Оборудование координирования большого экрана с шестью степенями свободы - RU2531071C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к оборудованию координирования большого экрана. В частности, оно относится к оборудованию координирования большого дисплея с шестью степенями свободы.

Уровень техники

В настоящее время видеодисплей, который имеет большой экран и шесть степеней свободы большого масштаба, не является доступным на рынке. Эти дисплеи, которые могут перемещаться с высокой точностью координирования и могут выполнять различные комбинации перемещений множественной сложности, еще не были увидены. Максимальная нагрузка по весу шести степеней свободы с управлением высокой точности составляет 15000 Н/м. Тем не менее, максимальная нагрузка по весу дисплея, который имеет шесть степеней свободы, является низкой, таким образом, наибольшая эффективная площадь дисплея составляет десяток метров. Это приводит к плохому визуальному ощущению в больших местах демонстрации, таких как большие театры. К тому же светодиодный экран большого дисплея в предшествующем уровне техники не может достичь перемещения с шестью степенями свободы, оставляя только координационное перемещение нескольких объединенных дисплеев.

Документ CN 101916532A (опубликован 15 декабря 2010) раскрывает телескопическую механическую руку, экранную матрица с трансформируемой формой и метод управления ими. Однако экраны по CN 101916532A могут только перемещаться параллельно друг другу. Поэтому устройства, раскрытые в CN 101916532A, не могут достигать перемещения экранов с шестью степенями свободы ввиду ограничений конструкции, например, отсутствия вращения третьей руки, отсутствия вращения третьей кинематической пары. Таким образом, указанный документ не достигает указанного в настоящем описании технического результата, и присутствует срочная необходимость в оборудовании координирования большого дисплея с шестью степенями свободы и также достижении координированного перемещения нескольких объединенных дисплеев.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков предшествующего уровня техники и разработка оборудования координирования большого дисплея с шестью степенями свободы, который может достичь перемещения большого дисплея с шестью степенями свободы и достичь даже координированных перемещений нескольких объединенных больших дисплеев.

Для решения упомянутых выше задач, оборудование координирования большого дисплея с шестью степенями свободы отличается тем, что оно содержит три одинаковые руки робота, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии. Каждая рука робота содержит колонну, причем кинематическая пара вращения колонны, которая может вращаться вокруг оси Y, предусмотрена на верхней и нижней поверхности колонны, которая установлена вертикально, соответственно; вытягиваемую руку, один конец которой соединен с боковой стороной колонны через кинематическую пару вращения вытягиваемой руки; первую вращаемую руку, которая соединена и согласована со свободным концом вытягиваемой руки через первую кинематическую пару вращения; вторую вращаемую руку, которая соединена и согласована со свободным концом первой вращаемой руки через вторую кинематическую пару вращения; третью вращаемую руку, которая соединена и согласована со свободным концом второй вращаемой руки через третью кинематическую пару вращения; и причем третья вращаемая рука соединена и согласована с дисплеем через кинематическую пару вращения дисплея. Кинематическая пара вращения вытягиваемой руки, первая кинематическая пара вращения и вторая кинематическая пара вращения расположены параллельно друг другу. Вторая кинематическая пара вращения, третья кинематическая пара вращения и кинематическая пара вращения дисплея расположены перпендикулярно друг другу.

Предпочтительно, все кинематические пары вращения вытягиваемой руки, первая кинематическая пара вращения и вторая кинематическая пара вращения вращаются вокруг оси, параллельной оси Z. Третья кинематическая пара вращения вращается вокруг оси, параллельной оси Y, и кинематическая пара вращения дисплея вращается вокруг оси, параллельной оси X.

Предпочтительно, противовесное устройство предусмотрено на первой вращаемой руке.

Предпочтительно, противовесное устройство предусмотрено на переднем конце вытягиваемой руки.

Предпочтительно, датчик расстояния предусмотрен вокруг дисплея.

Предпочтительно, механическое устройство предусмотрено вокруг дисплея для того, чтобы избежать столкновение.

Преимущественные эффекты настоящего изобретения заключаются в том, что оборудование координирования большого дисплея с шестью степенями свободы может быть применено для достижения перемещения светодиодного экрана большого дисплея с шестью степенями свободы, чтобы достичь координированное перемещение нескольких объединенных дисплеев. К тому же, противовесное устройство предусмотрено на первой вращаемой руке для уменьшения энергии для работы, что ведет к эффекту экономии энергии. К тому же, добавление противовесного устройства у переднего конца вытягиваемой руки может уменьшить энергию и тянущую силу гидроцилиндра. Следящий преобразователь частоты может быть использован в качестве привода, чтобы улучшить точность соединения дисплеев, улучшая зрительные ощущения.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

на фиг.1 изображен вид спереди оборудования координирования большого дисплея с шестью степенями свободы, разработанного в настоящем изобретении.

На фиг.2 изображен вид сверху оборудования координирования большого дисплея с шестью степенями свободы, показанного на Фиг.1.

На фиг.3 изображен вид слева оборудования координирования большого дисплея с шестью степенями свободы, как показано на фиг.1, и схематические диаграммы этого оборудования координирования в трех разных положениях.

Настоящее изобретение далее проиллюстрировано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи и конкретные варианты осуществления.

Как показано на фиг.1-3 (метки А и В на фиг.3 обозначают схематичные диаграммы руки робота, когда дисплей находится в двух разных положениях в пространстве), оборудование координирования большого дисплея с шестью степенями свободы содержит три руки робота, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии. Структуры этих трех рук робота одинаковые. Каждая из рук робота содержит колонну 2, вытягиваемую руку 5, первую вращаемую руку 9, вторую вращаемую руку 11 и третью вращаемую руку 14. В частности, упомянутая колонна 2 установлена вертикально. Кинематическая пара 1 вращения колонны, которая может вращаться вокруг оси Y, предусмотрена на верхней и нижней поверхности колонны 2, соответственно. Кинематическая пара 1 вращения колонны приводится мотор-редуктором так, что колонна 2 может вращаться вокруг сцены горизонтально. Таким образом, дисплей 3 может вращаться вокруг колонны 2 в широком диапазоне и также может перемещаться влево и вправо.

Один конец вытягиваемой руки 5 соединен с боковой стороной колонны 2 через кинематическую пару 4 вращения вытягиваемой руки. Первая вращаемая рука 9 соединена и согласована со свободным концом вытягиваемой руки 5 через первую кинематическую пару 8 вращения. Кинематическая пара 4 вращения вытягиваемой руки и первая кинематическая пара 8 вращения, обе могут вращаться вокруг оси, параллельной оси Z. Растягиваемый гидроцилиндр или другое растягиваемое оборудование предусмотрено у места на вытягиваемой руке 5, которое находится вблизи от первой вращаемой руки 9, так что вытягиваемая рука 5 может вращаться в плоскости, вертикальной к горизонтальной плоскости, и вокруг кинематической пары 4 вращения вытягиваемой руки, которая соединена с колонной 2. Ось колонны 2 и ось вытягиваемой руки 5 проходят через упомянутую плоскость. Таким образом, дисплей 3 может вращаться в вертикальной плоскости и также может перемещаться вверх и вниз, вперед и назад в вертикальной плоскости. К тому же противовесное устройство 7 предусмотрено на первой вращаемой руке 9, то есть первая вращаемая рука 9 состоит из поддерживающей руки и противовесной руки. Первая кинематическая пара 8 вращения приводится мотор-редуктором или гидравлическим двигателем. Для уменьшения кручения и энергии мотор-редуктора, противовесное устройство 7, как противовесное плечо и противовес, добавляется для достижения энергосберегающего эффекта.

Вторая вращаемая рука 11 соединена и согласована со свободным концом первой вращаемой руки 9 через вторую кинематическую пару 10 вращения. Третья вращаемая рука 14 соединена и согласована со второй вращаемой рукой 11 через третью кинематическую пару 12 вращения. Третья вращаемая рука 14 соединена и согласована с дисплеем 3 через кинематическую пару 13 вращения дисплея. Вторая кинематическая пара 10 вращения, кинематическая пара 4 вращения вытягиваемой руки и первая кинематическая пара 8 вращения расположены параллельно друг другу, и вторая кинематическая пара 10 вращения, третья кинематическая пара 12 вращения и кинематическая пара 13 вращения дисплея расположены перпендикулярно друг другу. Предпочтительно, как первая кинематическая пара 8 вращения, так и вторая кинематическая пара 10 вращения вращаются вокруг оси, параллельной оси Z. Третья кинематическая пара 12 вращения вращается вокруг оси, параллельной оси Y, и кинематическая пара 13 вращения дисплея вращается вокруг оси, параллельной оси X. Таким образом, первая вращаемая рука 9 может также вращаться относительно вертикальной плоскости, и комбинация первой вращаемой руки 9 и вытягиваемой руки 5 позволяет дисплею 3 перемещаться в большом диапазоне с тремя степенями свободы поступательных перемещений в пространстве. Более того, вращение дисплея 3 с тремя степенями свободы может быть достигнуто перпендикулярным расположением второй кинематической пары 10 вращения, третьей кинематической пары 12 вращения и кинематической пары 13 вращения дисплея. Таким образом, каждая рука робота может достичь перемещения с шестью степенями свободы, и это оборудование координирования с шестью степенями свободы может быть достигнуто посредством компьютера и соответствующей технологии управления синхронизацией.

Более того, дисплей использует легкий светодиодный экран с площадью (11,28 м × 6,74 м) квадратных метров на дисплей. Поддержка дисплей 3 использует легкую стальную структуру 15. Общий вес дисплея 3 и стальной структуры 15 управляется ниже 6500 кг. Кинематическая пара 13 вращения дисплея приводится электрическим двигателем, и вращение кольцевой шестерни используется в качестве поддержки. В качестве двигателя используется серводвигатель. В качестве преобразователя частоты используется следящий преобразователь частоты. Третья кинематическая пара 12 вращения приводится электрическим двигателем, и вращение кольцевой шестерни используется в качестве поддержки. В качестве двигателя используется серводвигатель. Двойной мотор-редуктор используется для рассеивания ведущей силы шестерней. Следящий преобразователь частоты используется в качестве преобразователя частоты. Вторая кинематическая пара 10 вращения приводится серводвигателем, и вращение кольцевой шестерни используется в качестве поддержки. Серводвигатель используется в качестве электродвигателя. Двойной мотор-редуктор используется для рассеивания ведущей силы шестерней. Следящий преобразователь частоты используется в качестве преобразователя частоты.

Первая вращаемая рука 9 со структурой коробчатой балки с большим сечением используется для увеличения ее жесткости. Сечение от корня до переднего конца постепенно уменьшается для уменьшения веса. Коробчатая балка использует листовое железо. Отверстия пробиты на боковых пластинах и так далее. Первая кинематическая пара 8 вращения приводится серводвигателем, и вращение кольцевой шестерни используется в качестве поддержки. Серводвигатель используется в качестве электродвигателя. Четыре следящих мотор-редуктора используются для рассеивания ведущей силы шестерней. Следящий преобразователь частоты используется в качестве преобразователя частоты. Также выбрана вытягиваемая рука 5 со структурой коробчатой балки. Для сохранения пространства для противовесной руки первой вращаемой руки 9, щель открыта в середине верхней и нижней пластин вытягиваемой руки 5 вдоль направления оси Y, так чтобы противовесное плечо первой вращаемой руки 9 могло проходить через нее. Вытягиваемая рука 5 вытягивается двумя гидроцилиндрами. Точка, за которую тянет противовес, предусмотрена на переднем конце упомянутой вытягиваемой руки 5 для уменьшения тянущей силы и энергии гидроцилиндров, как показано в противовесе 16 вытягиваемой руки и его тросе 17 из стальной проволоки на фиг.2. Трос 17 из стальной проволоки обходит вокруг неподвижного шкива и соединен с противовесом 16 вытягиваемой руки. Другая защитная функция этого противовеса 16 вытягиваемой руки такова: когда эта рука робота прекращает работать и складывается вверх, на конец противовеса может быть добавлен неподвижный палец, чтобы уменьшить тянущую силу гидроцилиндра, когда он прекращает работать. К тому же большая рука не упадет вниз, если гидроцилиндр имеет некоторые неполадки. Нижний конец колонны 2 поддерживается вращающейся опорой с большой грузоподъемностью. Используется вращающаяся опора с внешними зубьями. В качестве электрического двигателя используется серводвигатель. Два следящих мотор-редуктора используются для рассеивания ведущей силы шестерней. Следящий преобразователь частоты используется в качестве преобразователя частоты. Кинематическая пара 1 вращения колонны, имеющая такую же ось, как и нижняя вращающаяся опора, также должна быть предусмотрена на верхней части колонны 2. Поскольку две кинематические пары 1 вращения колонны имеют длинное расстояние, верхняя кинематическая пара вращения колонны может быть заменена на шарнирную опору, которая может немного перемещаться для преодоления неплавного вращения, вызванного ошибкой, являющейся результатом изготовления стальной структуры. Также необходимо освободить степень свободы в направлении Y.

Для достижения точного координирующего действия трех рук робота с одинаковой структурой, используется высокоэффективный центральный контроллер. Шифратор с высокой точностью используется для определения скорости каждой кинематической пары. Контроллером образуется управление с замкнутой цепью скоростью и положением. Пропорциональный клапан с высокой точностью используется для электромагнитного клапана гидроцилиндра. Каждая управляющая система координируется с механической системой так, чтобы она могла быстро работать с заданной программой для достижения требуемых эффектов представления.

Для того, чтобы избежать несчастного случая во время работы этого оборудования, датчик расстояния также предусмотрен вокруг каждого дисплея 3 и может испускать предупредительный сигнал, когда дисплей 3 приближается. К тому же механическое устройство предусмотрено вокруг дисплея 3 для того, чтобы избежать столкновения. Когда дисплей проходит через препятствие, переключатель, соединенный с механическим устройством, обеспеченным вокруг дисплея для избегания столкновения, будет приведен в действие для отправки сигнала центральному контроллеру, и устройство координирования дисплея прекратит работу. Устройство координирования дисплея может работать только в том случае, когда препятствие удалено, для обеспечения безопасности дисплея во время работы.

Все варианты осуществления, описанные в этом документе, представляют собой предпочтительные варианты осуществления настоящей заявки и не направлены на ограничение объема настоящего изобретения. Все эквивалентные изменения и модификации, сделанные согласно заявленному объему настоящей заявки, лежат в техническом объеме настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к роботу для координированного перемещения трех объединенных дисплеев весом до 6500 кг с шестью степенями свободы. Робот содержит три одинаковые руки робота, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии. Каждая рука робота содержит колонну, вытягиваемую руку, первую, вторую и третью вращаемые руки и центральный контроллер, выполненный с возможностью обеспечения точного координирующего действия трех рук робота. Кинематическая пара вращения колонны, которая может вращаться вокруг оси Y, расположена на верхней и нижней поверхности колонны. Один конец вытягиваемой руки соединен с боковой стороной колонны через кинематическую пару вращения вытягиваемой руки. Первая вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом вытягиваемой руки через первую кинематическую пару вращения. Вторая вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом первой вращаемой руки через вторую кинематическую пару вращения. Третья вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом второй вращаемой руки через третью кинематическую пару вращения и с дисплеем через кинематическую пару вращения дисплея. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула