抬升机构和移动机器人的制作方法

本实用新型涉及机械技术领域，特别涉及一种抬升机构和移动机器人。

背景技术：

在现有技术中的纵向抬升机构中，一般采用直线驱动机构，例如，在叉车中，叉车的动力源是直线驱动机构，如使用液压时需繁冗的液压系统，动力源复杂且体积较大，结构不紧凑，不便于维护，应用范围较小。此外，现有的抬升机构无自锁性能，用户体验较差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种抬升机构和移动机器人。

本实用新型的实施方式的抬升机构应用于移动机器人，抬升机构包括两个连接件和动力机构，两个所述连接件分别位于所述动力机构的两侧，所述连接件包括齿条部，所述齿条部与所述动力机构连接，所述动力机构包括电机和传动组件，所述电机包括电机轴，所述传动组件包括设在所述电机轴的蜗杆以及分别与所述蜗杆和所述齿条部连接的齿轮组件，所述齿轮组件的数量为两个，两个所述齿轮组件分别位于所述蜗杆的两侧，每个所述齿轮组件分别与所述蜗杆和所述连接件连接，其中，每个所述齿轮组件均包括同轴设置且固定连接的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述蜗杆连接，所述第二齿轮与所述齿条部连接。

上述实施方式的抬升机构采用蜗杆齿轮传动与齿轮齿条传动结合的方式进行传动，从而使得抬升机构具备传动自锁性，在工作抬升重物时能够有效的保护电机，降低了对电机的堵转保护的性能需求，降低了能耗，而且也能缩小动力机构的体积，扩大抬升机构的应用范围。同时，在蜗杆的两侧设置对称的传动链，可以使动力输出时对称传向两侧，传动链和连接件受力均匀，从而保证抬升机构上下升降的稳定性和可靠性。

在某些实施方式中，所述抬升机构包括机架，所述连接件与所述机架固定连接，所述动力机构能够相对于所述机架移动；或

所述动力机构与所述机架固定连接，所述连接件能够相对于所述机架移动。

在某些实施方式中，所述机架形成有导轨，所述动力机构通过所述导轨与所述机架能够移动地连接。

在某些实施方式中，所述齿轮组件包括第一齿轮组和第二齿轮组，所述第一齿轮组包括所述第一齿轮和所述第二齿轮，所述第二齿轮组包括与所述第二齿轮啮合的第三齿轮和与所述第三齿轮同轴设置且固定连接的第四齿轮，所述第四齿轮与所述齿条部啮合。

在某些实施方式中，所述第一齿轮组和第二齿轮组均为双联齿轮。

在某些实施方式中，所述第一齿轮为斜齿轮。

在某些实施方式中，所述抬升机构包括位置检测组件，所述位置检测组件用于检测所述连接件或所述动力机构的位置并根据所述连接件或所述动力机构的位置控制所述电机的开启和关闭。

在某些实施方式中，所述位置检测组件包括限位开关和触发件，所述限位开关和所述触发件的其中一个与所述连接件连接，所述限位开关和所述触发件的另外一个与所述动力机构连接，在所述电机驱动所述动力机构和所述连接件相对移动且当所述触发件触发所述限位开关时，所述限位开关用于控制所述电机关闭。

在某些实施方式中，所述抬升机构包括挡件和活动件，所述电机包括连接所述电机轴的电机本体，所述蜗杆位于所述电机本体和所述挡件之间，所述活动件可活动地连接所述蜗杆和所述挡件。

在某些实施方式中，所述活动件包括滚珠或滚柱。

在某些实施方式中，所述抬升机构包括安装部，所述安装部设有插槽，所述挡件至少部分地安装在所述插槽中。

本实用新型的实施方式的移动机器人包括机身、动力装置和上述任一实施方式所述的抬升机构，所述动力装置安装在所述机身，所述抬升机构安装在所述机身。

上述实施方式的移动机器人的抬升机构采用蜗杆齿轮传动与齿轮齿条传动结合的方式进行传动，从而使得抬升机构具备传动自锁性，在工作抬升重物时能够有效的保护电机，降低了对电机的堵转保护的性能需求，降低了能耗，而且也能缩小动力机构的体积，扩大抬升机构的应用范围。同时，在蜗杆的两侧设置对称的传动链，可以使动力输出时对称传向两侧，传动链和连接件受力均匀，从而保证抬升机构上下升降的稳定性和可靠性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的抬升机构的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施方式的抬升机构的另一立体结构示意图；

图3是本实用新型实施方式的抬升机构的平面结构示意图；

图4是本实用新型实施方式的抬升机构的另一平面结构示意图；

图5是本实用新型实施方式的抬升机构的又一平面结构示意图；

图6是本实用新型实施方式的抬升机构的再一结构示意图；

图7是本实用新型实施方式的抬升机构的再一结构示意图；

图8是本实用新型实施方式的抬升机构的又一立体结构示意图；

图9是本实用新型实施方式的抬升机构的再一平面结构示意图；

图10是本实用新型实施方式的抬升机构的又一平面结构示意图。

主要元件符号说明：

抬升机构100、连接件10、齿条部11、动力机构20、电机21、电机轴211、传动组件22、蜗杆221、齿轮组件222、第一齿轮组2221、第一齿轮22211、第二齿轮22212、第二齿轮组2222、第三齿轮22221、第四齿轮22222、机架30、导轨31、位置检测组件40、限位开关41、第一限位开关411、第二限位开关412、触发件42、第一触发部421、第二触发部422、挡件50、活动件60、安装部70、插槽71。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。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实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图5，本实用新型实施方式的抬升机构100包括两个连接件10和动力机构20，两个连接件10分别位于动力机构20的两侧，连接件10包括齿条部11，齿条部11与动力机构20连接。动力机构20包括电机21和传动组件22，电机21包括电机轴211，传动组件22包括设在电机轴211的蜗杆221以及分别与蜗杆221和齿条部11连接的齿轮组件222，齿轮组件222的数量为两个，两个齿轮组件222分别位于蜗杆221的两侧，每个齿轮组件222分别与蜗杆221和连接件10连接。其中，以蜗杆221一侧的齿轮组件222举例，每个齿轮组件222均包括同轴设置且固定连接的第一齿轮22211和第二齿轮22212，两者同轴设置且固定连接。第一齿轮22211与蜗杆221连接，第二齿轮22212与齿条部11连接。

本实用新型实施方式的抬升机构100采用蜗杆齿轮传动与齿轮齿条传动结合的方式进行传动，从而使得抬升机构100具备传动自锁性，在工作抬升重物时能够有效的保护电机21，降低了对电机21的堵转保护的性能需求，降低了能耗，而且也能缩小动力机构20的体积，扩大抬升机构100的应用范围。同时，在蜗杆221的两侧设置对称的传动链，可以使动力输出时对称传向两侧，传动链和连接件20受力均匀，从而保证抬升机构100上下升降的稳定性和可靠性。

具体地，在本实施方式中，第一齿轮22211为斜齿轮。本实用新型将蜗杆221斜齿轮传动与齿轮齿条结合，使用斜齿轮代替蜗轮，而蜗杆221设置有螺旋角，第一齿轮22211(斜齿轮)与蜗杆221啮合，蜗杆221的展开螺旋角小于蜗杆221与第一齿轮22211接触的摩擦角，从而满足自锁的条件以使得抬升机构100具备自锁性能。也即是说，电机21可以驱动蜗杆221转动，但是转动斜齿轮并不会带动蜗杆221转动，从而实现电机21的自锁。

需要说明的是，请参阅图2和图7，在某些实施方式中，在能够保证抬升机构100的工作可靠性的前提下，为了减少零部件数量，降低成本，连接件10的数量也可以是一个，齿轮组件222的数量也为一个，连接件10和齿轮组件222位于动力机构20的同一侧。本实用新型实施方式的抬升机构100可以应用在玩具车、自动化机械设备和移动机器人等玩具装置或者机械设备上。

请参阅图6和图7，在上述实施方式中，抬升机构100包括机架30，连接件10与机架30固定连接，动力机构20能够相对于机架30移动。

具体地，以移动机器人为例，移动机器人包括本实用新型实施方式的抬升机构100。通常地，移动机器人用于搬运负载(例如货物、零件等物品)，在本实施方式中，机架30与移动机器人的机身或地面保持固定不动，连接件10固定安装在机架30上，负载承载在动力机构20上，在需要运送负载时，电机21启动，电机21的电机轴211带动蜗杆221转动，从而通过传动机构和连接件10的齿条部11带动动力机构20在连接件10上移动，从而使得动力机构20和负载相对于机架30移动以实现运送负载的目的。可以理解的是，一般地，在本实施方式中，动力机构20除了包括电机21和传动组件22以外还包括用于承载负载的承载机构。

可以理解的是，在其他实施方式中，也可以是将动力机构20与机架30固定连接，连接件10能够相对于机架30移动。具体地，负载承载在连接件10或者机架30上，电机轴211带动蜗杆221转动，然后通过传动机构驱动齿条部11移动从而驱动连接件10移动以实现运送负载的目的。具体的设置方式可根据实际情况进行设置，在此不作限制。

需要说明的是，上述连接件10可整体为一根齿条，也可以是在连接件10上形成有齿条部11，其除了齿条部11还包括有其他部位，例如，用于承载负载的机构等等。请结合图1、图8和图9，在上述实施方式中，机架30形成有导轨31，动力机构20通过导轨31与机架30能够移动地连接。

如此，导轨31能够为动力机构20的移动进行导向，从而使得动力机构20能够在机架30上稳定的移动以使得抬升机构100能够稳定地抬升负载。

具体地，如图1和图9所示，在本实施方式中，电机21和蜗杆221均沿竖直方向上下设置。在需要抬升机构100向上抬升负载时，电机21正转，蜗杆221跟随转动，从而驱动第一齿轮22211转动，进而带动第二齿轮22212转动以使得动力机构20(负载承载在动力机构20上)能够在连接件10上的齿条部11上向上移动。由于第一齿轮22211为斜齿轮并且与蜗杆221啮合，具有自锁性能，因此能够有效的保护电机21，降低了对电机21的堵转保护的性能需求。在需要抬升机构100向下降低负载时，电机21反转，蜗杆221跟随反转，从而驱动第一齿轮22211反转，进而带动第二齿轮22212反转以使得动力机构20能够在连接件10上的齿条部11上向下移动。

可以理解的是，在其他实施方式中，也可以是电机21反转时，抬升机构100向上抬升，电机21正转时，抬升机构100下降，具体不作限制。

需要说明的是，在本实施方式中，上述第二齿轮22212为直齿轮(如图4和图5所示)。可以理解的是，在其他实施方式中，上述第二齿轮22212也可以是其他类型的齿轮，只需要能够实现有效的传动即可，例如斜齿轮和锥齿轮等。

请一并参阅图1、图3、图4和图5，在某些实施方式中，齿轮组件222包括第一齿轮组2221和第二齿轮组2222。具体地，以蜗杆221一侧的齿轮组件222举例，第一齿轮组2221包括上述第一齿轮22211和第二齿轮22212，第二齿轮组2222包括与第二齿轮22212啮合的第三齿轮22221和第四齿轮22222，第四齿轮22222与第三齿轮22221同轴设置且固定连接。同时，第四齿轮22222还与上述齿条部11啮合。

具体地，第一齿轮22211和蜗杆221啮合，第二齿轮22212和第一齿轮22211同轴并且和第三齿轮22221啮合，第四齿轮22222和齿条部11啮合。此外，在本实施方式中，第一齿轮22211和第二齿轮22212组成的第一齿轮组2221为双联齿轮，第三齿轮22221和第四齿轮22222组成的第二齿轮组2222也为双联齿轮，两个齿轮组通过第二齿轮22212和第三齿轮22221啮合连接。在图4和图5所示的示例中，第一齿轮22211为斜齿轮，第二齿轮22212为直齿轮，第三齿轮22221和第四齿轮22222均为直齿轮(见图4和图5)。电机21通过两个齿轮组实现三级传动，从而将高速低负载的旋转运动转换成低速高负载的直线运动，能自锁保护电机21。第一齿轮22211和蜗杆221的啮合结构可自锁，齿轮齿条可以使旋转运动转换成直线运动从而使得抬升机构100可以上下升降并能够自锁以保护电机21。

需要说明的是，在其他实施方式中，第一齿轮组2221也可以是由两个斜齿轮组成的双联齿轮，即，第一齿轮22211和第二齿轮22212均为斜齿轮。同时，第二齿轮组2222中与第二齿轮22212啮合的第三齿轮22221也为斜齿轮，第四齿轮22222为直齿轮，齿条部11为直齿条。另外，在一些实施方式中，第一齿轮组2221和第二齿轮组2222都可以是双联斜齿轮，即所有的齿轮均为斜齿轮，而齿条部11为斜齿条，第四齿轮22222和齿条部11啮合。当然，具体的设置方式在此不作限制，可以根据实际情况进行设置。

可以理解的是，请参阅图2、图6和图7，在某些实施方式中，上述齿轮组件222也可以仅仅只包括第一齿轮组2221，第一齿轮组2221的第一齿轮22211与蜗杆221啮合，第二齿轮22212直接与齿条部11啮合以组成两级传动。如此，在采用较少的零部件的情况下也可以实现自锁和传动。当然，在其他的实施方式中，齿轮组件222也可以包括更多的齿轮组，多个齿轮组之间相互啮合传动，具体齿轮组的数量可根据实际情况进行设置。

请参阅图8和图9，在某些实施方式中，抬升机构100包括位置检测组件40，位置检测组件40用于检测连接件10或动力机构20的位置并根据连接件10或动力机构20的位置控制电机21的开启和关闭。

具体地，通常情况下，抬升机构100具有一定的形成范围，抬升机构100能够在行程范围内往复运动。在抬升机构100上设置位置检测组件40能够检测连接件10或者动力机构20的位置，这样能够判断是否到达形成的极限位置，从而防止在抬升机构100运动到行程极限位置时电机21继续输出动力而使传动件之间出现蓄力卡死的问题。

进一步参阅图8和图9，在上述实施方式中，位置检测组件40包括限位开关41和触发件42，限位开关41和触发件42的其中一个与连接件10连接，限位开关41和触发件42的另外一个与动力机构20连接，在电机21驱动动力机构20和连接件10相对移动且当触发件42触发限位开关41时，限位开关41用于控制电机21关闭。

具体地，在图8和图9所示的示例中，限位开关41固定连接在动力机构20上，触发件42与连接件10连接并固定设置在机架30上，限位开关41包括第一限位开关411和第二限位开关412，第一限位开关411和第二限位开关412上下设置，触发件42包括第一触发部421和第二触发部422，第一触发部421和第二触发部422分别设置在抬升机构100行程范围的两端，第一触发部421用于触发第一限位开关411，第二触发部422用于触发第二限位开关412。

在一个例子中，连接件10与机架30固定连接(即连接件10固定不动)，负载承载在动力机构20上。在抬升机构100向上抬升时，动力机构20相对于连接件10向上移动，在到达向上行程的极限位置时，第一限位开关411与第一触发部421接触，第一触发部421触发第一限位开关411，从而控制关闭电机21以防止电器继续输出动力而造成传动件之间蓄力卡死。

在抬升机构100向下下降时，动力机构20相对于连接件10向下移动，在到达向下行程的极限位置时，第二限位开关412与第二触发部422接触，第二触发部422触发第二限位开关412，从而控制关闭电机21以防止电机21继续输出动力而造成传动件之间蓄力卡死。

可以理解的是，请参阅图10，在另一个例子中，也可以是将触发件42固定连接在动力机构20上，限位开关41与连接件10连接并固定设置在机架30上，限位开关41包括第一限位开关411和第二限位开关412，第一限位开关411和第二限位开关412上下分别设置在抬升机构100行程范围的两端。在本实施例中，在抬升机构100向上抬升时，动力结构相对于连接件10向上移动，在到达向上行程的极限位置时，位于动力机构20上的触发件42接触并触发第一限位开关411，从而控制关闭电机21，停止继续输出动力。在抬升机构100向下下降时，动力机构20相对于连接件10向下移动，在到达向下行程的极限位置时，触发件42与第二限位开关412接触并触发第二限位开关412，从而控制关闭电机21，停止继续输出动力。

此外，在某些实施方式中，位置检测组件40也可以不采用上述机械式的触发方式。而是采用传感器感应，例如采用红外距离传感器来感测动力机构20是否运动到预定的位置。具体地，可以将红外距离传感器安装在动力机构20上，在机架30或者连接件10的预设位置设置反射件，然后通过红外距离传感器测量其与反射件之间的距离以判定动力机构20是否位于机架30或者连接件10的预定位置。如此，无需设置负载的机械触发结构，可以节省其加工时间，提高生产效率。

请一并参阅图1、图2、图9以及图10，在某些实施方式中，抬升机构100包括挡件50和活动件60，电机21包括连接电机轴211的电机本体212，蜗杆221位于电机本体212和挡件50之间，活动件60可活动地连接蜗杆221和挡件50。

具体地，靠近挡件50的蜗杆221的一端开设有容置槽(图未示出)，活动件60至少部分地位于容置槽内，活动件60与挡件50可活动地接触或活动件60与挡件50隔开。挡件50和活动件60被配置成当蜗杆221沿电机轴211向挡件50移动并通过活动件60抵在挡件50时限制蜗杆221脱离电机轴211。具体地，在蜗杆221向挡件50移动时，活动件60也会向挡件50移动并且最终抵持在挡件50上。

如此，由于挡件50限制蜗杆221脱离电机轴211，因此，即使出现蜗杆221松动沿电机轴211向外移动时，蜗杆221也不会脱离电机轴211，保证了电机21和蜗杆221连接的有效性。此外，在蜗杆221向挡件50移动且活动件60抵持挡件50时，由于活动件60可活动地连接蜗杆221和挡件50，因此，即是活动件60抵触挡件50也不会影响蜗杆221的转动而使传动失效，这样可以在防止蜗杆221脱离的同时也能够保证传动正常。

另外，由于活动件的存在，蜗杆221不会与档件直接接触，并且活动件是可活动地连接档件，这样，可以有效的减少档件的磨损以延长档件的使用寿命。

可以理解的是，上述活动件60为滚珠、滚柱或者其他能够相对于蜗杆221活动的元件。

请参阅图9和图10，在某些实施方式中，上述动力机构20还包括安装部70，上述电机21和传动组件22设置在安装部70上，安装部70设置在机架30上并能够相对于机架30移动。

如此，安装部70的设置能够收纳电机21和传动组件22，可以使得动机机构能够稳定地相对于连接件10和机架30移动。

另外，在某些实施方式中，安装部70设有插槽71，挡件50至少部分地安装在插槽71中。

如此，既可以保证挡件50能够稳定地安装在安装部70上，也可以更加方便在挡件50或者活动件60磨损时更换挡件50或者活动件60，这样可以有效地提高装配效率和降低维修成本。具体地，在更换挡件50时，只需要将挡件50从插槽71中取出，然后更换即可。在更换活动件60时，只需要将挡件50取下，然后从蜗杆221的容置槽内取出活动件60进行更换即可。

另外，本实用新型实施方式提供一种移动机器人。移动机器人包括机身、动力装置和上述任一实施方式的抬升机构100，动力装置和抬升机构100均安装在机身上。

具体地，移动机器人可用于搬运货物或者零件等物品。上述抬升机构100安装在移动机器人的机身上。具体地，抬升机构100的机架30与机身固定连接。可以理解的是，上述动力装置可以是用于驱动移动机器人整体移动的动力源，例如，上述抬升机构100的动力机构20用于驱动机架30升降，动力装置则可用于驱动移动机器人整体横向移动。

本实用新型实施方式的移动机器人的抬升机构100采用蜗杆斜齿轮传动与齿轮齿条传动结合的方式进行传动，从而使得抬升机构100具备传动自锁性，在工作抬升重物时能够有效的保护电机21，降低了对电机21的堵转保护的性能需求，降低了能耗，而且也能缩小动力机构20的体积。同时，在蜗杆221的两侧设置对称的传动链，可以使动力输出时对称传向两侧，传动链和连接件10受力均匀，从而保证抬升机构100上下升降的稳定性和可靠性。

具体地，移动机器人可包括但不限于可移动的机器人、可移动的机械臂、移动小车等。

在本实用新型中，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。

本文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，本文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。