本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种精密吊装机器人的吊装装置。
背景技术：
在建筑行业中，常常遇到需要将建材运送到特定高度的位置。传统吊装机器人的吊装装置，采用将拉绳缠绕在一个轮盘上，通过驱动轮盘转动来使捆绑在拉绳上的建材进行上下移动。在高层建筑中，这个过程往往需要通过至少两个人通过对讲机实时通话来调整建材的高低位置。导致人力浪费和时间浪费。同时，也增大了建筑耗能。
技术实现要素：
基于此，提供一种能够自动将货物运送到指定高度位置的精密吊装机器人的吊装装置。
一种精密吊装机器人的吊装装置，包括第一齿轮组；
所述第一齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮；
所述第一齿轮的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第一凹槽；
所述第二齿轮的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第二凹槽；
所述第一齿轮和所述第二齿轮的旋转轴平行设置，且所述第一齿轮的齿顶圆半径与所述第二齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于所述第一齿轮和所述第二齿轮旋转轴间的距离；
所述第一齿轮和所述第二齿轮的模数相同；
所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第一齿轮的轮齿与所述第二齿轮的轮齿相对时构成用于阻挡拉绳通过的卡口。
在其中一个实施例中，还包括拉绳；
所述拉绳包括柔性绳和在所述柔性绳上等间距固定设置的多个串珠；
所述串珠用于阻挡所述拉绳从所述卡口中通过。
在其中一个实施例中，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为直齿齿轮。
在其中一个实施例中，所述串珠为圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形、圆球形或椭圆形的任意一种或两种及两种以上的组合。
在其中一个实施例中，所述串珠沿轴向的截面形状为两个轴对称的，且与所述第一齿轮或所述第二齿轮的完整轮齿或轮齿顶部相同的轮齿形状。
在其中一个实施例中，所述串珠的最大宽度小于所述第一齿轮的齿底圆与所述第二齿轮的齿底圆的最小距离。
在其中一个实施例中，还包括用于将所述拉绳绕圈后储存在吊装装置内的绕绳盘。
在其中一个实施例中，所述拉绳的一端还包括用于连接吊装物品的锁扣。
在其中一个实施例中，所述第一齿轮和/或所述第二齿轮还同轴固定设置有传动齿轮。
在其中一个实施例中，还包括带动所述第一齿轮和/或所述第二齿轮旋转的驱动装置。
在其中一个实施例中，所述第一凹槽和第二凹槽的形状相同。
在其中一个实施例中，所述第一凹槽和第二凹槽的形状为圆弧形。
在其中一个实施例中，所述第一齿轮的分度圆直径大于所述第二齿轮的分度圆直径。
在其中一个实施例中，至少还包括第二齿轮组；所述第二齿轮组包括第三齿轮和第四齿轮；
所述第三齿轮的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第三凹槽；
所述第四齿轮的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第四凹槽；
所述第三齿轮和所述第四齿轮的旋转轴平行设置，且所述第三齿轮的齿顶圆半径与所述第四齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于所述第三齿轮和所述第四齿轮旋转轴间的距离；
所述第三齿轮和所述第四齿轮的模数相同；
所述第三凹槽和所述第四凹槽在所述第三齿轮的轮齿与所述第四齿轮的轮齿相对时构成用于容纳所述柔性绳和阻挡所述串珠的卡口。
在其中一个实施例中，所述第三齿轮和所述第一齿轮的模数相同。
在其中一个实施例中，所述第二齿轮组通过所述拉绳与所述第一齿轮组串联。
在其中一个实施例中，还包括用于采集所述第一齿轮或所述第二齿轮旋转圈数的计数装置。
一种齿轮，每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有形状和大小相同的凹槽。
在其中一个实施例中，在两边的轮面上还同轴设置有用于挡油的至少一个环形凹槽。
在其中一个实施例中，所述第一齿轮的两边轮面分别设置有两个同心圆环形凹槽。
在其中一个实施例中，所述第二齿轮的两边轮面分别设置有一个圆环形凹槽。
一种齿轮的制造方法，包括：在齿轮的每个轮齿的相同位置上沿径向铣出或切割出形状和大小相同的凹槽；
或者，在沿圆周方向同轴设置有环形凹槽的圆柱体上切削或切割出轮齿；
或者，在粉末压制齿轮的工艺流程中，在齿轮的每个轮齿的相同位置上沿径向压制出形状和大小相同的凹槽。
在其中一个实施例中，所述切割包括激光切割或水力切割。
上述提供的精密吊装机器人的吊装装置，通过将两个模数相同，且各个轮齿上沿径向均设置有一个位置、大小和形状均相同的凹槽的齿轮的旋转轴平行设置，并使两个齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于两个齿轮的旋转轴之间的距离。同时，在柔性绳上等间距固定设置多个串珠。并将拉绳设置在两个齿轮之间。如此设置，能够使两个齿轮的轮齿相对时构成用于穿过所述柔性绳和阻挡所述串珠的卡口，从而利用拉绳上的串珠带动两个齿轮转动，通过检测两个齿轮中任意一个的转动圈数，根据旋转周长能够计算出有多长的拉绳从两个齿轮间通过。
附图说明
图1为一实施例提供的精密吊装机器人吊装装置中第一齿轮组与拉绳之间的位置关系示意图；
图2为一实施例提供的精密吊装机器人吊装装置中第一齿轮组的位置关系示意图；
图3为一实施例提供的固定设置有轴向截面为轴对称的轮齿形的串珠的拉绳结构轴向截面示意图；
图4为一实施例提供的固定设置有轴向截面为轴对称的轮齿形的串珠的拉绳结构俯视结构示意图；
图5为一实施例提供的精密吊装机器人吊装装置中包含有第一齿轮组和第二齿轮组与拉绳之间的位置关系示意图；
图6为一实施例提供的精密吊装机器人吊装装置中第一齿轮组包含的两个齿轮大小不同时与拉绳之间的位置关系示意图。
附图标记说明：100.第一齿轮；110.第一凹槽；120.第一挡油环形凹槽；130.第二挡油环形凹槽；200.第二齿轮；210.第二凹槽；220.第三挡油环形凹槽；300.拉绳；310.柔性绳；320.串珠；330.锁扣；400.第三齿轮；410.第三凹槽；500.第四齿轮；510.第四凹槽；
具体实施方式
在本专利文件中，下面讨论的图1-6和用于描述本公开的原理或方法的各种实施例只用于说明，而不应以任何方式解释为限制了本公开的范围。本领域的技术人员应理解的是，本公开的原理或方法可在任何适当布置的吊装装置中实现。参考附图，本公开的优选实施例将在下文中描述。在下面的描述中，将省略众所周知的功能或配置的详细描述，以免以不必要的细节混淆本公开的主题。而且，本文中使用的术语将根据本发明的功能定义。因此，所述术语可能会根据用户或操作者的意向或用法而不同。因此，本文中使用的术语必须基于本文中所作的描述来理解。
如图1所示，一种精密吊装机器人的吊装装置，其特征在于，包括第一齿轮100组。第一齿轮100组包括第一齿轮100和第二齿轮200。第一齿轮100的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第一凹槽110。第二齿轮200的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第二凹槽210。第一齿轮100和第二齿轮200的旋转轴平行设置，且第一齿轮100的齿顶圆半径与第二齿轮200的齿顶圆半径之和小于或等于第一齿轮100和第二齿轮200旋转轴间的距离。第一齿轮100和第二齿轮200的模数相同。第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时构成用于阻挡拉绳300通过的卡口。通过将两个模数相同，且各个轮齿上沿径向均设置有一个位置相对应的凹槽的齿轮的旋转轴平行设置，并使两个齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于两个齿轮的旋转轴之间的距离。从而使得第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时能够构成卡口。该卡口用于阻挡拉绳300从第一齿轮100组中间通过，既阻挡拉绳300从第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时能够构成的卡口中通过。此外，上述卡扣既可以设计成与拉绳300过盈配合以对拉绳300施加摩擦力阻挡拉绳300通过，也可以与拉绳300进行组合设计，设计成相互阻挡的机械结构以使卡扣阻挡拉绳300通过。如此设置，能够利用拉绳300带动两个齿轮转动，通过检测两个齿轮中任意一个的转动圈数，根据旋转周长能够计算出从两个齿轮间通过的拉绳300的长度。
在其中一个实施例中，如图1所示，还包括拉绳300。拉绳300包括柔性绳310和在柔性绳310上等间距固定设置的多个串珠320。串珠320用于阻挡拉绳300从卡口中通过。在柔性绳310上等间距固定设置多个串珠320。并将拉绳300设置在两个齿轮之间。如此设置，能够使两个齿轮的轮齿相对时构成用于穿过柔性绳310和阻挡串珠320的卡口，从而利用拉绳300上的串珠320带动两个齿轮转动，通过检测两个齿轮中任意一个的转动圈数，根据旋转周长能够计算出从两个齿轮间通过的拉绳300的长度。
在其中一个实施例中，如图1图2所示，第一齿轮100和第二齿轮200均为直齿齿轮。直齿齿轮的轮齿面均是平行于旋转轴的，在本发明中，由于拉绳300采用了垂直于齿轮旋转轴的方向穿过两个齿轮之间。当采用直齿齿轮时，能够使受力的拉绳300上的串珠320垂直与轮齿面接触，不容易产生偏移而滑落，从而使拉绳300能够更加平稳的穿过两个齿轮之间。
在其中一个实施例中，如图1所示，串珠320为圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形、圆球形或椭圆形的任意一种或两种及两种以上的组合。在该实施例中，拉绳300上串珠320的形式可以是多种多样的，理论上，只要能够使拉绳300上的串珠320不能够通过第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时构成卡口，该串珠320形式就能够在本发明中使用，并获得本方案的效果。但为了加工以及便于使用和使用稳定的提高，本发明优选的串珠320形式为圆柱形或圆球形。
在其中一个实施例中，如图3图4所示，串珠320沿轴向的截面形状为两个轴对称的，且与第一齿轮100或第二齿轮200的完整轮齿或轮齿顶部相同的轮齿形状。如此设置，能够是拉绳300上的串珠320很好的和两个齿轮啮合，使吊装装置在吊装过程中更加平稳。
在其中一个实施例中，如图1图5所示，串珠320的最大宽度小于第一齿轮100的齿底圆与第二齿轮200的齿底圆的最小距离。由于拉绳300上的串珠320需要通过两个齿轮之间，即两个齿轮齿底之间形成的间隙，而一般情况下，由于拉绳300中采用的柔性绳310，串珠320在过程中会沿周向转动，如果串珠320为长条形则容易出现卡住的情况，使吊装装置中的齿轮系统失效。所以，一般情况下，串珠320的最大宽度需要小于第一齿轮100的齿底圆与第二齿轮200的齿底圆的最小距离，以便能够顺利穿过两个齿轮之间。特殊情况下，当拉绳300中的柔性绳310采用的较宽的扁平状的柔性绳310，在不容发生轴向转动的情况下，则允许串珠320的最大宽度大于第一齿轮100的齿底圆与第二齿轮200的齿底圆的最小距离。
在其中一个实施例中，吊装装置还包括用于将拉绳300绕圈后储存在吊装装置内的绕绳盘。如此设置，使得本发明的吊装装置更加具有整体性。拉绳300持续伸出时，将带动绕绳盘转动，释放更多的拉绳300供使用。拉绳300长度需求减小时，绕绳盘能够主动转动将多余的拉绳300绕在绕绳盘上，以备再次使用。
在其中一个实施例中，如图1图5所示，拉绳300的一端还包括用于连接吊装物品的锁扣330。如此设置是为了方便捆绑货物。
在其中一个实施例中，第一齿轮100和/或第二齿轮200还同轴固定设置有传动齿轮。第一齿轮100和第二齿轮200中任意一个或两个同时同轴固定设置传动齿轮都能够将拉动拉绳300的动能转化成两个齿轮的旋转动能，即使两个齿轮产生了旋转的扭力。通过设置传动齿轮或传动轴，能够将产生的旋转的扭力输送出来。一方面能够对外输出功，另一方面也能使外部功对两个齿轮产生制动作用。
在其中一个实施例中，还包括用于使第一齿轮100和/或第二齿轮200主动旋转的驱动装置。本发明吊装装置中的驱动装置既能够与绕绳盘直接连接产生绕绳的扭力。驱动装置也可以与吊装装置中第一齿轮100和第二齿轮200中的任意一个连接产生扭力拉动将拉绳300收回吊装装置。驱动装置还可以同时与吊装装置中第一齿轮100和第二齿轮200连接，使在相同电机功率的情况通过两个电机产生更大的拉力，提高吊装装置的吊装能力。
在其中一个实施例中，第一凹槽110和第二凹槽210的形状相同。如此设置，能够使第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时构成的卡口形状更加规整，减少吊装装置在运行过程中出现齿轮将拉绳300缴断的几率。
在其中一个实施例中，如图1图2图5所示，第一凹槽110和第二凹槽210的形状为圆弧形。一般情况下，绳索的形状都为圆柱形，本公开中第一凹槽110和第二凹槽210的形状采用圆弧形，能够使第一凹槽110和第二凹槽210在第一齿轮100的轮齿与第二齿轮200的轮齿相对时构成的卡口形状更加规整，且符合一般绳索的形状，从而使吊装装置的运行更加顺畅，减少吊装装置在运行过程中出现齿轮将拉绳300缴断的几率。
在其中一个实施例中，如图6所示，第一齿轮100的分度圆直径大于第二齿轮200的分度圆直径。如此设置是为了产生不同的传动比和扭矩。第一，能够在吊装过程中，通过采集分度圆大的第一齿轮100旋转的圈数计算拉绳300通过齿轮的长度(采用大圆周的齿轮计数，能够有效减少计算误差，也能够降低计数采集设备对反应速度的要求，从而节省成本)。第二，能够通过大圆周齿轮直接输出较大的扭矩。第三，能够通过小圆周齿轮直接输出较大的转速。第四，能够在提升重物时，在电机的额定功率下通过小圆周齿轮直接输出较大的扭矩，从而对拉绳300产生较大的拉力以提升重物。
在其中一个实施例中，如图5所示，本发明吊装装置至少还包括第二齿轮200组。第二齿轮200组包括第三齿轮400和第四齿轮。第三齿轮400的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第三凹槽410。第四齿轮的每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有第四凹槽510。第三齿轮400和第四齿轮的旋转轴平行设置，且第三齿轮400的齿顶圆半径与第四齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于第三齿轮400和第四齿轮旋转轴间的距离。第三齿轮400和第四齿轮的模数相同。第三凹槽410和第四凹槽510在第三齿轮400的轮齿与第四齿轮的轮齿相对时构成用于容纳柔性绳310和阻挡串珠320的卡口。本发明吊装装置中可以设置多个齿轮组，并通过拉绳300将多个齿轮组串联起来。如此设置，不仅能够在拉动拉绳300时产生多个输出，也能够在收回拉绳300时产生更大的收回拉力。同时，也能够使拉绳300在齿轮组中的运动更加平稳和吊装装置可靠性的提高。
在其中一个实施例中，第三齿轮400和第一齿轮100的模数相同。如此设置，是为了使吊装装置中齿轮组中的齿轮的轮齿大小更加统一。同时也便于加工制造。
在其中一个实施例中，如图5所示，第二齿轮200组通过拉绳300与第一齿轮100组串联。通过拉绳300将多个齿轮组串联起来。如此设置，不仅能够在拉动拉绳300时产生多个输出，也能够在收回拉绳300时产生更大的收回拉力。同时，也能够使拉绳300在齿轮组中的运动更加平稳和吊装装置可靠性的提高。当然，本发明中的同一个吊装装置中也可以有多组吊装单元，每组吊装单元均至少包括一个齿轮组和一条拉绳300。如此设置，能够利用同一个吊装装置产生两个或两个以上的吊装作业，提高吊装工作效率。
在其中一个实施例中，还包括用于采集第一齿轮100或第二齿轮200旋转圈数的计数装置。采集第一齿轮100或第二齿轮200旋转圈数能够计算出拉绳300通过齿轮的长度。具体地，拉绳300通过齿轮的长度等于第一齿轮100或第二齿轮200旋转圈数对应乘以第一齿轮100或第二齿轮200的周长。该周长是指第一凹槽110绕第一齿轮100旋转轴旋转的旋转周长或第二凹槽210绕第二齿轮200旋转轴旋转的旋转周长。
上述吊装装置，通过将两个模数相同，且各个轮齿上沿径向均设置有一个位置、大小和形状均相同的凹槽的齿轮的旋转轴平行设置，并使两个齿轮的齿顶圆半径之和小于或等于两个齿轮的旋转轴之间的距离。同时，在柔性绳310上等间距固定设置多个串珠320。并将拉绳300设置在两个齿轮之间。如此设置，能够使两个齿轮的轮齿相对时构成用于穿过柔性绳310和阻挡串珠320的卡口，从而利用拉绳300上的串珠320带动两个齿轮转动，通过检测两个齿轮中任意一个的转动圈数，根据旋转周长能够计算出从两个齿轮间通过的拉绳300的长度。
本方案还提供了上述吊装装置中采用的齿轮的具体设计方案。
如图2所示，一种齿轮，其特征在于，每个轮齿在相同位置上沿径向均设置有形状和大小相同的凹槽。
在其中一个实施例中，如图6所示，在两边的轮面上还同轴设置有用于挡油的至少一个环形凹槽。由于两个齿轮在转动过程中会产生离心力，当旋转轴处的润滑油较多时，容易在离心力的作用下向外沿流出，为了减少润滑油沾染拉绳300的几率，在第一齿轮100和第二齿轮200的两个轮面上还同轴设置有用于挡油的至少一个环形凹槽。
在其中一个实施例中，如图6所示，第一齿轮100的两边轮面分别设置有两个同心圆环形凹槽。以其中一个轮面为例，如图6所示，第一齿轮100的其中一个轮面设置有两个同心圆环形凹槽，即第一挡油环形凹槽120和第二挡油环形凹槽130。由于齿轮在转动过程中会产生离心力，当旋转轴处的润滑油较多时，容易在离心力的作用下向外沿流出，在第一齿轮100两个轮面上同轴设置有两个同心圆环形凹槽能够有效减少润滑油沾染拉绳300的几率。
在其中一个实施例中，如图6所示，第二齿轮200的两边轮面分别设置有一个圆环形凹槽。以其中一个轮面为例，如图6所示，第二齿轮200的其中一个轮面设置有第三挡油环形凹槽220。由于齿轮在转动过程中会产生离心力，当旋转轴处的润滑油较多时，容易在离心力的作用下向外沿流出，在第二齿轮200两个轮面上分别设置有一个圆环形凹槽能够有效减少润滑油沾染拉绳300的几率。
此外，根据上述实施例，本发明还提供了制造上述齿轮的制造方法。
一种齿轮的制造方法，包括：在齿轮的每个轮齿的相同位置上沿径向铣出或切割出形状和大小相同的凹槽。
或者，在沿圆周方向同轴设置有环形凹槽的圆柱体上切削或切割出轮齿。
或者，在粉末压制齿轮的工艺流程中，在齿轮的每个轮齿的相同位置上沿径向压制出形状和大小相同的凹槽。
在其中一个实施例中，切割包括激光切割或水力切割。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。