一种举升机构及机器人的制作方法

1.本实用新型涉及仓储物流技术领域，尤其涉及一种举升机构及机器人。


背景技术：

2.随着电子商务的蓬勃兴起，传统以人工为主的仓储物流系统逐渐转换为以机器人为主的智能物流系统，以提高物流效率，降低物流成本，提高物流管理和配送精度。
3.顶举机器人是仓储物流领域中较为常见的一种智能机器人，其能够潜入物料的底部，通过举升物料，实现对物料的搬运。现有的顶举机器人通常包括移动底盘、托盘及举升机构，移动底盘用于实现顶举机器人的自主移动，托盘用于承载物料，举升机构连接于托盘与移动底盘之间，用于实现托盘的升降，从而对物料进行举升或放置。
4.传统的举升机构通常分为两种：第一种为利用电动推杆或者其他升降机构进行直接举升，并配合导杆滑块结构实现导向，另一种为采用驱动电机配合连杆机构实现举升。第一种举升方案所需驱动力较小，但对加工及装配精度要求较高，且存在卡死的风险；第二种举升方案降低了导向的成本以及卡死的风险，但由于连杆机构为费力机构，所需驱动力较大，不利于能耗的降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的在于提供一种举升机构，以降低举升机构所需驱动力，同时，降低对加工和装配精度要求，降低成本。
6.本实用新型的另一个目的在于提供一种机器人，以降低机器人的能耗，且降低机器人的成本。
7.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
8.一种举升机构，包括：
9.安装座；
10.举升座，相对且间隔设置于所述安装座的上方；
11.剪刀叉组件，位于所述安装座与所述举升座之间，所述剪刀叉组件包括铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的上端与所述举升座铰接，所述第一连杆的下端与所述安装座滑动或滚动配合，所述第二连杆的下端与所述安装座铰接，所述第二连杆的上端与所述举升座滚动或滑动配合；
12.升降驱动组件，包括偏心电机和曲柄，所述偏心电机设置于所述安装座上，且所述偏心电机的偏心输出轴与所述曲柄的第一端转动连接，所述曲柄的第二端与所述举升座铰接。
13.作为一种举升机构的优选技术方案，所述第一连杆的中部具有第一轴套，所述第二连杆的中部具有第二轴套，所述第一连杆和所述第二连杆通过穿设于所述第一轴套和所述第二轴套中的连杆转轴铰接。
14.作为一种举升机构的优选技术方案，所述第一连杆的下端和/或所述第二连杆的
上端具有相对且间隔设置的安装板部，两个所述安装板部之间转动连接有安装轴，所述安装轴上套设有滚动件，所述滚动件位于两个所述安装板部之间，所述滚动件与对应的所述安装座或所述举升座滚动配合。
15.作为一种举升机构的优选技术方案，所述第一连杆的上端和/或所述第二连杆的下端具有相对且间隔设置的两个安装板部，两个所述安装板部之间转动连接有安装轴，所述安装轴上套设有固定座，所述固定座的一端位于两个所述安装板部之间，所述固定座的另一端与对应的所述安装座或所述举升座连接。
16.作为一种举升机构的优选技术方案，所述安装座的上表面设置有防磨垫片，所述第一连杆的下端与所述防磨垫片的上表面滚动或滑动接触；和/或
17.所述举升座的下表面设置有防磨垫片，所述第二连杆的上端与所述防磨垫片的下表面滚动或滑动接触。
18.作为一种举升机构的优选技术方案，所述剪刀叉组件相对设定平面镜像设置有至少一组，所述第一连杆和所述第二连杆的铰接轴线与所述设定平面平行。
19.作为一种举升机构的优选技术方案，所述剪刀叉组件沿铰接轴线的方向间隔设置有至少两对，每对所述剪刀叉组件中的两个所述剪刀叉组件相对所述设定平面镜像设置。
20.作为一种举升机构的优选技术方案，在所述铰接轴线方向相邻设置的两个所述剪刀叉组件之间连接有连接杆，所述连接杆与所述铰接轴线平行且间隔设置。
21.作为一种举升机构的优选技术方案，所述举升座对应每个所述第二连杆的上端均设置有限位部，和/或所述安装座对应每个所述第一连杆的下端均设置有限位部，所述限位部用于限制所述第一连杆和所述第二连杆的最大张开角度。
22.作为一种举升机构的优选技术方案，所述偏心输出轴的轴线与所述设定平面平行。
23.作为一种举升机构的优选技术方案，当所述曲柄竖直设置且所述偏心输出轴处于最低位置时，所述举升座处于下极限位置；当所述曲柄竖直设置且所述偏心输出轴处于最高位置时，所述举升座处于上极限位置。
24.作为一种举升机构的优选技术方案，所述举升机构还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述第二连杆上端的位置和/或所述第一连杆下端的位置，所述位置检测装置与所述升降驱动组件电性连接。
25.一种机器人，包括如上所述的举升机构和移动底盘，所述移动底盘能够自主移动，所述安装座与所述移动底盘的上端连接。
26.作为一种机器人的优选技术方案，所述举升座的上表面水平设置且用于承载物料；或，所述举升座上连接有托盘，所述托盘的上表面水平设置且位于所述举升座的上方，所述托盘的上表面用于承载物料。
27.作为一种机器人的优选技术方案，所述托盘与所述举升座转动连接，且所述托盘能够相对所述举升座绕竖直轴线转动。
28.本实用新型的有益效果在于：
29.本实用新型提供的举升机构，通过设置剪刀叉组件，能够实现举升座沿竖直方向的运动导向，提高举升座升降运动的平稳性和可靠性；且由于剪刀叉组件不需要实现驱动功能，在实际应用过程中无需考虑起始倾角对驱动的限定，从而可以尽可能增加剪刀叉组
件在起始位置的卧倒角度，从而降低举升机构的整体高度；同时，由于剪刀叉组件不传递驱动力，其加工精度以及安装精度均不需做过高的要求，能够降低加工和装配成本；同时，采用偏心电机加曲柄的升降驱动组件能够直接驱动举升座升降，降低驱动力，减小举升机构升降所需能耗，进一步降低成本。
30.本实用新型公开的机器人，通过设置采用上述的举升机构顶举物料，能够提高机器人对物料搬运的可靠性，降低机器人的成本和能耗。
附图说明
31.图1是本实用新型实施例一提供的举升机构的结构示意图；
32.图2是本实用新型实施例一提供的举升机构去掉举升座后的结构示意图；
33.图3是图2中i处的局部放大图；
34.图4是图2中j处的局部放大图；
35.图5是本实用新型实施例一提供的曲柄滑块的结构示意图。
36.图中标记如下：
37.1、剪刀叉组件；11、第一连杆；111、第一轴套；112、第一上杆部；113、第一下杆部；114、安装板部；12、第二连杆；121、第二轴套；122、第二上杆部；123、第二下杆部；124、安装板部；13、滚动件；14、安装轴；15、连杆转轴；
38.2、安装座；21、安装底板；22、安装侧板；23、限位部；231、避让孔；24、挡板部；241、穿线孔；
39.3、举升座；31、举升顶板；32、举升侧板；33、连接板；
40.4、升降驱动组件；41、偏心电机；42、曲柄；421、第一轴穿孔；43、滑块；431、板连接部；432、轴连接部；44、转动轴；
41.5、固定座；51、固定板部；52、铰接座部；
42.6、连接杆；7、位置检测装置。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
44.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.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。
46.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
47.实施例一
48.本实施例提供了一种举升机构，其可以用于实现物料的升降，且本实施例提供的举升机构可以应用于能够自主移动的移动搬运装置上，如应用于仓储物流系统的机器人中，以实现对物料的搬运；也可以应用于不需要对物料进行搬运，仅用于需要对物料进行升降的固定设备中，如应用于生产制造领域的生产线中，本实施例不对举升机构的应用场景进行具体地限制。
49.具体地，如图1
‑
3所示，举升机构包括安装座2、举升座3、剪刀叉组件1及升降驱动组件4。其中，举升座3相对且间隔设置于安装座2的上方，剪刀叉组件1和升降驱动组件4位于安装座2和举升座3之间；剪刀叉组件1包括中部相铰接的第一连杆11和第二连杆12，第一连杆11的上端与举升座3铰接，第一连杆11的下端与安装座2滚动或滑动配合，第二连杆12的上端与举升座3滚动或滑动配合，第二连杆12的下端与举升座3铰接，升降驱动组件4用于驱动举升座3相对安装座2竖直升降，且升降驱动组件4包括偏心电机41和曲柄42，所述偏心电机41设置于所述安装座2上，且所述偏心电机4的偏心输出轴与所述曲柄42的第一端转动连接，所述曲柄42的第二端与所述举升座3铰接。
50.本实施例提供的举升机构，通过设置剪刀叉组件1，能够实现举升座3沿竖直方向的运动导向，提高举升座3升降运动的平稳性和可靠性；且由于剪刀叉组件1不需要实现驱动功能，在实际应用过程中无需考虑起始倾角对驱动的限定，从而可以尽可能增加剪刀叉组件1在起始位置的卧倒角度，从而降低举升机构的整体高度；同时，由于剪刀叉组件1不传递驱动力，其加工精度以及安装精度均不需做过高的要求，能够降低加工和装配成本；同时，采用偏心电机41加曲柄42的升降驱动组件4，能够直接驱动举升座3升降，降低驱动力，减小举升机构升降所需能耗，进一步降低成本。
51.在本实施例中，第一连杆11上端位于第二连杆12上端的外侧，以增强对称设置的两组剪刀叉组件1中的两个第一连杆11上端之间的间距，即增大举升座3两个受力点之间的距离，从而进一步地提高举升座3的受力平稳性。在其他实施例中，第一连杆11的上端也可以位于第二连杆12上端内侧。
52.优选地，第一连杆11的长度等于第二连杆12的长度，且第一连杆11和第二连杆12的铰接点位于第一连杆11和第二连杆12的长度中心，第一连杆11的上端位于第二连杆12的下端的正上方，第二连杆12的上端位于第一连杆11的下端的正上方，以提高剪刀叉组件1的结构紧凑性和运行平稳性。
53.第一连杆11包括依次连接的第一上杆部112、第一轴套111和第一下杆部113，第一上杆部112和第一下杆部113均沿第一轴套111的径向方向延伸，第一上杆部112的上端与举升座3铰接，第一下杆部113的下端与举升座3滑动或滚动配合。第二连杆12包括依次连接的第二上杆部122、第二轴套121和第二下杆部123，第二上杆部122和第二下杆部123沿第二轴套121的径向向背延伸，第二上杆部122的上端与举升座3滚动或滑动配合，第二下杆部123
的下端与安装座2铰接。第一轴套111和第二轴套121相对设置，剪刀叉组件1还包括连杆转轴15，连杆转轴15穿设于第一轴套111第二轴套121的通孔中。该种第一连杆11和第二连杆12的结构形式，有利于第一连杆11和第二连杆12的铰接连接，且方便第一连杆11和第二连杆12的加工，保证剪刀叉组件1的结构强度。
54.优选地，第一轴套111和第二轴套121的通孔均与连杆转轴15间隙配合，以降低连杆转轴15的加工要求，且可以使第一连杆11和第二连杆12采用相同的结构，提高通用性。在其他实施例中，也可以是连杆转轴15与第一轴套111和第二轴套121中的一个间隙配合，与另一个过盈配合。
55.为提高剪刀叉组件1的导向顺畅性，第一连杆11的下端与安装座2滚动配合，和/或，第二连杆12的上端与举升座3滚动配合，以实现剪刀叉组件1两个移动端的平滑运行。更为优选地，第一连杆11的下端和第二连杆12的上端均通过固定轴14转动连接有滚动件13，滚动件13与对应的安装座2或举升座3滚动配合。滚动件13可以但不限定为滚动轴承、滚轮、滚柱等。
56.优选地，滚动件13为滚动轴承，方便安装且通用性强。为实现滚动件13与第一连杆11和第二连杆12的安装，第一连杆11的下端设置和第二连杆12的上端均具有相对且间隔设置的安装板部114（124），安装板部114（124）上开设有第一铰接孔，两个安装板部114（124）的第一铰接孔相对设置。滚动轴承位于两个安装板部114（124）之间，且固定轴14过盈穿设于轴承孔中，固定轴14的两端转动穿设于第一铰接孔中。滚动轴承可以但不限定为深沟球轴承。
57.为更好地实现第一连杆11与举升座3的铰接，第一连杆11的上端及第二连杆12的下端均具有相对且间隔设置的两个安装板部124（114）。安装板部124上开设有第一铰接孔，两个安装板部124的第一铰接孔相对设置。两个安装板部124之间连接有固定轴14，固定轴14的两端穿设于两个第一铰接孔中。
58.安装座2的上表面及举升座3的下表面均设置有固定座5，固定座5的一端位于两个安装板部114（124）之间且套设于固定轴14上，固定座5的另一端与对应的安装座2或举升座3连接。进一步地，固定座5包括固定板部51与铰接座部52，固定板部51与对应的安装座2内表面或举升座3下表面抵接，并采用螺钉等螺纹连接件与对应的固定座5或举升座3可拆卸连接。铰接座部52伸入对应的两个安装板部124（114）之间，铰接座部52上开设有第二铰接孔，安装座2与两个安装板部114（124）通过穿设于第一铰接孔和第二铰接孔中的固定轴14转动连接。
59.可以理解的是，连杆转轴15及每个固定轴14上均设置有防止轴向窜动的轴向限位结构，且轴向限位结构可以采用现有的垫片、限位销等结构，本实施例对此不做具体设置。且值得说明的是，第一连杆11及第二连杆12与滚动件13、安装座2和/或举升座3的连接结构均为示例性结构，现有技术中能够实现滚动件13、安装座2和/或举升座3与连杆铰接的结构均在本实用新型的保护范围之内。
60.为了降低安装座2与举升座3的磨损，安装座2的上表面和/或举升座3的下表面位置设置有防磨垫片，防磨垫片至少覆盖对应的第一连杆11下端或第二连杆12上端的行程，且第一连杆11下端或第二连杆12上端与对应的防磨垫片滚动或滑动接触。且在本实施例中，滚动件与防磨垫片滚动接触。防磨垫片由橡胶等耐磨材料制成。且优选地，防磨垫片可
粘接于安装座2和举升座3上，以提高更换便利性，也可以通过焊接与安装座2和举升座3连接，以防止防磨垫片脱落。
61.进一步地，为限制第一连杆11下端的移动行程，举升座3对应每个第二连杆12的上端均设置有限位部23，和/或安装座2对应每个第一连杆11的下端均设置有限位部23，限位部23用于限制第一连杆11和第二连杆12的最大张开角度。在本实施例中，仅安装座2上设置有限位部23，且限位部23为与安装座2的内表面垂直设置的板状结构，限位部23位于第一连杆11的下端远离第二连杆12下端的一侧。
62.优选地，剪刀叉组件1相对设定平面对称设置有至少两组，第一连杆11和第二连杆12的铰接轴线与设定平面平行，该种设置，能够有效保证举升座3在升降过程中仅具有竖直方向的运动，不能沿水平方向动作，提高导向稳定性和导向可靠性。
63.为进一步地提高举升座3的升降平稳性，剪刀叉组件1沿连杆转轴15的轴向间隔设置有至少两对，每对剪刀叉组件1中的两个剪刀叉组件1相对设定平面镜像设置。优选地，在铰接轴线方向相邻设置的两个剪刀叉组件1之间连接有连接杆6，连接杆6与连接转轴15平行且间隔设置。连接杆6的设置，能够保证沿连接转轴15轴向间隔设置的剪刀叉组件1的运动一致性，从而进一步地提高举升座3的运行平稳性。
64.优选地，两个第二连杆12的上端之间以及两个第一连杆11的下端之间均连接有连接杆6。且可以理解的是，连接杆6可以连接于剪刀叉组件1的其他位置，只要保证连接杆6与连杆转轴15线平行且间隔设置，且连接杆6的两端分别与两个剪刀叉组件1连接即可。且更为优选地，相邻两组剪刀叉组件1中，两个第一连杆11及连接于两个第一连杆11之间的连接杆6可以一体成型或焊接连接，和/或，两个第二连杆11及连接于两个第二连杆12之间的连接杆6可以一体成型或焊接连接。
65.如图2及图5所示，升降驱动组件4包括偏心电机41、曲柄42及滑块43。偏心电机41的壳体与安装座2连接，偏心电机41的偏心输出轴与曲柄42的第一端转动连接，曲柄42的第二端与滑块43铰接，滑块43与举升座3可拆卸连接。该种升降驱动组件4的设置，能够简化升降驱动组件4的整体结构，且缩小升降驱动组件4的占地空间，避免对高度空间的占用，能够减小滑块43相对安装座2位于最低位置时，安装座2与举升座3之间的间距，从而提高结构紧凑性。
66.更为优选地，当曲柄42处于竖直状态且偏心输出轴位于最低位置时，滑块43和举升座3位于下极限位置；当曲柄42处于竖直状态且偏心输出轴处于最高位置时，滑块43和举升座3处于上极限位置。
67.进一步地，曲柄42的第一端开设有第一轴穿孔421，偏心输出轴转动穿设于轴穿孔421中。优选地，第一轴穿孔421内过盈套设有限位轴套，限位轴套的一端一体设置有轴向限位部，轴线限位部的外径大于第一轴穿孔421的外径，偏心输出轴穿设于限位轴套的通孔中并与通孔间隙配合。限位轴套的另一端可拆卸连接有限位垫片，防止限位轴套脱出第一轴穿孔421。可以理解的是，上述的曲柄42与偏心输出轴的连接和限位结构仅为示例性结构。
68.曲柄42的第二端开设有第二轴穿孔，滑块43包括板连接部431和轴连接部432，板连接部431呈板状结构且与举升座3可拆卸连接，轴连接部432上开设有轴连接孔，轴连接部432与曲柄42通过穿设于第二轴穿孔和轴连接孔中的转动轴44转动连接。在其他实施例中，也可以是曲柄42的第二端凸设有转动轴44，转动轴44穿设于于轴连接孔中，或滑块43上凸
设转动轴，转动轴穿设于第二轴穿孔中。
69.进一步地，偏心电机41为减速电机，其内置有传动连接的旋转电机和减速器，以调控偏心电机41的输出转速和扭矩，控制举升座3的升降速度。减速偏心电机为现有成熟产品，此处不再赘述。
70.更为优选地，偏心输出轴的轴向方向与设定平面垂直，以避免偏心输出轴向举升座3施加与设定平面垂直的作用力，提高举升座3的受力平稳性。
71.如图2所示，为更好地实现剪刀叉组件1与升降驱动组件4的安装，安装座2包括安装底板21和围设于安装底板21周缘处的安装侧板22，第二连杆12的下端与安装底板21铰接，第一连杆11的下端与安装底板21滚动配合，且偏心电机41的壳体与安装底板21连接。且为实现安装定位和限位，安装底板21的上表面凸设有挡板部24，多个挡板部24首尾相连合围形成有安装空间，升降驱动组件4位于安装空间内。
72.如图1所示，举升座3包括举升顶板31及围设于举升顶板31周缘处的举升侧板32，举升顶板31与安装底板21相对且间隔设置，举升侧板32与对应侧的安装侧板22平齐设置，以提高外形美观性。举升顶板31和举升侧板32的设置，有利于为剪刀叉组件1及升降驱动组件4提供保护，减少结构外露，提高外形美观性。
73.在本实施例中，安装底板21和举升顶板31均为矩形板状结构，四个安装侧板21围设于安装底板21的四边，四个举升侧板32围设于举升顶板31的四侧。该种举升座3和安装座2的结构，可以提高外形美观性和结构紧凑性，但可以理解的是，举升底板和/或安装底板还可以为圆形、梯形或异形结构。
74.如图4所示，为更好地控制举升机构的运行，举升机构还包括位置检测装置7，位置检测装置7用于检测第二连杆12上端的位置和/或第一连杆11下端的位置，位置检测装置7与升降驱动组件4电性连接。
75.优选地，位置检测装置7固定于安装座2上，并用于检测其中一个第二连杆12的下端的位置。位置检测装置7位于限位部23远离第二连杆12的一侧，且位置检测装置7开设有用于避让位置检测装置7的检测端的避让孔231，位置检测装置7的检测端伸入避让孔231中。位置检测装置7可以但不限定为微动开关、光电开关等结构。
76.为更好地实现位置检测装置7与偏心电机41的连接，靠近位置检测装置7的一侧挡板部上开设有穿线孔241，位置检测装置7的外接导线穿过穿线孔241并与偏心电机41连接。
77.实施例二
78.本实施例提供了一种机器人，其包括移动底盘及实施例一中的举升机构，移动底盘具备自主移动功能，举升机构连接于移动底盘的顶部，且安装座2与移动底盘的机体可拆卸连接。
79.移动底盘可采用现有任意结构形式的移动底盘结构，本实施例对此不做具体限制。
80.在本实施例中，举升座3的上表面水平设置且可以直接作为用于承载物料的承载面，即物料直接承载在举升座3上。
81.在其他实施例中，举升机构还可以包括托盘，托盘与举升座3连接，且托盘至少具备位于举升座3上方的托盘顶板，托盘顶板水平设置且用于承载物料。托盘还可以具有包覆举升机构上端的托盘侧板，托盘侧板的上侧与托盘顶板连接，托盘侧板向下垂直延伸，且当
举升座3处于下极限位置时，托盘侧板的下侧与移动底盘的上端面抵接或具有较小间隙，以提高机器人的外形美观性。
82.在其他实施例中，托盘还可以通过旋转组件与举升座3连接，以实现托盘绕竖直方向上的转动，从而实现托盘相对移动底盘的转动。实现托盘与移动底盘之间的转动的旋转组件可以参考现有技术进行设置，此处不再详述。
83.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。