[發(fā)明專(zhuān)利]履帶爬壁四自由度并聯(lián)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610187880.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105666472B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路懿;葉妮佳;路揚(yáng);劉洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/00;B25J15/06;B25J11/00;B62D55/00;B62D57/024
• 代理公司: 秦皇島一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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。

專(zhuān)利號(hào)為200710016408.8的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種鐵基罐體爬壁機(jī)器人；中國(guó)專(zhuān)利CN1739925公開(kāi)了一種非接觸磁吸附輪式爬壁機(jī)器人；公開(kāi)號(hào)為CN1428226的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種履帶式多吸盤(pán)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(kāi)號(hào)為CN101181913的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種串聯(lián)式模塊化爬壁機(jī)器人；公開(kāi)號(hào)為CN101537619的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種模塊化可重構(gòu)蠕蟲(chóng)式爬壁機(jī)器人；公開(kāi)號(hào)為CN102343588A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種磁盤(pán)吸附式爬壁機(jī)器人；申請(qǐng)?zhí)枮?2158876的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種五足爬壁機(jī)器人；公開(kāi)號(hào)為CN101746429A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種六足仿生濕吸爬壁機(jī)器人。

雖然上述爬壁類(lèi)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(lèi)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：

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(lèi)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(lèi)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。

本發(fā)明包括履帶車(chē)和四自由度并聯(lián)機(jī)器人。所述履帶車(chē)包括底盤(pán)，四個(gè)套，兩個(gè)永磁履帶機(jī)構(gòu)；底盤(pán)呈矩形，四個(gè)套均布在底盤(pán)四個(gè)頂角處，套的外壁與底盤(pán)垂直固連，套內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔兩端開(kāi)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(pán)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(pán)的兩側(cè)，與底盤(pán)平行并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤(pán)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(pán)對(duì)稱(chēng)聯(lián)接，帶動(dòng)底盤(pán)沿磁性壁爬行。

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(pán)，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(pán)上的球副聯(lián)接，所述四個(gè)磁盤(pán)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(pán)上面和套上端開(kāi)口的內(nèi)下表面；當(dāng)所有活塞桿縮回時(shí)，磁盤(pán)脫離工件壁，電動(dòng)缸缸體下端的凸臺(tái)抵到套上端，磁盤(pán)被鎖在套內(nèi)，并聯(lián)機(jī)器人隨履帶車(chē)爬行，活塞桿伸長(zhǎng)時(shí)，磁盤(pán)吸附工件壁，并聯(lián)機(jī)器人在工作范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、履帶車(chē)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；

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

圖1是本發(fā)明的主視剖視示意簡(jiǎn)圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視示意簡(jiǎn)圖。

圖3是圖1的A-A視圖。

圖4是本發(fā)明履帶結(jié)構(gòu)的示意簡(jiǎn)圖。

圖中：1-底盤(pán)、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(pán)、8-SPR型分支、9-彈簧、10-動(dòng)臺(tái)、11-連桿、12-刀具。

具體實(shí)施方式

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(pán)1呈矩形，四個(gè)套6均布在底盤(pán)四個(gè)頂角處，套的外壁與底盤(pán)垂直固連，套內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔兩端開(kāi)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(pán)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(pán)的兩側(cè)，與底盤(pán)平行并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤(pán)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(pán)7上的球副聯(lián)接，所述四個(gè)磁盤(pán)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(pán)上面和套上端開(kāi)口的內(nèi)下表面；刀具12連接在動(dòng)臺(tái)上。