[發明專利]一種繩索牽引式打磨清洗涂裝一體化作業機器人

有效

• 申請號: 202010548323.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111659566B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王道明;謝鵬濤;訾斌;王正雨;錢森;黃子桐
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B24B19/00;B24B27/00;B24B41/02;B24B47/12;B24B47/20;B25J11/00;B08B3/02;B08B3/08;B08B13/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 徐偉

本發明涉及一種繩索牽引式打磨清洗涂裝一體化作業機器人，包括吊籃、與吊籃相連的第一牽引機構、設置在吊籃前部的打磨機構、設置在吊籃內部的清洗噴涂機構及彈簧反力調節機構，所述的第一牽引機構包括連接吊籃與第一卷繩機構的第一繩索，所述的清洗噴涂機構包括豎直方向平行布置的第一立板及第二立板，所述的第一立板上安裝有清洗噴頭及噴涂噴頭。由上述技術方案可知，本發明采用了繩索牽引的方式，具有工作空間大、機構慣性低、定位精準可靠的優點；同時本發明將打磨、清洗和噴涂機構綜合在一起，并通過彈簧反力調節機構來有效平衡工作過程中的推力與反力，適用于大型設備、零件及其不規則曲面的噴涂制造。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種繩索牽引式打磨清洗涂裝一體化作業機器人。

背景技術

在大型設備的制造和清理中，外表面的打磨清洗和噴涂是必不可少的工作流程。采用人工方式作業時，存在勞動強度大、工作效率低、危險系數高等缺點，且在噴涂過程中涂料會對工人的身體造成很大的危害，同時噴涂質量難以保證；采用傳統的噴涂機器人進行作業時，存在工作空間小、機械效率低、末端操作精度低等缺點，且在對大型設備的作業中顯得笨重。另外，目前大多數大型設備的打磨、清洗和噴涂還是采用不同機械進行分開作業，操作復雜，工作效率低。

中國專利文獻號“CN110027673A”提出了一種用于巨型船體多功能加工的自適應牽引爬壁機器人。這種機器人在面對不同的加工需求時，需要更換不同功能的作業頭，從而使加工效率降低，同時采用電磁吸附式，電磁體吸附需要電能維持吸附能力，工作能力有限。

中國專利文獻號“CN108942897A”提出了一種船體外表面繩索牽引并聯噴涂機器人，使用鋼絲繩作為傳動元件，將驅動器的運動和力傳遞到噴槍，通過控制噴槍在噴涂面內的移動，實現對船體兩側大面積壁面的噴涂。這種噴涂機器人的橫向位移有限，噴頭的靈活度低，不適用于橫向位移變化較大和曲面形狀變化較大的零件的噴涂。

中國專利文獻號“CN108970866A”提出了一種大型船舶分段自動化涂裝系統，通過索驅動自動化機器人涂裝系統，實現大空間、柔性化、多平面的自動化噴涂。這種機器人雖用平行索保證噴涂機器人在工作過程中始終保持水平，但無法避免在噴涂過程中產生的反力，噴涂質量得不到保證。

綜上，在大型噴涂方面，大多數設備在更換作業頭、平衡噴涂過程中設備的反力等方面存在諸多局限，導致工作效率低，質量低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種繩索牽引式打磨清洗涂裝一體化作業機器人，該機器人采用繩索牽引的方式，實現了打磨、清洗、涂裝一體化作業，且在作業過程中可以有效抵制振動，并自動調節作業過程中產生的反力，提高了作業的質量、效率和穩定性。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：包括框架結構的吊籃、與吊籃相連的第一牽引機構、設置在吊籃前部的打磨機構、設置在吊籃內部的清洗噴涂機構及彈簧反力調節機構，所述的第一牽引機構包括連接吊籃與第一卷繩機構的第一繩索，第一繩索的收放用以調整吊籃在空間范圍內三個自由度的運動；所述的清洗噴涂機構包括豎直方向平行布置的第一立板及第二立板，所述的第一立板上安裝有清洗噴頭及噴涂噴頭，所述的彈簧反力調節機構包括平行于第二立板的第三立板，所述的第二立板位于第一立板與第三立板之間且可沿吊籃的前后方向移動，所述的第三立板與吊籃固連，所述的第一立板與第二立板之間設有連接兩者的伸縮桿及第二牽引機構，所述伸縮桿的伸縮使第一立板實現相對于吊籃的前后移動，所述的第二牽引機構控制第一立板實現俯仰角度的調節；所述的第三立板與第二立板之間設有連接兩者的剛性桿以及第三牽引機構，所述剛性桿的一端與第二立板固連，所述剛性桿的另一端垂直貫穿第三立板后與第三立板上設置的彈簧連接，該彈簧長度的改變及彈簧與剛性桿夾角的改變可使清洗噴涂機構受到的推力與反力相平衡，所述的打磨機構包括打磨頭以及連接打磨頭與吊籃的伸縮機構，所述的伸縮桿連接于第一立板及第二立板的中心處，且伸縮桿的一端與第一立板上設置的連接銷通過十字萬向節連接，伸縮桿的另一端與第二立板固連。