履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及機(jī)器人，特別涉及一種爬壁機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]爬壁機(jī)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(dòng)化作業(yè)的機(jī)器人，近20年成為國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿。目前爬壁機(jī)器人已用于儲(chǔ)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(shè)備檢查測(cè)厚等。
[0003]專利號(hào)為200710016408.8的中國(guó)專利公開了一種鐵基罐體爬壁機(jī)器人；中國(guó)專利CN1739925公開了一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人;公開號(hào)為CN1428226的中國(guó)專利公開了一種履帶式多吸盤爬壁機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)方法及所述方法的機(jī)器人;公開號(hào)為CN101181913的中國(guó)專利公開了一種串聯(lián)式模塊化爬壁機(jī)器人;公開號(hào)為CNl 01537619的中國(guó)專利公開了一種模塊化可重構(gòu)婦蟲式爬壁機(jī)器人;公開號(hào)為CN102343588A的中國(guó)專利公開了一種磁盤吸附式爬壁機(jī)器人;公開號(hào)為02158876的中國(guó)專利公開了一種五足爬壁機(jī)器人；公開號(hào)為CNl 01746429A的中國(guó)專利公開了一種六足仿生濕吸爬壁機(jī)器人。
[0004]雖然上述爬壁類機(jī)器人各具特色，但機(jī)器人攜工具(銑刀，激光焊槍等)操作時(shí)自由度少，運(yùn)動(dòng)精度較低，操作力不強(qiáng)，不適用于極端條件下大型設(shè)備、裝備及大工件缺陷現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)和再制造。增加操作工具自由度，提高其運(yùn)動(dòng)精度和操作力一直是爬壁類機(jī)器人設(shè)計(jì)、研制和應(yīng)用中面臨的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明提供一種履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人，在保證爬壁類機(jī)器人吸附穩(wěn)定、吸附力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快速爬壁和轉(zhuǎn)向等優(yōu)勢(shì)前提下，可以增加爬壁類機(jī)器人攜工具的運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)精度和操作力，用于極端條件下大型裝備及大工件表面缺陷現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)和再制造。
[0006]本發(fā)明包括履帶車和四自由度并聯(lián)機(jī)器人。所述履帶車包括底盤，四個(gè)套，兩個(gè)永磁履帶機(jī)構(gòu);底盤呈矩形，四個(gè)套均布在底盤四個(gè)頂角處，套的外壁與底盤垂直固連，套內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔兩端開口直徑小于中部直徑;永磁履帶機(jī)構(gòu)包括閉環(huán)履帶，電機(jī)，驅(qū)動(dòng)齒輪，導(dǎo)向齒輪；閉環(huán)履帶包括若干個(gè)框架和永磁塊;每個(gè)框架內(nèi)設(shè)有空腔，空腔內(nèi)裝有永磁塊，每個(gè)框架前后端分別設(shè)有凸臺(tái)和凹槽，每?jī)蓚€(gè)相連的框架中的前框架凸臺(tái)與后框架凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，構(gòu)成閉環(huán)履帶；電機(jī)與底盤固連，電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪同軸連接，驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪設(shè)在底盤的兩側(cè)，與底盤平行并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤聯(lián)接，閉環(huán)履帶套在驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪外，閉環(huán)履帶的每個(gè)框架靠驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪的一側(cè)均設(shè)有齒條，該齒條與驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪相嚙合;驅(qū)動(dòng)齒輪與閉環(huán)履帶的框架內(nèi)側(cè)齒條嚙合傳動(dòng)，導(dǎo)向齒輪支撐閉環(huán)履帶的框架內(nèi)側(cè)齒條，兩個(gè)永磁履帶機(jī)構(gòu)與底盤對(duì)稱聯(lián)接，帶動(dòng)底盤沿磁性壁爬行。
[0007]所述四自由度并聯(lián)機(jī)器人包括動(dòng)臺(tái)，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPR型分支，兩個(gè)連桿，四個(gè)磁盤，四個(gè)彈簧。所述動(dòng)臺(tái)為矩形板，靠近矩形板的兩個(gè)短邊設(shè)有兩個(gè)平行通孔;所述兩個(gè)連桿兩端均設(shè)有兩個(gè)相互平行，且垂直于連桿的通孔;所述SPR型分支包括電動(dòng)缸體和活塞桿，活塞桿相對(duì)電動(dòng)缸體直線伸縮運(yùn)動(dòng);每個(gè)連桿分別穿過(guò)上述動(dòng)臺(tái)的平行通孔，每個(gè)連桿的兩端分別與兩個(gè)SPR型分支上的電動(dòng)缸體上端轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，活塞桿下端與磁盤上的球副聯(lián)接，所述四個(gè)磁盤分別設(shè)在上述四個(gè)滑套的下端通孔內(nèi)，并與套滑動(dòng)配合;彈簧套在位于套通孔內(nèi)的活塞桿上，該彈簧的兩端抵在磁盤上面和套上端開口的內(nèi)下表面；當(dāng)所有活塞桿縮回時(shí)，磁盤脫離工件壁，電動(dòng)缸缸體下端的凸臺(tái)抵到套上端，磁盤被鎖在套內(nèi)，并聯(lián)機(jī)器人隨履帶車爬行，活塞桿伸長(zhǎng)時(shí)，磁盤吸附工件壁，并聯(lián)機(jī)器人在工作范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、履帶車能驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人同時(shí)快速爬壁與換向，吸附性穩(wěn)定，吸附力強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單；
[0010]2、并聯(lián)機(jī)器人吸附性穩(wěn)定，吸附力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活，其動(dòng)臺(tái)攜帶機(jī)器人手或銑刀、激光槍、磨頭等工具可以完成極端條件下對(duì)太空站、核/水電站、采礦/冶金/裝卸設(shè)備、采/輸/儲(chǔ)油氣設(shè)備、大型艦船/飛機(jī)等大型裝備及大工件表面缺陷現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)和再制造，探傷檢查、除銹、噴漆及軍事偵查等任務(wù)。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的主視剖視示意簡(jiǎn)圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的側(cè)視示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖3是圖1的A-A視圖。
[0014]圖4是本發(fā)明履帶結(jié)構(gòu)的示意簡(jiǎn)圖。
[0015]圖中:1-底盤、2-電機(jī)、3-驅(qū)動(dòng)齒輪、4-導(dǎo)向齒輪、5-閉環(huán)履帶、5_1_框架、5_2_永磁塊、6-套、7-磁盤、8-SPR型分支、9-彈簧、I O-動(dòng)臺(tái)、11 -連桿、12-刀具。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1-3的履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人示意圖中，底盤I呈矩形，四個(gè)套6均布在底盤四個(gè)頂角處，套的外壁與底盤垂直固連，套內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔兩端開口直徑小于中部直徑;永磁履帶機(jī)構(gòu)中的閉環(huán)履帶5包括若干個(gè)框架和永磁塊;每個(gè)框架5-1內(nèi)設(shè)有空腔，空腔內(nèi)裝有永磁塊5-2，每個(gè)框架前后端分別設(shè)有凸臺(tái)和凹槽，每?jī)蓚€(gè)相連的框架中的前框架凸臺(tái)與后框架凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，構(gòu)成閉環(huán)履帶；電機(jī)2與底盤固連，電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪3同軸連接，驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪4設(shè)在底盤的兩側(cè)，與底盤平行并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤聯(lián)接，閉環(huán)履帶套在驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪外，閉環(huán)履帶的每個(gè)框架靠驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪的一側(cè)均設(shè)有齒條，該齒條與驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪相嚙合；四自由度并聯(lián)機(jī)器人中的動(dòng)臺(tái)10為矩形板，靠近矩形板的兩個(gè)短邊設(shè)有兩個(gè)平行通孔，兩個(gè)連桿11兩端均設(shè)有兩個(gè)相互平行，且垂直于連桿的通孔，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPR型分支8包括電動(dòng)缸體8-1和活塞桿8-2，每個(gè)連桿分別穿過(guò)上述動(dòng)臺(tái)的平行通孔，每個(gè)連桿的兩端分別與兩個(gè)SPR型分支上的電動(dòng)缸體上端轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，活塞桿下端與磁盤7上的球副聯(lián)接，所述四個(gè)磁盤分別設(shè)在上述四個(gè)滑套的下端通孔內(nèi)，并與套滑動(dòng)配合;彈簧9套在位于套通孔內(nèi)的活塞桿上，該彈簧的兩端抵在磁盤上面和套上端開口的內(nèi)下表面;刀具12連接在動(dòng)臺(tái)上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于:它包括履帶車和四自由度并聯(lián)機(jī)器人;所述履帶車包括底盤，四個(gè)套，兩個(gè)永磁履帶機(jī)構(gòu);所述底盤呈矩形，四個(gè)套均布在底盤四個(gè)頂角處，套的外壁與底盤垂直固連，套內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔兩端開口直徑小于中部直徑;永磁履帶機(jī)構(gòu)包括閉環(huán)履帶，電機(jī)，驅(qū)動(dòng)齒輪，導(dǎo)向齒輪;閉環(huán)履帶包括若干個(gè)框架和永磁塊;每個(gè)框架內(nèi)設(shè)有空腔，空腔內(nèi)裝有永磁塊，每個(gè)框架前后端分別設(shè)有凸臺(tái)和凹槽，每?jī)蓚€(gè)相連的框架中的前框架凸臺(tái)與后框架凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，構(gòu)成閉環(huán)履帶；電機(jī)與底盤固連，電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪同軸連接，驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪設(shè)在底盤的兩側(cè)，與底盤平行并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤聯(lián)接，閉環(huán)履帶套在驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪外，閉環(huán)履帶的每個(gè)框架靠驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪的一側(cè)均設(shè)有齒條，該齒條與驅(qū)動(dòng)齒輪和導(dǎo)向齒輪相嚙合;所述四自由度并聯(lián)機(jī)器人包括動(dòng)臺(tái)，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPR型分支，兩個(gè)連桿，四個(gè)磁盤，四個(gè)彈簧;所述動(dòng)臺(tái)為矩形板，靠近矩形板的兩個(gè)短邊設(shè)有兩個(gè)平行通孔;所述兩個(gè)連桿兩端均設(shè)有兩個(gè)相互平行，且垂直于連桿的通孔;所述SPR型分支包括電動(dòng)缸體和活塞桿，活塞桿相對(duì)電動(dòng)缸體直線伸縮運(yùn)動(dòng);每個(gè)連桿分別穿過(guò)上述動(dòng)臺(tái)的平行通孔，每個(gè)連桿的兩端分別與兩個(gè)SPR型分支上的電動(dòng)缸體上端轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，活塞桿下端與磁盤上的球副聯(lián)接，所述四個(gè)磁盤分別設(shè)在上述四個(gè)滑套的下端通孔內(nèi)，并與套滑動(dòng)配合;彈簧套在位于套通孔內(nèi)的活塞桿上，該彈簧的兩端抵在磁盤上面和套上端開口的內(nèi)下表面。
【專利摘要】一種履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括履帶車和四自由度并聯(lián)機(jī)器人；所述履帶車包括矩形底盤，四個(gè)套，兩個(gè)永磁履帶機(jī)構(gòu)，套與底盤均布固連，永磁履帶機(jī)構(gòu)與底盤對(duì)稱聯(lián)接，帶動(dòng)底盤沿磁性壁爬行；并聯(lián)機(jī)器人包括動(dòng)臺(tái)，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPR型分支，兩個(gè)連桿，四個(gè)磁盤。SPR型分支包括缸體和活塞桿，每個(gè)連桿分別穿過(guò)上述動(dòng)臺(tái)的平行通孔，其兩端分別與兩個(gè)分支的缸體上端轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，活塞桿下端與磁盤球副聯(lián)接，磁盤與套滑動(dòng)配合。本發(fā)明吸附力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活、結(jié)構(gòu)與控制簡(jiǎn)單，動(dòng)臺(tái)攜工具可修復(fù)大型裝備和工件缺陷。
【IPC分類】B62D57/024, B62D55/00, B25J9/00, B25J15/06, B25J11/00
【公開號(hào)】CN105666472
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610187880
【發(fā)明人】路懿, 葉妮佳, 路揚(yáng), 劉洋
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日