[發明專利]一種可升降旋轉的雙臂電力檢修機器人

有效

• 申請號: 201611221063.5
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106625564B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 劉登;張桂春
• 申請（專利權）人: 衡昇科技有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J18/00
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳

1.一種可升降旋轉的雙臂電力檢修機器人，包括車身承載基座（6）、車身升降組件（7）、機械臂組件（8）、可旋轉車身組件（9）以及視覺信息采集裝置（10），

所述的車身承載基座（6）底部，上面依次安裝有車身升降組件（7）、可旋轉車身組件（9），可旋轉車身組件（9）安裝有機械臂組件（8）和及視覺信息采集裝置（10）；所述的視覺信息采集裝置（10）共有四組，分別安裝在可旋轉車身組件（9）的前、后、左、右四個方位；為操作人員提供機器人所處位置的周邊視覺信息，以便于機器人的遠程操縱；

所述的機器人還包括包括輪式底盤（1）、支承框架（2）、車身移動組件（3）、電驅動轉體組件（4）、液壓式抬腿組件（5）；

所述的液壓式抬腿組件（5）包括可旋轉基座（5.1）、車身支撐架（5.2）、液壓缸缸筒（5.3）、液壓缸活塞桿（5.4）、支撐架旋轉小軸承（5.5）、支撐架旋轉軸（5.6）、支撐架旋轉大軸承（5.7）、支撐架旋轉軸端蓋（5.8）、液壓缸旋轉軸定位片（5.9）以及液壓缸旋轉軸（5.10）；車身支撐架（5.2）與車身移動基板（3.9）螺栓連接，其兩側孔與支撐架旋轉軸（5.6）經花鍵連接且通過軸肩和套筒軸向定位；支撐架旋轉軸（5.6）兩端分別與支撐架旋轉小軸承（5.5）和支撐架旋轉大軸承（5.7）的內圈緊配合，支撐架旋轉小軸承（5.5）和支撐架旋轉大軸承（5.7）的外圈分別與可旋轉基座（5.1）的兩沉孔緊配合，支撐架旋轉軸端蓋（5.8）與支撐架旋轉軸（5.6）的外端面貼緊并通過螺栓固定在可旋轉基座（5.1）上，從而實現支撐架旋轉軸（5.6）的軸向定位；液壓缸旋轉軸（5.10）的中間段外表面與液壓缸缸筒（5.3）或液壓缸活塞桿（5.4）的連接端內表面間隙配合，兩側段外表面與可旋轉基座（5.1）或車身支撐架（5.2）的對應孔位內表面間隙配合并經液壓缸旋轉軸定位片（5.9）定位，從而將液壓缸缸筒（5.3）和液壓缸活塞桿（5.4）的連接端分別連接在可旋轉基座（5.1）或車身支撐架（5.2）的指定位置；單側液壓缸活塞桿（5.4）沿其軸線方向的直線運動通過連桿滑塊機構轉換為車身支撐架（5.2）繞支撐架旋轉軸（5.6）的轉動，從而將另一側的可旋轉基座（5.1）抬起來，為電驅動轉體組件（4）的工作提供前提條件；所述的電驅動轉體組件（4）包括轉體驅動電機（4.1）、轉體減速器（4.2）、轉臺軸承（4.3）、轉體套軸（4.4）以及套軸定位片（4.5）；轉臺軸承（4.3）的兩端分別與可旋轉基座（5.1）和支承框架（2）螺栓連接，轉體減速器（4.2）通過螺栓固定在可旋轉基座（5.1）上，其動力源來自于轉體驅動電機（4.1）；轉體套軸（4.4）一端與轉體減速器（4.2）的輸出軸鍵連接，另一端與支承框架（2）經花鍵連接并通過套軸定位片（4.5）軸向定位；轉體驅動電機（4.1）的輸出轉矩經轉體減速器（4.2）放大，再經轉體套軸（4.4）傳遞到支承框架（2）上，在支承框架（2）固定不動的前提下，轉換為轉體減速器（4.2）的反向轉動，從而帶動可旋轉基座（5.1）旋轉，結合液壓式抬腿組件（5）的運動，實現機器人的腿式移動和越障，所述的車身移動組件（3）包括車身移動電機（3.1）、車身移動電機座（3.2）、車身移動聯軸器（3.3）、車身移動驅動塊（3.4）、車身移動連接件（3.5）、車身移動直線滑塊（3.6）、車身移動滾珠絲杠（3.7）、車身移動直線滑軌（3.8）、車身移動基板（3.9）、車身移動絲杠軸承座（3.10）以及車身移動絲杠軸承（3.11）；車身移動電機座（3.2）、車身移動直線滑軌（3.8）以及車身移動絲杠軸承座（3.10）均通過螺栓固定在車身移動基板（3.9）上，車身移動電機（3.1）和車身移動絲杠軸承（3.11）分別通過螺栓固定在車身移動電機座（3.2）和車身移動絲杠軸承座（3.10）上；車身移動聯軸器（3.3）兩端分別連接車身移動滾珠絲杠（3.7）和車身移動電機（3.1）的輸出軸，車身移動滾珠絲杠（3.7）的另一端與車身移動絲杠軸承（3.11）的內圈緊配合，車身承載基座（6）兩側通過螺栓與四個車身移動直線滑塊（3.6）相連，中間通過螺栓與車身移動連接件（3.5）固定，車身移動連接件（3.5）又與車身移動驅動塊（3.4）螺栓固定；車身移動驅動塊（3.4）的內圈與車身移動滾珠絲杠（3.7）螺紋配合，車身移動電機（3.1）輸出軸的轉動，通過滾珠絲杠傳動，轉換為車身移動驅動塊（3.4）沿車身移動滾珠絲杠（3.7）軸線方向的移動，從而實現車身承載基座（6）在車身移動基板（3.9）上的橫向直線運動；車身移動組件（3）一方面在機器人運動過程中靈活調整機器人的重心位置，為液壓式抬腿組件（5）的工作提供前提條件；另一方面在機器人到達指定位置后，通過橫向運動增大機械臂的平面操作空間，所述的可旋轉車身組件（9）包括車身旋轉基座（9.1）、車身旋轉軸承（9.2）、車身（9.3）、車身旋轉減速器（9.4）、車身旋轉電機（9.5）以及車身頂蓋（9.6）；車身旋轉軸承（9.2）內外圈分別與車身（9.3）和車身旋轉基座（9.1）螺栓連接，車身旋轉減速器（9.4）通過螺栓固定在車身（9.3）上，其輸出軸與車身旋轉基座（9.1）鍵連接并經擋片軸向定位；車身旋轉電機（9.5）的輸出轉矩經車身旋轉減速器（9.4）放大之后，帶動車身（9.3）相對于車身旋轉基座（9.1）繞車身旋轉軸承（9.2）的軸線方向旋轉，從而實現機器人車身姿態的靈活調整，將機械臂的平面操作空間擴大至360度；車身頂蓋（9.6）通過螺栓固定在車身（9.3）頂部，以保護車身（9.3）內的電氣設備不受損壞；

所述的視覺信息采集裝置（10）共有四組，分別安裝在可旋轉車身組件（9）的前、后、左、右四個方位，為操作人員提供機器人所處位置的周邊視覺信息，以便于機器人的遠程操縱；

所述的車身升降組件（7）包括升降架基座（7.1）、車身升降液壓缸（7.2）、升降架標準桿（7.3）以及升降架旋轉軸（7.4）；升降架基座（7.1）通過螺栓組固定在車身承載基座（6）上；一系列升降架標準桿（7.3）和升降架旋轉軸（7.4）的有機組合與螺母定位，構成叉形升降架，升降架一側的上下兩端分別與車身旋轉基座（9.1）和升降架基座（7.1）螺栓連接，另一側的上下兩端分別通過升降架旋轉軸（7.4）插入車身旋轉基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽中；車身升降液壓缸（7.2）的缸筒和活塞桿的連接端分別連接在升降架基座（7.1）和升降架旋轉軸（7.4）上并通過螺栓螺母定位；液壓缸活塞桿相對于缸筒的直線運動，經叉形升降架轉換為車身旋轉基座（9.1）的上下直線運動，車身旋轉基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽限定其運動范圍，從而實現可旋轉車身組件（9）的自適應升降，擴大機械臂的縱向操作空間，以滿足不同的高度需求；

所述的機械臂組件（8）有兩組，分別安裝在車身（9.3）兩側，包括軸一組件（8.1）、軸二組件（8.2）、軸三組件（8.3）、軸四組件（8.4）、軸五組件（8.5）、軸六組件（8.6）以及機械臂電氣端（8.7）；軸一組件（8.1）、軸二組件（8.2）、軸三組件（8.3）、軸四組件（8.4）、軸五組件（8.5）以及軸六組件（8.6）依次連接，組合成六自由度機械臂的機械部分，機械臂電氣端（8.7）外接電源和信號收發裝置，從而構成可以由工作人員遠程操控執行復雜任務的六自由度機械雙臂；

所述的軸一組件（8.1）包括爪頭（8.1.1）、爪頭旋轉軸承（8.1.2）、爪頭旋轉電機（8.1.3）以及爪頭座（8.1.4）；爪頭旋轉電機（8.1.3）嵌入爪頭座（8.1.4）的矩形孔并由爪頭旋轉軸承（8.1.2）的內圈軸向定位；爪頭旋轉軸承（8.1.2）的內外圈分別與爪頭座（8.1.4）和爪頭（8.1.1）螺栓連接；爪頭旋轉電機（8.1.3）的輸出軸與爪頭（8.1.1）鍵連接，爪頭（8.1.1）末端可根據任務需求連接夾持機械手或勘探設備；爪頭旋轉電機（8.1.3）輸出軸的轉動帶動爪頭（8.1.1）繞爪頭旋轉電機（8.1.3）軸線方向即軸一轉動，從而實現夾持機械手或勘探設備繞軸一的旋轉；

所述的軸二組件（8.2）包括爪頭座電機端蓋（8.2.1）、爪頭座旋轉電機（8.2.2）、爪頭座旋轉軸承（8.2.3）以及小臂（8.2.4）；爪頭座旋轉軸承（8.2.3）的內外圈分別與爪頭座（8.1.4）和小臂（8.2.4）螺栓連接，爪頭座旋轉電機（8.2.2）的輸出軸與爪頭座（8.1.4）鍵連接；爪頭座電機端蓋（8.2.1）經外圍孔與小臂（8.2.4）螺栓固定，再經內圈孔固定爪頭座旋轉電機（8.2.2）；爪頭座旋轉電機（8.2.2）輸出軸的轉動帶動爪頭座（8.1.4）繞爪頭座旋轉電機（8.2.2）軸線方向即軸二旋轉，從而實現軸一組件（8.1）繞軸二的旋轉；

所述的軸三組件（8.3）包括小臂旋轉連接件（8.3.1）、小臂旋轉軸承（8.3.2）、小臂旋轉電機（8.3.3）以及小臂座（8.3.4）；小臂旋轉軸承（8.3.2）的內外圈分別與小臂旋轉連接件（8.3.1）和小臂座（8.3.4）螺栓連接，小臂旋轉連接件（8.3.1）的另一端與小臂（8.2.4）螺栓連接；小臂旋轉電機（8.3.3）嵌入小臂座（8.3.4）的矩形孔內并經小臂旋轉軸承（8.3.2）的內圈軸向定位，小臂旋轉電機（8.3.3）的輸出軸與小臂旋轉連接件（8.3.1）鍵連接；小臂旋轉電機（8.3.3）輸出軸的轉動帶動小臂旋轉連接件（8.3.1）繞小臂旋轉電機（8.3.3）軸線方向即軸三轉動，從而實現軸二組件（8.1）繞軸三的旋轉；

所述的軸四組件（8.4）包括小臂座電機端蓋（8.4.1）、小臂座旋轉軸承（8.4.2）、小臂座旋轉電機（8.4.3）以及大臂（8.4.4）；小臂座旋轉軸承（8.4.2）的內外圈分別與小臂座（8.3.4）和大臂（8.4.4）螺栓連接，小臂座旋轉電機（8.4.3）的輸出軸與小臂座（8.3.4）鍵連接；小臂座電機端蓋（8.4.1）經外圍孔與大臂（8.4.4）螺栓固定，再經內圈孔固定小臂座旋轉電機（8.4.3）；小臂座旋轉電機（8.4.3）輸出軸的轉動帶動小臂座（8.3.4）繞小臂座旋轉電機（8.4.3）軸線方向即軸四旋轉，從而實現軸三組件（8.3）繞軸四的旋轉；

所述的軸五組件（8.5）包括大臂電機端蓋（8.5.1）、大臂旋轉電機（8.5.2）、大臂旋轉軸承（8.5.3）以及大臂座（8.5.4）；大臂旋轉軸承（8.5.3）的內外圈分別與大臂（8.4.4）和大臂座（8.5.4）螺栓連接，大臂旋轉電機（8.5.2）的輸出軸與大臂（8.4.4）鍵連接；大臂電機端蓋（8.5.1）經外圍孔與大臂座（8.5.4）螺栓固定，再經內圈孔固定大臂旋轉電機（8.5.2）；大臂旋轉電機（8.5.2）輸出軸的轉動帶動大臂（8.4.4）繞大臂旋轉電機（8.5.2）軸線方向即軸五旋轉，從而實現軸四組件（8.4）繞軸五的旋轉；

所述的軸六組件（8.6）包括大臂座旋轉連接件（8.6.1）、大臂座旋轉軸承（8.6.2）、機械臂基座（8.6.3）以及大臂座旋轉減速電機（8.6.4）；機械臂基座（8.6.3）通過螺栓固定在車身（9.3）上，大臂座旋轉軸承（8.6.2）的內外圈分別與機械臂基座（8.6.3）和大臂座旋轉連接件（8.6.1）螺栓連接，大臂座旋轉連接件（8.6.1）的另一端與大臂座（8.5.4）螺栓連接；大臂座旋轉減速電機（8.6.4）經螺栓固定在機械臂基座（8.6.3）上，其輸出軸與大臂座旋轉連接件（8.6.1）鍵連接；大臂座旋轉減速電機（8.6.4）輸出軸的轉動經大臂座旋轉連接件（8.6.1）帶動大臂座（8.5.4）繞大臂座旋轉減速電機（8.6.4）軸線方向即軸六轉動，從而實現軸五組件（8.5）繞軸六的旋轉。