缆线驱动型机器人的制作方法

1.本发明涉及与并联机器人相关的技术领域，具体地涉及缆线驱动型机器人。


背景技术：

2.缆线驱动型机器人使用缆线使元件或设备保持悬置，并且在三维空间内移动元件或设备。
3.缆线驱动型机器人包括被固定的基座结构或框架、通过多根缆线保持悬置并且必须在缆线延长或缩短之后通过缆线的移动相对于基座结构在三维空间中移动的可移动元件。
4.就这一点而言，缆线驱动型机器人包括用于移动缆线的移动系统，即用于延长和缩短缆线的移动系统。
5.缆线(s)的移动系统通常包括多个移动装置，每根缆线一个移动装置。
6.每个移动装置包括例如卷筒等缆线的卷绕元件，以及用于触发卷绕元件沿一个旋转方向或另一个旋转方向旋转以卷绕或展开其上的缆线的电机装置，其中，缆线围绕卷绕元件卷绕或展开。
7.这样，通过第一端部连接到可移动元件并且在第二端部处连接到卷筒的每根缆线可以缩短(卷绕在卷筒上)或延长(从卷筒退绕)，并且因此可以通过减小或增加而改变其在可移动元件的固定点和相应卷筒之间的长度(延伸)。
8.因此，通过适当地致动各种电机，例如通过触发与其连接的相应卷筒的旋转，从而延长或缩短各种缆线，可以使可移动元件相对于基座结构移动和移位，并且改变其在三维工作空间中的位置。
9.可移动操作元件例如可包括工具或平台，其中，在该工具或平台上安装和预先设置操作机构，用于执行确定的工作操作，例如，拾取和释放物体，或其它类型的操作或工艺。
10.在这种类型的缆线驱动型机器人中，经常需要有可用的电流源，或者需要将例如命令或控制信号等信号直接传送到可移动元件，以便能够触发和命令预先设置在其上的各种工具、设备或操作机构。
11.目前，第一种已知的解决方案包括将电池或另一种类型的电能储存器直接安装和预先设置在可移动元件上。然而，这种解决方案不是最佳的，也无法完全令人满意，因为电池的重量可能对可移动元件的移动产生影响。
12.此外，一旦电池电量耗尽，就必须对其进行更换，或者如果电池是可充电的，则需要进行充电。
13.目前采用的另一种解决方案包括采用将供应缆线传送到可移动元件的高架输送机或铰接臂形式的悬置结构。
14.这种类型的解决方案也存在各种缺点。
15.首先，这种类型的解决方案需要不小的体积，因为供电缆线的支承结构占据基座结构内的空间，其中，可移动元件将在该基座结构移动。
16.其次，供应缆线的支承结构的移动必须与可移动元件的支承结构协调，以便跟随其相对于基座结构的空间移动。


技术实现要素：

17.因此，本发明的目的是提供一种能够克服现有技术的上述缺点的新型缆线驱动型机器人。
18.因此，具体地，本发明的目的是提供一种缆线驱动型机器人，该机器人能够以简单且有效以及可靠的方式直接向可移动元件提供电力供应或者命令或控制信号。
19.根据权利要求书的缆线驱动型机器人实现上述目的。
附图说明
20.下文描述将会参照附图的附表对本发明的缆线驱动型机器人的优选实施例但并非排他性实施例的特征进行说明，在附图中：
[0021]-图1示出本发明的缆线驱动型机器人的整体示意性透视图；
[0022]-图2以部分平面图和部分剖面图示出本发明的缆线驱动型机器人的特别重要的元件，用于将电源和/或命令或控制信号直接传送到可移动元件；
[0023]-图3是沿图2的横截平面i-i的视图。
具体实施方式
[0024]
参考附图的附表，附图标记(100)整体代表本发明的缆线驱动型机器人。
[0025]
缆线驱动型机器人(100)如图1示意性所示。
[0026]
其包括：基座结构(1)；多根缆线(c；c1)和可移动元件(em)，其中，可移动元件通过多根缆线(c；c1)保持悬置。
[0027]
可移动元件(em)以风格化的方式完全示意性地示出：其可由夹持装置、工具、仪器或另一种操作机构构成，为了使其发挥作用，必须向其提供电流和/或电压，或者必须接收用于执行确定的操作和/或过程的命令信号。
[0028]
可移动元件也可以是其上布置有上文提到的机构/工具/仪器的平台。
[0029]
缆线驱动型机器人还包括移动系统(2)，该移动系统用于移动缆线(c；c1)，并因此用于使可移动操作元件(em)在空间中相对于基座结构(1)移动。
[0030]
移动系统(2)包括缆线(c；c1)的多个卷绕元件(4)，该多个卷绕元件可触发旋转以卷绕/展开缆线(c；c1)。
[0031]
就这一点而言，缆线(c；c1)包括固定到可移动元件(em)的第一端部以及连接到移动系统(2)的相应卷绕元件(4)的第二端部。
[0032]
本发明中描述的缆线驱动型机器人(100)的特征在于，多根缆线(c；c1)中的至少一根缆线(c1)通过以下方式实现。
[0033]
至少一根缆线(c1)(例如参见图2和图3)被制成为包括中心芯(5)和外包层护套(6)。
[0034]
详细地，中心芯(5)由导电材料制成，以使电流和/或命令信号传输到连接到可移动元件(em)的缆线(c1)的端部，外包层护套(6)由编织合成材料制成，以便为缆线(c1)提供
针对牵引和弯曲负载的抵抗力。
[0035]
这样，由于缆线(c1)的特殊结构，具体地由于由导电材料制成的中心芯，其中，缆线(c1)用于使可移动元件悬置和移动，并且因此在不求助于预先设置在可移动元件或外部系统上的蓄电器或电池的情况下，可以直接向可移动元件提供电源和/或用于对其操作进行的命令信号。
[0036]
此外，由于存在由编织合成材料制成的外包层护套(6)，缆线(c1)对牵引和弯曲负载具有足够的抵抗力，在将缆线卷绕在相应卷绕元件上和/或从相应卷绕元件展开期间，缆线可能承受该牵引和弯曲负载，从而使可移动操作元件(em)在空间中相对于基座结构(1)移动。
[0037]
缆线(c1)被制成使得外包层护套(6)包括由多根第一绞线(7)构成的第一内层(61)，该多根第一绞线围绕中心芯(5)布置并且彼此编织以形成围绕中心芯(5)卷绕的第一编织物(610)。
[0038]
多根第一绞线(7)中的每根绞线(7)由一系列单丝(71)构成，该一系列单丝由彼此编织的高密度合成材料制成。
[0039]
所利用的由合成材料制成的单丝(71)具有高弹性模量和高强度重量比，目的是使缆线(c1)轻但同时耐高负载(例如，至少高达1至2kn)，伸长率(断裂伸长率低于2％)极低。
[0040]
就这一点而言，形成第一一系列绞线(7)中的绞线(7)的一系列单丝(71)中的单丝(71)由高密度聚乙烯制成。
[0041]
此外，为了使缆线(c1)具有耐磨性，外包层护套(6)被制成为包括由多根第二绞线(8)构成的第二外层(62)，该多根第二绞线围绕形成第一内层(61)的多根第一绞线(7)布置，彼此编织以形成卷绕在由彼此编织的多根第一绞线(7)形成的第一编织物(610)周围的第二编织物(620)。
[0042]
多根第二绞线(8)中的每根绞线(8)由一系列单丝(81)构成，该一系列单丝由彼此编织的高韧度合成材料制成。
[0043]
形成第二一系列绞线(8)中的绞线(8)的一系列单丝(81)中的单丝(81)由聚酯制成，尤其由100％聚酯制成。
[0044]
由于外包层护套具有双层，因此缆线(c1)将对弯曲和牵引两者的负载具有高抵抗力，伸长最小化，同时还具有耐磨性。
[0045]
在图3中示出的优选但非排他性实施方案中，外包层护套(6)的第一内层(61)由彼此编织的8股绞线(7)形成，该绞线具有由高密度聚乙烯制成的单丝(71)，而外包层护套(6)的第二外层(62)由彼此编织的14股绞线(8)形成，该绞线具有由100％聚酯制成的单丝(81)。
[0046]
也可以用不同数量的绞线制成两层外包层护套。
[0047]
在另外的优选方面中，缆线(c1)被制成为使中心芯(5)包括由导电材料制成的多根导线(51)。
[0048]
具体地，形成中心芯(5)的由导电材料制成的多根导线(51)彼此螺旋卷绕。
[0049]
这使得能够为缆线(c1)提供更大的灵活性，并因此便于将其从相应卷绕元件卷绕/展开。
[0050]
形成中心芯(5)的由导电材料制成的多根导线(51)包括铜导线。
[0051]
可选地，在缆线(c1)的另外可能的实施例中，中心芯(5)可由彼此螺旋卷绕的多根镀锌钢导线绞线(51)构成。
[0052]
在另外的优选方面中，缆线(c1)可包括由绝缘材料制成的中间护套(50)，该中间护套夹置在缆线(c1)的中心芯(5)与外包层(6)护套之间。
[0053]
例如，由绝缘材料制成的中间护套(50)可由刚性pvc制成。
[0054]
此外，为了提供更大的耐磨性，可将缆线(c1)制成为包括覆盖层(在附图中未详细示出)，该覆盖层围绕由聚氨酯制成的缆线(c1)的外包层(6)护套布置。
[0055]
本发明的另外其它特殊方面涉及能够实现缆线的移动系统(2)的方式。
[0056]
例如，如图1所示，尽管非常示意性地，缆线的移动系统(2)包括多个移动装置(20)，该多个移动装置中的至少一个移动装置实现为包括：
[0057]
框架(21)，该框架围绕垂直铰链轴线(v)以枢转的方式铰接到基座结构(1)的一部分(11)，使得框架(21)能够围绕垂直铰链轴线(v)相对于基座结构(1)旋转；
[0058]
电机(3)，该电机安装在框架(21)上；
[0059]
和多根缆线(c；c1)中的相应缆线(c；c1)的至少一个卷绕/展开元件(4)(例如，卷筒)，该至少一个卷绕/展开元件安装在框架(21)上并且可通过电机(3)驱动旋转。
[0060]
这样，对于缆线(c1)，例如如上所述实现的缆线，将不必使用偏离元件或缆线导向元件，因为它将会始终正确地朝向可移动元件定向，因为在可移动元件在空间中移动期间，框架相对于基座结构枢转，即，可围绕垂直铰链轴线相对于基座结构的一部分旋转，并且缆线将不会发生偏移或扭曲。
[0061]
因此，缆线的卷绕元件在与框架一起相对于基座结构旋转时，将会自动地将其定向和位置调整到可移动元件将会时不时地占据的位置，从而实际上自动对准由可移动元件占据的实际位置。
[0062]
实质上，包括在可移动元件与卷绕元件之间的缆线部分将会始终基本上垂直于卷绕元件的旋转轴线。
[0063]
这样，将会防止对缆线的弯曲或扭转施加不期望的另外的应力，随着时间的推移，该应力可能会导致缆线磨损和劣化。
[0064]
从上文说明中可以清楚地看出，本发明的缆线驱动型机器人对象将会通过利用用于保持同一可移动元件悬置和移动的缆线中的至少一根缆线来成功地将电流供应和/或命令信号直接提供给可移动元件，从而避免现有技术中存在的在序言中强调的问题。

技术特征：
1.一种缆线驱动型机器人(100)，包括：基座结构(1)；多根缆线(c；c1)；可移动元件(em)，所述可移动元件通过所述多根缆线(c；c1)保持悬置；移动系统(2)，所述移动系统用于移动所述缆线(c；c1)，并因此用于使所述可移动操作元件(em)在空间中相对于所述基座结构(1)移动，所述移动系统包括所述缆线(c；c1)的多个卷绕元件(4)，所述多个卷绕元件可驱动旋转以卷绕/展开所述缆线(c；c1)，其中，所述缆线(c；c1)包括连接到所述可移动元件(em)的第一端部以及连接到所述移动系统(2)的相应卷绕元件(4)的第二端部；所述多根缆线(c；c1)中的至少一根缆线(c1)被制成为包括中心芯(5)和外包层护套(6)的方式，其中，所述中心芯(5)由导电材料制成，以便能够将电流和/或命令信号传输到连接到所述可移动元件(em)的所述缆线(c1)的端部；其中，所述外包层护套(6)由编织合成材料制成，以便为所述缆线(c1)提供针对牵引和弯曲负载的抵抗力，其特征在于，所述外包层护套(6)包括第一内层(61)，所述第一内层包括多根第一绞线(7)，所述多根第一绞线围绕所述中心芯(5)布置并且彼此编织以形成卷绕在所述中心芯(5)周围的第一编织物(610)，其中，所述多根第一绞线(7)中的每根所述绞线(7)由一系列单丝(71)构成，所述一系列单丝由彼此编织的高密度合成材料制成，其中，由形成所述第一一系列绞线(7)的所述绞线(7)的所述一系列单丝(71)中的高密度合成材料制成的所述单丝(71)由高密度聚乙烯制成，并且其特征在于，所述外包层护套(6)包括第二外层(62)，所述第二外层包括多根第二绞线(8)，所述多根第二绞线围绕形成所述第一内层(61)的所述多根第一绞线(7)布置并且彼此编织以形成卷绕在由彼此编织的所述多根第一绞线(7)形成的所述第一编织物(610)周围的第二编织物(620)，其中，所述多根第二绞线(8)中的每根所述绞线(8)由一系列单丝(81)构成，所述一系列单丝由彼此编织的高韧度合成材料制成，其中，由形成所述第二一系列绞线(8)的所述绞线(8)的所述一系列单丝(81)中的高韧度合成材料制成的所述单丝(81)由聚酯制成。2.根据权利要求1所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，所述中心芯(5)包括由导电材料制成的多根导线(51)。3.根据权利要求2所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，形成所述中心芯(5)的由导电材料制成的所述多根导线(51)彼此螺旋卷绕。4.根据前述权利要求2和3中任一项所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，形成所述中心芯(5)的由导电材料制成的所述多根导线(51)包括铜导线。5.根据权利要求1所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，所述中心芯(5)由彼此螺旋卷绕的多根镀锌钢导线绞线(51)构成。6.根据前述权利要求中任一项所述的缆线驱动型机器人(100)，所述缆线驱动型机器人包括由绝缘材料制成的中间护套(50)，所述中间护套夹置在所述缆线(c1)的所述中心芯(5)与所述外包层护套(6)之间。7.根据权利要求6所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，由绝缘材料制成的所述中间护套(50)由pvc制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的缆线驱动型机器人(100)，所述缆线驱动型机器人包括覆盖层，所述覆盖层围绕由聚氨酯制成的所述缆线(c1)的所述外包层护套(6)布置。9.根据前述权利要求中任一项所述的缆线驱动型机器人(100)，其中，所述缆线的所述移动系统(2)包括多个移动装置(20)，所述多个移动装置中的至少一个移动装置实现为包括：框架(21)，所述框架围绕垂直铰链轴线以枢转的方式铰接到所述基座结构(1)的一部分(11)，使得所述框架(21)能够围绕所述垂直铰链轴线相对于所述基座结构(1)旋转；电机(3)，所述电机安装在所述框架(21)上；和所述多根缆线(c；c1)中的相应缆线(c；c1)的至少一个卷绕/展开元件(4)，所述至少一个卷绕/展开元件安装在所述框架(21)上并且可通过所述电机(3)驱动旋转。

技术总结
所述缆线驱动型机器人(100)包括：基座结构(1)；多根缆线(C；C1)；可移动元件(EM)，所述可移动元件通过所述多根缆线(C；C1)保持悬置；移动系统(2)，所述移动系统用于移动所述缆线(C；C1)，并因此用于在空间中移动所述可移动操作元件(EM)，所述移动系统包括所述缆线(C；C1)的多个卷绕元件(4)，所述多个卷绕元件可触发旋转以卷绕/展开所述缆线(C；C1)。所述多根缆线(C；C1)中的至少一根缆线(C1)实现为包括中心芯(5)和外包层护套(6)。所述中心芯(5)由导电材料制成，以使电流和/或命令信号传输到连接到所述可移动元件(EM)的所述缆线(C1)的端部，而所述外包层护套(6)由编织合成材料制成，以便为所述缆线(C1)提供针对牵引和弯曲负载的抵抗力。的抵抗力。的抵抗力。


技术研发人员：朱塞佩
受保护的技术使用者：马尔凯西尼集团股份公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2023/10/11