧路徑I1、直線路徑II1、轉(zhuǎn)彎路徑IV、直線路徑V。
[0045]如圖1所示，當轉(zhuǎn)彎裝置2在直線路徑I上運行時，兩套一次轉(zhuǎn)彎運動單元的一次連接板9平行、橋架10平行側(cè)面與二次連接板3平行，使用工具將滾輪中軸15旋轉(zhuǎn)至適當位置并緊固，以調(diào)整滾輪14的中心間距至最佳值，實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎裝置2與三維軌道1的配合有足夠的預緊力，又能保證順暢運行。
[0046]如圖4所示，當轉(zhuǎn)彎裝置2前進，在圓弧路徑II上運行時狀態(tài)，兩套一次連接板9狀態(tài)保持平行，橋架10分別繞一次轉(zhuǎn)軸11的軸線轉(zhuǎn)動，滾輪14的軸線延長線相交于圓心02，兩延遲線的夾角為2x13，夾角關于二次連接板3中心面對稱；橋架10獨立轉(zhuǎn)動后，滾輪14各自實現(xiàn)與三維軌道1的緊密配合，轉(zhuǎn)彎裝置2繞圓心02轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿圓弧路徑行走。
[0047]如圖5所示，當轉(zhuǎn)彎裝置2到達直線路徑III上時，橋架10繞一次轉(zhuǎn)軸11的軸線向反方向轉(zhuǎn)動，橋架10、一次連接板9側(cè)面與二次連接板3平行，轉(zhuǎn)彎裝置2沿直線行走。
[0048]如圖6所示，當轉(zhuǎn)彎裝置2到達圓弧路徑IV，一次連接板9與橋架10保持平行，一次運動單元繞二次轉(zhuǎn)軸8的軸線旋轉(zhuǎn)，滾輪14的中心連線相交于圓心0工，兩中心連線的夾角為2x0，夾角關于二次連接板3中心面對稱；兩套一次運動單元獨立轉(zhuǎn)動后，滾輪14各自實現(xiàn)與三維軌道1的緊密配合，轉(zhuǎn)彎裝置2繞圓心0工轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿圓弧路徑行走。
[0049]如圖7所示，當轉(zhuǎn)彎裝置2到達直線路徑V上時，一次運動單元繞二次轉(zhuǎn)軸8的軸線反向旋轉(zhuǎn)，橋架10、一次連接板9側(cè)面與二次連接板3平行，轉(zhuǎn)彎裝置2沿直線行走。
[0050]至此，轉(zhuǎn)彎裝置2完成沿直線路徑1、圓弧路徑I1、直線路徑II1、圓弧路徑IV、直線路徑V運行。
[0051]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權利要求】
1.一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，包括:兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板；所述兩組軌道運動單元獨立旋轉(zhuǎn)； 所述每一組軌道運動單元包括:一次轉(zhuǎn)彎運動單元、二次轉(zhuǎn)彎運動單元、橋架和一次連接板； 在所述橋架的兩端分別固定一次轉(zhuǎn)彎運動單元，在所述橋架外側(cè)設置一次連接板，所述一次連接板的兩側(cè)板與橋架兩端分別通過一次轉(zhuǎn)軸連接；所述二次轉(zhuǎn)彎運動單元設置在所述一次連接板的中間位置；所述每一組軌道運動單元的一次連接板分別通過二次轉(zhuǎn)彎運動單元與二次連接板連接。
2.如權利要求1所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述一次轉(zhuǎn)彎運動單元包括:滾輪中軸、滾輪、一次軸承和一次轉(zhuǎn)軸； 所述滾輪通過滾輪中軸與橋架連接，所述一次軸承分別與一次轉(zhuǎn)軸和橋架配合，所述一次軸承的端部設有孔用擋圈一用于限位；所述一次轉(zhuǎn)軸上端部與一次連接板固定、中部設有圓柱面與一次軸承配合。
3.如權利要求2所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述滾輪中軸端部由孔用擋圈一限位所述滾輪中軸的端部設有臺階用于滾輪限位，中部設有圓柱面與軸承內(nèi)圈配合，末端設有圓柱面臺階與橋接嵌合，芯部設有通孔用于與橋架固定。其中末端圓柱面與芯部通孔同軸，中部圓柱面與以上兩者的軸線平行不同軸，兩軸線的偏心距離用于調(diào)節(jié)兩套滾輪的間距。
4.如權利要求2所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述一次軸承采用圓錐滾子軸承，以適用運行平臺施加的軸向力及徑向力，所述一次軸承的內(nèi)圈與一次轉(zhuǎn)軸配合，外圈與橋架配合，端部由孔用擋圈一限位。
5.如權利要求2所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述一次轉(zhuǎn)軸的截面為T形，一次轉(zhuǎn)軸的上端部采用緊固件與一次連接板固定，中部設有圓柱面與一次軸承配合。
6.如權利要求1所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述橋架內(nèi)面設有兩處圓柱面沉孔，用于與一次轉(zhuǎn)軸配合；橋架兩端分別設有軸承安裝孔，用于裝配一次軸承；所述橋架上分別裝配有一次軸承、孔用擋圈一、滾輪中軸和滾輪，所述橋架繞一次轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，完成滾輪轉(zhuǎn)向動作。
7.如權利要求1所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述一次連接板的兩端設有臺階孔，用于與一次轉(zhuǎn)軸配合；所述一次連接板的中部設有與二次轉(zhuǎn)彎運動單元中配合的臺階孔。
8.如權利要求1所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述二次轉(zhuǎn)彎運動單元包括二次轉(zhuǎn)軸、二次軸承和孔用擋圈二； 所述二次轉(zhuǎn)軸貫穿一次連接板和二次連接板，二次軸承的內(nèi)圈與二次轉(zhuǎn)軸配合，外圈與二次連接板配合，二次軸承端部由孔用擋圈二限位。
9.如權利要求1所述的一種適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置，其特征是，所述二次轉(zhuǎn)軸的截面設為T形，上端部設有螺紋，用于連接緊固件、中部設有圓柱面與二次軸承配合、底部設有臺階與一次連接板配合。
10.一種如權利要求1所述的適用于三維軌道路徑運行的轉(zhuǎn)彎裝置的實現(xiàn)方法，其特征是，包括: 轉(zhuǎn)彎裝置在直線路徑I上運行時，兩組軌道運動單元的一次連接板平行，兩組軌道運動單元的橋架與二次連接板分別平行，通過滾輪中軸調(diào)解滾輪的中心間距H，使得轉(zhuǎn)彎裝置與三維軌道的配合有足夠的預緊力； 轉(zhuǎn)彎裝置在圓弧路徑II上運行時，兩組軌道運動單元的一次連接板保持平行，兩組軌道運動單元的橋架分別繞一次轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，兩組軌道運動單元的滾輪的軸線延長線相交于圓心02，兩軸線延遲線的夾角為2χβ，所述夾角關于二次連接板的中心面對稱；轉(zhuǎn)彎裝置繞圓心02轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿圓弧路徑行走； 轉(zhuǎn)彎裝置在轉(zhuǎn)彎路徑IV上運行時，一次連接板與橋架保持平行，兩組軌道運動單元分別繞二次轉(zhuǎn)軸的軸線旋轉(zhuǎn)，滾輪的中心連線相交于圓心h，兩中心連線的夾角為2χα，所述夾角關于二次連接板的中心面對稱；轉(zhuǎn)彎裝置繞圓心Oi轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿轉(zhuǎn)彎路徑行走。
【文檔編號】B25J5/02GK104308829SQ201410562690
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】張斌, 李運廠, 劉永成, 蔣克強, 張永生, 孟杰, 孫昊, 隋吉超 申請人:山東魯能智能技術有限公司