机器人单元 |
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| 申请号 | CN201710456827.7 | 申请日 | 2017-06-16 | 公开(公告)号 | CN107520848A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 康茂股份公司; | 发明人 | M.德帕多瓦; G.加斯塔迪; | ||||
| 摘要 | 本文描述了一种类型的 机器人 单元，特别是用于演示目的的机器人单元，该类型的机器人单元包括：- 机器人（20）；- 基部（40），其承载用于控制所述机器人的部件，并且限定所述机器人（20）操作的工作表面（P）；以及- 保护屏（50），其构造成用于使所述工作表面（P）和在所述工作表面上操作的所述机器人（20）与外部分离。所述单元其特征在于它能够采取最小负担的构型。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种类型的机器人单元，特别是用于演示目的的机器人单元，所述类型的机器人单元包括： |
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| 说明书全文 | 机器人单元技术领域[0001] 本发明涉及一种用于演示目的的机器人单元。 [0002] 总体上，这样的单元包括：- 机器人； - 基部，其承载用于控制所述机器人的部件，并且限定所述机器人操作的工作表面；以及 - 保护屏，其构造成用于使所述工作表面和在所述工作表面上操作的所述机器人与外部分离。 背景技术[0003] 所讨论的单元实际上构成工作中心，然而，该工作中心不是设计用在实际生产过程的框架中，而是用于纯演示性质的活动中。例如，所讨论的单元可能被用于行业展会，培训操作员，或者甚至在学校中专门用于教学目的。 [0004] 应当注意的是，在工业机器人的特定领域中，这种类型的单元仅随着较小尺寸的机械手机器人（manipulator robot）同样在工业领域中的扩散而出现。这些机器人通常在腕部处具有几千克的最大承载能力，并且在高度和长度上具有大约一米的最大尺寸。所讨论的机器人通常被用于在任何工业过程的框架中，或者作为操作者的替代，或者与操作者协作或作为对操作者的支持来执行极为广泛的操作。 [0005] 鉴于上述内容，很明显的是，所讨论的类型的机器人单元的正常用途与传统的工作中心的用途大不相同，特别是设想用于到达各个展览中心的频繁移置，如已看到的，该展览中心可能是工业厂房、学校、行业展会等。 [0006] 为了便于运输和移置，现今这种类型的单元已将它们自身的基部安装在旋转轮上，以便可移置和可操纵。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种机器人单元，其与已知的单元相比将被改进，并且特别是，当不使用时，其将提供在运输和储存的操作方面的一系列优点。 [0010] 参照附图，通过后续的描述，本发明的另外的特性和优点将呈现出来，附图仅作为非限制性示例提供，并且在附图中：- 图1是根据一个可能的实施例的本文所述的机器人单元的透视图，该单元以其操作性构型呈现； - 图2以其紧凑构型图示了图1的工作单元； - 图3是图2中所示的单元的前视图，其中，单元的基部的一些部分已被移除，以便图示机器人如何以该单元所采取的紧凑构型将自身设置在基部内； - 图4A和图4B分别是图1中所示的机器人单元的前视图和侧视图，其中，在这种情况下，该单元的基部的一些部分也已被移除，以示出机器人和保护屏的运动系统，这将在下文中详细说明；以及 - 图5是用于设置在图1的单元中的机器人和保护屏的运动的系统的示意图。 具体实施方式[0011] 在后续描述中，说明了各种具体细节，这些具体细节旨在提供对实施例的深入理解。这些实施例可以在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下获得，或可以利用其他方法、部件或材料等来获得。在其他情况下，已知的结构、材料或操作未被详细地图示或描述，使得将不会模糊实施例的各个方面。 [0012] 本文所用的引用仅为方便而提供，并且因此，不限定保护范围或实施例的范围。 [0013] 如上面已看到的，本文所述的机器人单元构成用于演示目的的工作中心。附图中图示了本文所述的单元的一个优选实施例。 [0014] 以本身已知的方式，本文所述的机器人单元作为一个整体在附图中通过附图标记10来指定，该机器人单元包括： - 机器人20； - 基部40，其承载机器人20，并且限定机器人操作的工作表面P；以及 - 保护屏50，其构造成用于使工作表面P和在上述表面上操作的机器人与外部分离。 [0015] 机器人20是小型工业机械手机器人。在所示示例中，机器人由本申请人以品牌名称Racer 3®销售的机器人来表示。 [0016] 本文所述的单元特征在于，它能够采取最小负担（minimum encumbrance）的构型，该构型被特别地设想用于单元的运输和/或用于其储存，例如在仓库中储存，等待再次使用。这种构型提供了明显的优点，特别是在易于运输、节省空间以及降低运输和储存的成本方面。此外，如下面将会变得明显的，这种构型还使得能够在运输期间保护该单元的完整性。 [0017] 由于以下特性，该单元能够采取上面提及的最小负担的构型，即：- 机器人20通过竖直运动系统承载，并且可在升起位置和下降位置之间竖直移动，在该升起位置，该机器人20可在工作表面P上操作，在该下降位置，该机器人20被设置在上述表面之下并且被包含在基部40内；以及 - 保护屏50通过竖直运动系统来支撑，并且可在升起的操作位置和下降位置之间竖直移动，在该升起的操作位置，该保护屏50使工作表面P和在上述表面上操作的机器人20与外部分离，在该下降位置，该保护屏50在工作表面P之下普遍地延伸。 [0018] 关于上述特性，当使机器人和保护屏进入相应的下降位置时，单元采取上面提及的最小负担的构型，如图2中所示。由于屏50能够从基部40滑出，因此在其下降位置，屏50围绕基部40设置，从而将它包围。 [0019] 替代地，在图1中图示了单元10的正常操作构型。在这种状态下，机器人20和保护屏50各自处于相应的升起位置。 [0020] 应当注意的是，所述单元可以设想用于机器人20和屏50的运动的一个相同系统，或者如将在下文中说明的实施例中的两个独立的系统。 [0021] 现在来看所述单元的各种特性的细节，在各实施例中，如在所示的一个实施例（参见图4）中，基部40由包括底部框架42、多个竖直立柱44和顶部框架46的座架形成。 [0022] 安装在基部框架42上的是承载下面将要描述的驱动组件的一个或多个支撑板。相反，安装在上述板的下侧上的是一系列旋转轮15。 [0023] 顶部框架46承载在顶部的一个或多个板48处，这些板一起限定了上述工作表面P。此外，类似于基部框架42所承载的支撑板，在相同的框架上承载的是一系列支撑板（不可见），这些支撑板被布置在工作表面P之下。 [0024] 在各种优选实施例中，如在所示的实施例中，工作表面P具有螺纹孔14的阵列，用于机器人20被设计成与之一起操作的可能的附件或装置在上述表面上的快速固定。此外，在上述表面上设置有一系列连接器S，用于提供所述附件或装置所需的供应，例如电力供应或压缩空气供应等。 [0025] 机器人20被安装在由一系列圆柱形引导件32和旋转螺杆式的千斤顶（jack）34所承载的支架30上。内螺旋构件（internal-screw member）被固定地约束于支架30，而外螺旋构件（external-screw member）被约束在两个框架、即顶部框架42和底部框架46的支撑板之间。在底部处，外螺旋构件终止在用于运动传输的块35内，该块35被固定在基部框架42的板上。在各种实施例中，如在所示的实施例（特别是参见图5）中，该块35在输出轴上具有滑轮36，该滑轮36经由带连接到装配在电动机101的输出轴上的滑轮37，该电动机101也通过基部框架42的板来承载。 [0026] 关于圆柱形引导件32，它们相应的引导衬套直接与支架30相关联，而圆柱形导杆相应地在底部和顶部处被固定到框架42和46的板。 [0027] 电机101被设计成通过千斤顶34来控制支架30的下降和升起运动。它特别是可以在对应于机器人20的上述下降位置的最小高度的位置（参见图3）和对应于机器人的上述升起位置的最大高度的位置（参见图4A和4B）之间移动。适当的机械、电气或机电类型的行程终端（end-of-travel）元件限定了支架的这两个端部位置。 [0028] 如可以在图1中看到的，工作表面P具有贯通开口P'，机器人从支架30通过该贯通开口P'在工作表面P上方突出，并且当机器人移动到其下降位置时它穿过该贯通开口P'。在该位置，机器人20被完全地包含在基部40内。就其本身而言，机器人在该位置采取完全被包含的状态，以便占用尽可能少的空间，并且因此，在基部内为其壳体找到足够的空间。所述单元的控制部件可以被配置成用于每当机器人被置于非操作状态就使它进入到该完全被包含的状态。应当注意的是，优选地，如所示实施例中所设想的，该机器人是具有至少四个轴线的关节型机器人，其具有至少三个连续的水平关节轴线。实际上，这种类型的机器人能够采取完全折叠的位置，并且因此，特别适合于在本文所述的单元中使用。 [0029] 关于保护屏50，在各种优选实施例中，如在所示的实施例中，它具有框架，该框架包括：两个主立柱52，其相对于正交于基部的前侧的竖直平面对称地布置在工作表面的后部区域中；以及笼结构，其通过这两个立柱来承载，并包围工作表面P。如下面将看到的，这两个立柱52通过包围在基部40内的竖直运动系统来承载。 [0030] 通过两个立柱52承载的所提及的笼结构通过如下各部分构成，即：顶部水平框架54，其通过托架（不可见）固定到立柱52的顶端；从顶部框架悬挂的一系列竖直杆56；以及底部框架58，其通过杆56的底端来承载，并且具有基本上对应于顶部框架54的形状的形状。 [0032] 安装在两个框架54和58之间的是优选由例如聚碳酸酯的透明塑料材料制成的一系列面板55，这些面板55实现在所有侧上完全封闭在结构内包围的容积。优选地，在前侧上，屏50具有两个移动面板，其能够如在所示示例（参见图1）中滑动，或者如在替代实施例中旋转，以使得能够进入保护屏的内部。另外的面板57被安装在顶部框架54上，以限定屏50的顶板。 [0033] 现在参考用于屏50的运动的系统，其包括：两个提升千斤顶64，其各自与两个主立柱52中的一个相关联；以及一系列引导件82和84。 [0034] 关于千斤顶64，每个千斤顶的内螺旋构件（未图示）被固定到相应的立柱52的底端。替代地，螺旋构件（screw member）被约束在两个框架、即顶部框架42和底部框架46的支撑板之间。在底部处，螺旋构件终止在用于运动传输的块65内，该块65被固定在基部框架42的板上。 [0035] 在各种实施例中，如在所示的实施例（在这方面参见图5）中，两个千斤顶的传输块65在它们的输出轴上具有相应的滑轮67，该滑轮67经由带连接到通过一个相同的水平轴72来承载的两个滑轮73、75，该水平轴72在其彼此隔开一定距离设置的多个部分处经由支撑件约束于底部框架42的板。该轴在两个滑轮73、75之间的位置具有另一滑轮77，该滑轮77又经由带连接到装配在电动机103的输出轴上的滑轮79。电机103也通过底部框架42的支撑板来承载。 [0036] 电机103被设计成通过两个千斤顶64来控制屏50的下降和升起运动。如上面已看到的，后者可以在图2和图3中所示的下降位置与图4A和图4B的升起位置之间移动。适当的机械、电气或机电类型的行程终端元件限定了屏50的这些端部位置。 [0037] 与两个立柱52相关联的是两个相应的引导件82，该引导件82优选为是棱柱形的，设计成引导立柱相对于基部40的滑动运动。棱柱形引导件的两个竖直杆相应地抵靠两个立柱52向上安装，并且相应地在底部和顶部处固定到框架42和46的板。引导件的滑块被固定到两个立柱52的底端。 [0038] 替代地，优选为圆柱形类型的另外的引导件与屏50的前部区域相关联。这些设想的是圆柱形杆84，其被悬挂在屏50的顶部框架54上，并且接合通过基部40的顶部框架46的支撑板来承载的引导衬套（不可见）。可能的是，根据类似的方式，另外的圆柱形引导件可以与屏50的底部框架58相关联。 [0039] 单元10包括用于控制保护屏50和机器人20的运动的部件。该运动可由操作者通过控制面板（不可见）来激活，该控制面板优选地被设置在基部40的外侧上、在即使当保护屏50处于其下降位置并围绕基部本身时也易于接近的基部40的底部区域中。 [0040] 如在图1中可以看到的，应用在基部的框架上的是外部涂层面板，其一起限定了壳，在该壳内包围了用于驱动和控制所述单元的各种装置。在这方面，除了已提及的装置，此外还包含在基部内的是用于控制机器人的部件（不可见）以及用于驱动两个电动机101和103的逆变器组件105。 [0041] 在各种优选实施例中，如在所示的优选实施例中，控制部件被设置在可抽出的抽屉92内，该抽屉92设置在基部的前侧上。此外，所述基部还设想了另外两个抽屉94、96，其设置在基部的相对侧上，其中第一个承载机器人的便携式控制装置（所谓的“示教器（teach pendant）”），并且其中第二个替代地被配备成用于安装用于与机器人化系统（机器人舱）进行通信的装置，例如HMI、PLC、微型计算机（例如，Raspberry、Arduino等）、电子板、电气配件等。 [0042] 抽屉94配备有用于示教器的人体工程学支撑件，该支撑件是高度可调的并略微向后倾斜，以便使操作者能够方便地在示教器上操作，甚至将它留置在支撑件上。 [0043] 此外，在前部处，基部40还具有可抽出的搁架98，其设计成构成辅助搁置表面，例如用于承载笔记本电脑。 [0044] 在各种优选实施例中，与所提及的各种抽屉、如也与搁架相关联的是配置成用于检查它们的位置电气或机电开关，并且这些开关的信号被所述单元的控制部件用于仅当抽屉和搁架处于它们的关闭构型时才使保护屏能够移动。 [0045] 此外，在各种优选实施例中，单元10还可以配备有用于拍摄照片的系统，以便在演示活动期间记录在单元内发生的情况，并且所拍摄的照片可以在单独的显示器上实时显示。这种系统和与之相关联的显示器增加了对单元的可达性和对其中进行的演示活动的开发利用，并且可以有利地首先在存在于演示处的公众超过一定人数的情况下使用，使得一些人可能有不好的直接观看。优选地，所讨论的拍摄系统具有安装在屏50的内侧上的高架位置的至少一个摄像机。所述单元具有一系列连接器，用于将摄像机直接连接到外部显示器，并且也可能用于将摄像机本身伴随地连接到笔记本电脑。 [0046] 当然，在对本发明的原理没有偏见的情况下，相对于本文仅作为非限制性示例所说明的，构造和实施例的细节可以变化，甚至显著地变化，而不因此脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围。在这方面，应当注意的是，代替上面提及的螺旋千斤顶，可以设想一些其他类型的千斤顶，例如流体操作的千斤顶。同样，用于引导支架30和屏50的运动的引导件的类型也可以与所示的类型不同。 [0047] 如上面所预期的，单元10在任何情况下都可以设想为机器人20和屏50所共用的竖直运动系统。对于上面所示的实施例，例如，单元可以仅存在驱动屏50的运动的千斤顶64，并且在这种情况下，支架30则通过托架被固定地约束到屏50的立柱52，使得其也可以通过千斤顶来移动。 [0048] 最后，应当注意的是，代替所讨论的千斤顶，还可以设想借助于配重来操作的完全机械的装置。 |
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