[發明專利]一種對TBM刀具磨損狀態檢測的軟體末端執行器

有效

• 申請號: 201810129591.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108414382B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 霍軍周;孟智超;鮑有能;孫偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種對TBM刀具磨損狀態檢測的軟體末端執行器，其特征在于，所述的對TBM刀具磨損狀態檢測的軟體末端執行器包括軟體末端執行器連接座(1)、軟體末端執行器機體(2)、光源(3)、探測頭(4)、微型攝像頭(5)和刀具清洗噴嘴(6)；

所述的軟體末端執行器連接座(1)用于將軟體末端執行器連接到換刀機器人的本體上，負責傳遞軟體末端執行器的載荷；

所述的軟體末端執行器機體(2)是彎曲運動的產生者，由離子交換聚合金屬材料IPMC和磁流變液復合驅動；軟體末端執行器機體(2)采用管腔式結構，包括驅動材料保護層(7)、驅動層(8)、機體支撐結構(9)、驅動材料工作腔(10)、磁場生成電極(11)和控制線路布置管腔(12)；軟體末端執行器機體(2)的外壁為驅動層(8)，驅動層(8)由驅動材料保護層(7)包裹，新型智能材料IPMC布置在驅動層(8)；軟體末端執行器機體(2)的內壁為控制線路布置管腔(12)，控制線路布置管腔(12)由驅動材料保護層(7)包裹；軟體末端執行器機體(2)的內壁和外壁間設有機體支撐結構(9)，機體支撐結構(9)是由一系列的空心紡錘形結構組成，用于支撐探測頭(4)；機體支撐結構(9)與軟體末端執行器機體(2)內外壁間圍成的空間即為驅動材料工作腔(10)；磁場生成電極(11)覆于機體支撐結構(9)表面；

所述的探測頭(4)安裝在軟體末端執行器機體(2)前端，用于搭載傳感器的平臺，保證傳感器能保持穩定的姿態；

所述的光源(3)為軟體末端執行器的工作空間提供光線，設置在探測頭(4)上，便于感光類傳感器正常工作；

所述的微型攝像頭(5)設置在探測頭(4)上，是軟體末端執行器關鍵部件，微型攝像頭(5)為軟體末端執行器提供外界環境的準確描述，使控制系統控制驅動層(8)和驅動材料工作腔(10)；微型攝像頭(5)用于檢測TBM刀具的磨損情況，通過對工作前后的刀具進行圖像識別，并給出磨損量的數值進而判斷該刀具是否需要更換；

所述的刀具清洗噴嘴(6)設置在探測頭(4)上，用于清洗刀具，當刀具工作一段時間后，將覆蓋物清除；

所述的軟體末端執行器機體(2)的直徑為d，刀座的約束空間的直徑為D，使軟體末端執行器機體(2)有足夠的彎曲空間。

2.根據權利要求1所述的軟體末端執行器，其特征在于，所述的機體支撐結構(9)采用半硬質材料制作。

3.根據權利要求1或2所述的軟體末端執行器，其特征在于，所述的驅動材料保護層(7)和控制線路布置管腔(12)采用柔性材料制作。

4.根據權利要求1或2所述的軟體末端執行器，其特征在于，在驅動材料工作腔(10)中加入磁流變液，在磁場生成電極(11)激發的磁場的作用下，磁流變液內的磁性顆粒的排列發生變化，進而阻尼發生變化，承受支撐結構變形的作用力，使機體的運動穩定。

5.根據權利要求3所述的軟體末端執行器，其特征在于，在驅動材料工作腔(10)中加入磁流變液，在磁場生成電極(11)激發的磁場的作用下，磁流變液內的磁性顆粒的排列發生變化，進而阻尼發生變化，承受支撐結構變形的作用力，使機體的運動穩定。