一种排爆机器人平衡支撑机构及机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种排爆机器人平衡支撑机构。

背景技术：

推杆是通用型的辅助驱动装置，可广泛运用于医疗、家具、家庭、电子、电力、机械、冶金、交通、矿山、石油、化工、起重、运输、建筑、粮饲加工等行业。具有节能环保，性能可靠，动作灵敏，运行平稳，推拉力相同，环境适应性好等特点。设计新颖精致、体积小、精度高、完全同步、自锁性能好、卫生，电机直接驱动，不需要管道的气源、油路，现已大量用于生产线、汽车、透气窗开启、军工、舞台、纺织、污水处理等各个行业设备上。其原理是电动机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。如通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构可完成转动、摇动等复杂动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或加大行程。推杆是现代工业中必不可少的部分。可用在控制机体的各个领域。

电动推杆由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及涡轮、微动控制开关等组成。

电动推杆是一种新型的电动执行机构，在一定范围行程内作往返运动，一般电动推杆标准行程在，100，150，200，250，300，350，400mm，特殊行程也可根据不同应用条件要求设计定做。电动推杆可以根据不同的应用负荷而设计不同推力的电动推杆，一般其最大推力可达20kn，空载运行速度为4~45mm/s，推杆电机以24v/12v/220/380v直流/交流永磁电机为动力源，把电机的旋转运动转化为直线往复运动。推动一组连杆机构来完成风门、阀门、闸门、挡板等切换工作。电动推杆的缺点是使用时会产生框量，造成推动过程中不稳定，造成机臂震动，对于我们的产品排爆机器人夹持爆炸物工作时手臂振动会产生不可估测的后果，这是我们首要解决的问题。

气动推杆将气体压力能转换成机械能并完成做工动作。使用时稳定但是力量小，精度低可操作性低。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种排爆机器人平衡支撑机构。本发明将电动推杆和气动推杆相结合。既有电动推杆的高控制性又有气动推杆的稳定性，还有两者结合在一起的高速性。

本发明的技术方案如下：

一种排爆机器人平衡支撑机构，所述支撑机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第一气动推杆、第二气动推杆和机器人手臂，其特征在于：

所述第一电动推杆和第一气动推杆之间以同轴的连接方式连接在机器人手臂底座上；

所述第二电动推杆和第二气动推杆之间分别以铰支撑的方式连接在机器人手臂中部，且电动推杆铰连接在机器人手臂侧面，气动推杆铰连接在机器人手臂底部。

进一步地，第一电动推杆和第二电动推杆分别与机器人手臂通过铰支撑的方式连接。

进一步地，第一气动推杆和第二气动推杆分别与机器人手臂通过稳固的铰支撑的方式连接。

进一步地，同一侧的电动推杆与气动推杆之间的夹角保持在15度到40度之间。

进一步地，同一侧的电动推杆、气动推杆和机器人大臂形成稳定的三角形装置，使整个推动系统更加稳定，使机器人手臂控制更加平缓、迅速。

一种排爆机器人，其特征在于，所述机器人包括如上所述的排爆机器人平衡支撑机构。

本发明的有益效果在于：

本发明将电动推杆和气动推杆相结合。既有电动推杆的高控制性又有气动推杆的稳定性，还有两者结合在一起的高速性。

电动推杆和气动推杆相结合这是对两种推杆性能的取长补短技术设计而不是技术设计上的扬长避短。1、该设计省时、省力、省能，高效，稳定，创新是机械设计的最高境界。2、四个推杆分布两边用力均匀；电动推杆、气动推杆和机械臂装置恰好形成稳定的三角关系，增加整个装置的稳定度。

附图说明

图1是本发明的排爆机器人平衡支撑机构的侧面示意图；

其中，1-固定螺母；2-电动推杆：手臂电动推杆；2-1-第一电动推杆；2-2-第二电动推杆；3-气动推杆；3-1-第一气动推杆；3-2-第二气动推杆；4-铰连接；5-机器人手臂；6-平衡推进丝杠；7-伸出手臂；8-二节手臂关节；9-伸出手臂驱动机构；10-底座。

图2是本发明的排爆机器人平衡支撑机构的正面示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方案作详细的阐述。

工业中做常用的是电动推杆，气动推杆好，液压推杆。选择时一般有一下原则：第一、小型的自动化一般使用气动，成本低，反应灵敏；大型的使用液压，力量大；精度高的使用电动，价格贵；

第二、自动打螺丝，是碰焊还是拉铆，一般都是气动的；

第三、气动和电动的速度较快，气动的比较好控制

第四、都可以做到，要配合你的行程或微动开光(气动也有磁性开关的)；

第五、步进电机优点是进给量准确，反应灵敏，缺点是机构复杂（旋转运动改直线运动），如果行程较短，不建议z轴使用步进电机。

各种电机各有优缺点，使用时扬长避短是对产品的最大利用。而本发明技术上跨时代性的一大发明不是传统的扬长避短而是取长补短。将电动推杆和气动推杆相结合。既有电动推杆的高控制性又有气动推杆的稳定性，还有两者结合在一起的高速性。

1、实现用力平衡，保证机器人手臂平衡上升，所以在手臂两侧分别加一个电动推杆。

2.电动推杆运行过程中有框量，我们在电动推杆内侧，手臂下方安装两个气动推杆。

电动推杆推动时，手臂上升，带到气动推杆缓缓推动，在电动推杆产生框量时气动推杆弥补瞬间力量空缺，减轻手臂振动。增加整个推动装置稳定度。

电动推杆、气动推杆和机器人大臂行程三角形稳定装置，是整个推动系统更加稳定。

本发明提供了一种排爆机器人平衡支撑机构，所述支撑机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第一气动推杆、第二气动推杆和机器人手臂，如图1和图2所示。

如图2所示，所述第一电动推杆和第一气动推杆之间以同轴的连接方式连接在机器人手臂底座上；所述第二电动推杆和第二气动推杆之间分别以铰支撑的方式连接在机器人手臂中部，且电动推杆铰连接在机器人手臂侧面，气动推杆铰连接在机器人手臂底部。

优选的，第一电动推杆和第二电动推杆分别与机器人手臂通过铰支撑的方式连接。

优选的，第一气动推杆和第二气动推杆分别与机器人手臂通过稳固的铰支撑的方式连接。

优选的，同一侧的电动推杆与气动推杆之间的夹角保持在15度到40度之间。

优选的，同一侧的电动推杆、气动推杆和机器人大臂形成稳定的三角形装置，使整个推动系统更加稳定，使机器人手臂控制更加平缓、迅速。

图1是本发明的排爆机器人平衡支撑机构的侧面结构示意图；其中，1表示固定螺母：电动推杆、气动推杆和机器人手臂固定螺母；2表示电动推杆：手臂电动推杆，plc控制推杆运动，手柄输出控制命令，机体接受控制命令，控制电动推杆运动；2-1表示第一电动推杆；2-2表示第二电动推杆；3表示气动推杆：电动拖杆运动手臂上升，引起气动推杆运动，运动中电动推杆产生框量，气动推杆瞬间弥补力量空缺，减轻手臂运动时的震荡力度；3-1表示第一气动推杆；3-2表示第二气动推杆；4表示铰连接：电动推杆、气动推杆分别与手臂的铰连接固定方式；5表示机器人手臂：分别于两侧的电动推杆、气动推杆行成稳定的三角模式，三杆之间角度变换，相互支撑，相互作用。大大提高装置稳定度；6表示平衡推进丝杠：机器人中臂运动滑道；7表示伸出手臂：机器人中臂伸出部位；8表示二节手臂关节：小臂运动关节处，与二节手臂焊接；9表示伸出手臂驱动机构：大臂运动驱动装置；10表示底座：大臂与机身结合处与机身螺纹连接。

因机器人手臂需要达到140kg的拖拽力，所以一个推杆的动力达不到所需求的效果。将两个推杆布局在机器人手臂两侧即可以使推杆平衡、稳定的作用机器人手臂，又可以产生足够的动力作用在机器人手臂。三个及三个以上推杆作用机器人增加成本，效果不显著，且增加了机器人本身重量。所以说两个电动推杆是最优选择。在两侧分别安装两个气动推杆以弥补电动推杆的框量不足。

电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用。电动推杆由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及涡轮、微动控制开关等组成。工作原理是电动机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。如通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构可完成转动、摇动等复杂动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或加大行程。特点是设计新颖精致、体积小、精度高、完全同步、自锁性能好、卫生，电机直接驱动。电动推杆与机器人手臂通过稳固的铰支撑的方式连接。

气动推杆是以压缩空气作为工作介质进行能量的传递和控制的一种传动形式。是将压缩空气的压力能转换为机械能装置。主要由框架、闸板、气缸等零件组成。工作时，由于气缸气体的压力变化，使用得活塞杆带动闸板作水平方向的往复运动。气动推杆与机器人手臂通过稳固的铰支撑的方式连接。

实现本发明需要克服的难题：（1）要明确电动推杆的产生的框量，仔细计算选取合适动力的气动推杆，以使气动推杆高效、平缓的补充电动推杆瞬间动力损失。电动推杆工作过程中有框量，使机器人手臂晃动，不能平稳上升。为实现用力平衡，保证机器人手臂平衡上升，所以在手臂两侧分别加一个气动推杆。电动推杆推动时，手臂上升，带到气动推杆缓缓推动，在电动推杆产生框量时气动推杆弥补瞬间力量空缺，减轻手臂振动。增加整个推动装置稳定度。在电动推杆产生框量时气动推杆要毫无衔接点的支撑机器人大臂的上升，这要求气动电推杆的动力要和电动推杆的动力相同。（2）电动推杆、气动推杆两者夹角确定。仔细演算两个合适夹角。使其合力最大可能的与手臂上升方向相同，节省推杆推动力节省资源。电动推杆与气动推杆之间的夹角要保持在15度到40度之间，牛顿力学定律分析两个推力合力方向与大臂运动运动方向相同，节省动力达到事半功倍的效果。进而节省电力资源。电动推杆、气动推杆和机器人大臂形成三角形稳定装置，使整个推动系统更加稳定。使机器人手臂更加平缓、迅速的移动。