一種含六個可變分支并聯(lián)爬壁機器人的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及一種爬壁類機器人。
【背景技術】
[0002]爬壁機器人是一種可以在垂直墻壁上攀爬完成超出人極限的自動化作業(yè)的機器人，近20年成為國內(nèi)外機器人領域研究的熱點和前沿。目前爬壁機器人已用于儲油罐探傷檢查、艦船噴漆、軍事偵查、高樓消防、清潔和噴涂、核設備檢查測厚等。
[0003]中國專利200710016408.8公開了一種鐵基罐體爬壁機器人；中國專利CN1739925公開了一種非接觸磁吸附輪式爬壁機器人；中國專利CN1428226公開了一種履帶式多吸盤爬壁機器人的實現(xiàn)方法及所述方法的機器人；中國專利CN101181913公開了一種串聯(lián)式模塊化爬壁機器人；中國專利CN101537619公開了一種模塊化可重構(gòu)蠕蟲式爬壁機器人；中國專利CN102343588A公開了一種磁盤吸附式爬壁機器人；中國專利02158876公開了一種五足爬壁機器人；中國專利CN101746429A公開了一種六足仿生濕吸爬壁機器人。
[0004]雖然上述爬壁類機器人各具特色，但用于極端條件下大型設備、裝備及大工件表面缺陷現(xiàn)場修復和再制造一直是爬壁類機器人設計、研制和應用中面臨的難題。特別是爬壁機器人應具有平動爬壁與大載荷六自由度靈活操作是需要解決的關鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明目的在于提供一種用于極端條件下大型設備、裝備及大工件表面缺陷現(xiàn)場修復和再制造，并且具有平動爬壁與大載荷六自由度靈活操作雙重功能，吸附能力強、結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、控制簡單、自重輕的含六個可變分支并聯(lián)爬壁機器人。
[0006]本發(fā)明主要包括動平臺、工件壁、激光槍、連接動平臺和工件壁的六個結(jié)構(gòu)相同的可變分支、六個結(jié)構(gòu)相同的永磁吸盤、變構(gòu)機構(gòu)、復位彈簧和小彈簧；
[0007]動平臺上設有六個大圓周均布的可變分支安裝孔，六個中圓周均布的鋼繩導孔，三個小圓周均布的導桿安裝通孔和一個中心孔；
[0008]所述每個可變分支包括立柱盤、上萬向副、電動缸、下萬向副、凸臺、復位彈簧和小彈簧，其中，上萬向副包括相互正交的上內(nèi)軸和上外軸；下萬向副包括相互正交的下內(nèi)軸和下外軸；立柱盤的上端設在動平臺上的可變分支安裝孔內(nèi)，與動平臺垂直轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該立柱盤的下端與上萬向副的上外軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，立柱盤軸線與上外軸垂直相交；電動缸上部設有圓形凸臺，電動缸上、下端分別與上內(nèi)軸和下內(nèi)軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，上內(nèi)軸與下內(nèi)軸平行，且垂直電動缸軸線；下外軸與永磁吸盤轉(zhuǎn)動聯(lián)接，永磁吸盤與工件壁連接，下外軸平行于工件壁；復位彈簧位于立柱盤與凸臺之間，迫使可變分支復位；小彈簧套在電動缸與永磁吸盤頂面之間的電動缸伸縮桿上，迫使脫離工件壁面的磁盤復位；
[0009]所述變構(gòu)機構(gòu)包括螺旋驅(qū)動機構(gòu)和六根鋼繩，所述螺旋驅(qū)動機構(gòu)包括電動機，絲杠，絲母盤，三個導桿，六個導輪；其中，電動機與動平臺垂直固連，電動機軸穿過動平臺的中心孔與絲杠同軸連接，絲母盤與絲杠螺旋聯(lián)接，且與動平臺平行，三個導桿在絲母盤與動平臺之間圓周均布，每個導桿均穿過動平臺上的導桿安裝通孔，其中部與動平臺垂直固連，其下端均與刀架固連，其上端與絲母盤滑動配合聯(lián)接，阻止絲母盤轉(zhuǎn)動；激光槍10與刀架連接；六個導輪均位于六個立柱盤的上方，并與絲母盤轉(zhuǎn)動聯(lián)接；六根鋼繩的一端分別穿過動平臺上的鋼繩導孔與相對應的立柱盤內(nèi)側(cè)連接，該鋼繩的另一端分別繞過導輪與動平臺連接。
[0010]行走時，電動機通過絲杠驅(qū)動絲母板上移，拉緊六根鋼繩，阻止立柱盤轉(zhuǎn)動，機器人成為6UPU型并聯(lián)機構(gòu)，當三個圓周均布的UPU型分支保持原長和吸盤吸附狀態(tài)，另三個UPU型分支同時縮短，其吸盤脫離工件壁，實現(xiàn)兩個3-UPU型并聯(lián)機器人在磁性工件壁面交替邁步；定位時，電動機驅(qū)動絲母板下移，放松六根鋼絲，立柱盤恢復其自由轉(zhuǎn)動，機器人變成6UPS型并聯(lián)機器人，動平臺攜激光槍修復大型裝備，實現(xiàn)再制造。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0012]1、爬行時，兩個3-UPU型并聯(lián)機器人在磁性工件壁面附交替邁步，至少有三個吸盤吸工件壁面，可沿工件壁面任意方向以較大步距平動爬行；
[0013]2、定位加工時，該機器人成為六自由度并聯(lián)機器人，同時有六個吸盤吸附工件壁面，吸附能力強、定點操作靈活性好，承載工作能力大；
[0014]3、采用常規(guī)電動缸，結(jié)構(gòu)簡單、自重輕、容易制造；
[0015]4、控制簡單、適用于極端條件下大型設備、裝備及大工件表面缺陷現(xiàn)場修復和再制造。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017]圖中:1-工件壁、2-可變分支、2-1永磁吸盤、2-2下內(nèi)軸、2-3下外軸、2_4小彈簧、2-5電動缸、2-6凸臺、2-7復位彈簧、2-8上內(nèi)軸、2_9上外軸、2_10立柱盤、3動平臺、4-鋼繩、5-導輪、6-絲母盤、7-導桿、8-絲杠、9-電動機、10-激光槍、11-刀架。
【具體實施方式】
[0018]在圖1所示的含六個可變分支并聯(lián)爬壁機器人示意圖中，動平臺3呈圓盤形狀，其上設有六個大圓周均布的可變分支安裝孔，六個中圓周均布的鋼繩導孔，三個小圓周均布的導桿安裝通孔和一個中心孔；
[0019]六個結(jié)構(gòu)相同的可變分支2中的上萬向副包括相互正交的上內(nèi)軸2-8和上外軸2-9，下萬向副包括相互正交的下內(nèi)軸2-2和下外軸2-3 ;立柱盤2-10的上端設在動平臺上的可變分支安裝孔內(nèi)，與動平臺垂直轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該立柱盤的下端與上萬向副的上外軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，立柱盤軸線與上外軸垂直相交；電動缸2-5上部設有圓形凸臺2-6，電動缸上、下端分別與上內(nèi)軸和下內(nèi)軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，上內(nèi)軸與下內(nèi)軸平行，且垂直電動缸軸線；下外軸與永磁吸盤2-1轉(zhuǎn)動聯(lián)接，永磁吸盤與工件壁1連接，下外軸平行于工件壁；復位彈簧2-7位于立柱盤與凸臺之間，迫使可變分支復位；小彈簧2-4套在電動缸與永磁吸盤頂面之間的電動缸伸縮桿上，迫使脫離工件壁面的磁盤復位；
[0020]變構(gòu)機構(gòu)中螺旋驅(qū)動機構(gòu)的電動機9與動平臺垂直固連，電動機軸穿過動平臺的中心孔與絲杠8同軸連接，絲母盤6與絲杠螺旋聯(lián)接，且與動平臺平行，三個導桿7在絲母盤與動平臺之間圓周均布，每個導桿均穿過動平臺上的導桿安裝通孔，其中部與動平臺垂直固連，其下端均與刀架11固連，其上端與絲母盤滑動配合聯(lián)接，阻止絲母盤轉(zhuǎn)動；激光槍10與刀架連接；六個導輪5均位于六個立柱盤的上方，并與絲母盤轉(zhuǎn)動聯(lián)接；六根鋼繩4的一端分別穿過動平臺上的鋼繩導孔與相對應的立柱盤內(nèi)側(cè)連接，該鋼繩的另一端分別繞過導輪與動平臺連接。
[0021]行走時，電動機通過絲杠驅(qū)動絲母板上移，拉緊六根鋼繩，阻止立柱盤轉(zhuǎn)動，機器人成為6UPU型并聯(lián)機構(gòu)，當三個圓周均布的UPU型分支保持原長和吸盤吸附狀態(tài)，另三個UPU型分支同時縮短，其吸盤脫離工件壁，實現(xiàn)兩個3-UPU型并聯(lián)機器人在磁性工件壁面交替邁步；定位時，電動機驅(qū)動絲母板下移，放松六根鋼絲，立柱盤恢復其自由轉(zhuǎn)動，機器人變成6UPS型并聯(lián)機器人，動平臺攜激光槍修復大型裝備，實現(xiàn)再制造。
【主權(quán)項】
1.一種含六個可變分支并聯(lián)爬壁機器人，它主要包括動平臺、工件壁、激光槍、連接動平臺和工件壁的六個結(jié)構(gòu)相同的可變分支、六個結(jié)構(gòu)相同的永磁吸盤、變構(gòu)機構(gòu)、復位彈簧和小彈簧，其特征在于:所述動平臺上設有六個大圓周均布的可變分支安裝孔，六個中圓周均布的鋼繩導孔，三個小圓周均布的導桿安裝通孔和一個中心孔； 所述每個可變分支包括立柱盤、上萬向副、電動缸、下萬向副、凸臺、復位彈簧和小彈簧，其中，上萬向副包括相互正交的上內(nèi)軸和上外軸，下萬向副包括相互正交的下內(nèi)軸和下外軸；立柱盤的上端設在動平臺上的可變分支安裝孔內(nèi)，與動平臺垂直轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該立柱盤的下端與上萬向副的上外軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，立柱盤軸線與上外軸垂直相交；電動缸上部設有圓形凸臺，電動缸上、下端分別與上內(nèi)軸和下內(nèi)軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，上內(nèi)軸與下內(nèi)軸平行，且垂直電動缸軸線；下外軸與永磁吸盤轉(zhuǎn)動聯(lián)接，永磁吸盤與工件壁連接，下外軸平行于工件壁；復位彈簧位于立柱盤與凸臺之間；小彈簧套在電動缸與永磁吸盤頂面之間的電動缸伸縮桿上; 所述變構(gòu)機構(gòu)包括螺旋驅(qū)動機構(gòu)和六根鋼繩，所述螺旋驅(qū)動機構(gòu)包括電動機，絲杠，絲母盤，三個導桿，六個導輪；其中，電動機與動平臺垂直固連，電動機軸穿過動平臺的中心孔與絲杠同軸連接，絲母盤與絲杠螺旋聯(lián)接，且與動平臺平行，三個導桿在絲母盤與動平臺之間圓周均布，每個導桿均穿過動平臺上的導桿安裝通孔，其中部與動平臺垂直固連，其下端均與刀架固連，其上端與絲母盤滑動配合聯(lián)接，阻止絲母盤轉(zhuǎn)動；六個導輪均位于六個立柱盤的上方，并與絲母盤轉(zhuǎn)動聯(lián)接；六根鋼繩的一端分別穿過動平臺上的鋼繩導孔與相對應的立柱盤內(nèi)側(cè)連接，該鋼繩的另一端分別繞過導輪與動平臺連接。
【專利摘要】一種含六個可變分支并聯(lián)爬壁機器人，其主要包括動平臺、工件壁、激光槍、六個結(jié)構(gòu)相同的可變分支、六個結(jié)構(gòu)相同的永磁吸盤、變構(gòu)機構(gòu)、復位彈簧和小彈簧；所述可變分支上端通過立柱盤與動平臺聯(lián)接，其下端通過永磁吸盤與工件壁連接，復位彈簧和小彈簧分別設在可變分支兩端，所述變構(gòu)機構(gòu)的電動機與動平臺固連，電動機軸與絲杠連接，絲母盤與絲杠聯(lián)接，三個導桿在絲母盤與動平臺之間圓周均布，其中部與動平臺固連，其下端均與刀架和激光槍固連，其上端與絲母盤聯(lián)接，六個導輪均與絲母盤聯(lián)接；六根鋼繩分別與立柱盤和動平臺連接。本發(fā)明吸附能力強、結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、控制簡單，適用于極端條件下大型設備及大工件表面缺陷現(xiàn)場修復和再制造。
【IPC分類】B62D57/024
【公開號】CN105235763
【申請?zhí)枴緾N201510674687
【發(fā)明人】路懿, 葉妮佳, 陳志強
【申請人】燕山大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月16日