[發(fā)明專利]一種基于連續(xù)體結(jié)構(gòu)的飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210218967.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102729240A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛國臣;高慶吉;王續(xù)喬;王磊;王維娟;王力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00;B25J9/16;B25J19/00;G01M3/38
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

1.一種基于連續(xù)體結(jié)構(gòu)的飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人，其特征在于：所述的飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人包括移動(dòng)平臺(tái)、升降運(yùn)動(dòng)單元、蛇臂運(yùn)動(dòng)單元、系統(tǒng)控制單元(13)和電源模塊(14)；

所述的移動(dòng)平臺(tái)包括底板(17)、兩個(gè)萬向輪(15)和兩個(gè)固定輪(16)，其中底板(17)水平設(shè)置，兩個(gè)萬向輪(15)和兩個(gè)固定輪(16)分別設(shè)置在底板(17)的底面前后端兩側(cè)；

所述的升降運(yùn)動(dòng)單元包括底座(12)、直線模組(11)、滑塊(9)、伺服電機(jī)(6)和聯(lián)軸器(7)，其中底座(12)將直線模組(11)固定在底板(17)的表面中部；滑塊(9)以能夠上下滑動(dòng)的方式安裝在直線模組(11)上，同時(shí)與蛇臂運(yùn)動(dòng)單元下端固連；伺服電機(jī)(6)通過聯(lián)軸器(7)與直線模組(11)上的絲杠上端相連；

所述的蛇臂運(yùn)動(dòng)單元包括蛇臂體(4)、蛇臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)和圖像感知模塊；其中蛇臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)安裝在滑塊(9)上，主要包括多個(gè)電機(jī)底板(36)、多臺(tái)蛇臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(34)、多個(gè)帶基座軸承(28)、多個(gè)卷線軸(31)和蛇臂支架(29)；其中多個(gè)電機(jī)底板(36)分多層沿上下方向相隔距離水平設(shè)置；每個(gè)電機(jī)底板(36)的表面兩側(cè)并排分別安裝有一臺(tái)蛇臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(34)，另一端相應(yīng)安裝有兩個(gè)帶基座軸承(28)；每臺(tái)蛇臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(34)的輸出軸通過一個(gè)聯(lián)軸器(32)與一個(gè)卷線軸(31)的一端相連，卷線軸(31)的另一端連接在一個(gè)帶基座軸承(28)上；蛇臂支架(29)設(shè)置在位于最上層的電機(jī)底板(36)表面上兩個(gè)卷線軸(31)之間的部位，其兩側(cè)面上分別安裝有多個(gè)換向輪(30)，表面形成有多個(gè)用于貫穿蛇臂體(4)上驅(qū)動(dòng)繩(25)的開孔；蛇臂體(4)的下端固定在蛇臂支架(29)上，其由至少五個(gè)關(guān)節(jié)(20)構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)(20)包括首端圓盤(21)、末端圓盤(19)、多個(gè)支撐圓盤(24)、柔性支撐桿(26)和四根驅(qū)動(dòng)繩(25)；其中首端圓盤(21)、多個(gè)支撐圓盤(24)和末端圓盤(19)的中部從下至上相隔距離套裝在柔性支撐桿(26)上，每個(gè)首端圓盤(21)、支撐圓盤(24)和末端圓盤(19)的圓周上形成有多個(gè)過孔，上一關(guān)節(jié)(20)的首端圓盤(21)與下一關(guān)節(jié)(20)的末端圓盤(19)通過關(guān)節(jié)連接件(22)相互連接在一起；四根驅(qū)動(dòng)繩(25)分別貫穿設(shè)置在首端圓盤(21)、支撐圓盤(24)和末端圓盤(19)上相距90度方位的一個(gè)過孔內(nèi)，下端從蛇臂支架(29)上的一個(gè)開孔穿過并通過一個(gè)換向輪(30)以正繞線和反繞線交錯(cuò)的方式卷繞在一個(gè)相應(yīng)的卷線軸(31)上，上端固定在該關(guān)節(jié)(20)的末端圓盤(19)上；圖像感知模塊包括攝像機(jī)(1)及照明燈(2)，兩者固定于蛇臂體(4)的上端；

所述的系統(tǒng)控制單元(13)安裝在底板(17)的表面，包括主控計(jì)算機(jī)(40)、電機(jī)控制板(41)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(42)及照明控制模塊(43)；其中主控計(jì)算機(jī)(40)同時(shí)與電機(jī)控制板(41)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(42)、照明控制模塊(43)及監(jiān)控站計(jì)算機(jī)相連，用于將接收到的監(jiān)控站操作人員在監(jiān)控站計(jì)算機(jī)上下達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制指令分解為各個(gè)關(guān)節(jié)(20)的控制量，再向電機(jī)控制板(41)發(fā)送控制指令，從而使得各關(guān)節(jié)(20)能夠旋轉(zhuǎn)彎曲或使得直線模組(11)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；主控計(jì)算機(jī)(40)還負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)器人的空間姿態(tài)，并和其他系統(tǒng)狀態(tài)一起反饋到監(jiān)控站計(jì)算機(jī)，以便工作人員后續(xù)操控；電機(jī)控制板(41)與主控計(jì)算機(jī)(40)和伺服電機(jī)(6)以及蛇臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(34)相連，用于接收主控計(jì)算機(jī)(40)的運(yùn)動(dòng)指令，然后向伺服電機(jī)(6)和蛇臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(34)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制這些電機(jī)按照指定參數(shù)運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)傳輸模塊(42)通過RS232與主控計(jì)算機(jī)(40)相連，同時(shí)與攝像機(jī)(1)相接，用于將命令和狀態(tài)在機(jī)器人與監(jiān)控站計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳遞，同時(shí)將攝像機(jī)(1)采集的油箱圖像傳遞給監(jiān)控站計(jì)算機(jī)；照明控制模塊(43)通過數(shù)字量采集卡與主控計(jì)算機(jī)(40)相連，同時(shí)與照明燈(2)相接，用于控制照明燈(2)的開關(guān)，并配合攝像機(jī)(1)提供不同亮度的照明光，以適應(yīng)不同的光線條件，從而達(dá)到較好的圖像采集效果；

所述的電源模塊(14)安裝在底板(17)的表面，用于為整個(gè)機(jī)器人提供工作電源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于連續(xù)體結(jié)構(gòu)的飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人，其特征在于：所述的主控計(jì)算機(jī)(40)采用嵌入式工控機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于連續(xù)體結(jié)構(gòu)的飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人，其特征在于：所述的蛇臂體(4)的外部設(shè)有蛇臂外殼(5)，蛇臂外殼(5)采用具有伸縮和彎曲能力的波紋管制成。