履带式移动制孔机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种履带式移动制孔机器人，其包括本体框架、多个履带轮组、调节单元、制孔作业单元以及真空吸盘组。在制孔作业单元制孔时，履带式移动制孔机器人的整体重力为G、飞机表面对制孔作业单元的反向作用力为F、飞机表面对所述多个履带轮组的支持力为N、真空吸盘组对飞机表面的吸附力为f，且有F+N＝G+f。由于机器人通过履带轮组与飞机表面接触且与飞机表面的接触面积小，由此降低了机器人对飞机表面的压强。由于本体框架能够在履带轮组的作用下快速、高效地向任意方向移动，从而提升了机器人的移动定位速度和制孔效率。由于机器人的整体重力和真空吸盘组的吸附力一起实现制孔时的压紧作用，由此保证了机器人整体的平稳性，提高了制孔质量和制孔效率。

Tracked Mobile Hole-making Robot

The invention provides a crawler mobile hole-making robot, which comprises a body frame, a plurality of crawler wheels, a regulating unit, a hole-making operation unit and a vacuum sucker group. When making holes in the hole-making unit, the whole weight of the tracked mobile hole-making robot is G, the reverse force of the aircraft surface to the hole-making unit is F, the support force of the aircraft surface to the multiple caterpillar wheels is N, and the adsorption force of the vacuum sucker group to the aircraft surface is f, and F+N=G+f. Because the robot contacts the aircraft surface through the caterpillar wheels and the contact area with the aircraft surface is small, the pressure of the robot on the aircraft surface is reduced. Because the ontology framework can move rapidly and efficiently in any direction under the action of caterpillar wheels, the speed of mobile positioning and the efficiency of hole-making are improved. Because the whole weight of the robot and the adsorption force of the vacuum sucker group together achieve the compaction effect in hole-making, thus ensuring the overall stability of the robot, improving the quality of hole-making and hole-making efficiency.

【技术实现步骤摘要】
履带式移动制孔机器人
本专利技术涉及大型飞机数字化装配
，尤其涉及一种履带式移动制孔机器人。
技术介绍
飞翼式气动布局飞机的机身主要部分隐藏在机翼内，从而使得机身的主要部分和机翼融为一体。与传统飞机相比，飞翼式气动布局飞机具有一系列优势，其通过翼身融合来实现一体化，提高了气动效率，从而增大了航程，特别是外形光滑、无外挂等突出物的飞翼式气动布局飞机(如美国的B2远程战略轰炸机)还具有优良的雷达隐身性能。新一代概念客机和货运飞机也尝试采用飞翼式气动布局，从而充分利用起较大的内部空间装载货物和人员，例如规划中的波音797客机等。但是，不同于传统飞机的特征，飞翼式气动布局飞机的机翼机身融合没有明显的界限，整体飞机呈现扁平状，且整体跨度过大(特别是大型飞翼式气动布局飞机)，因而在机身整体装配时难以采用龙门式移动的数字化制孔系统完成叠层制孔。目前，由于无固定基座的可移动机器人具有一系列优势，其能够适应这一类飞机结构的自动制孔。无固定基座的可移动机器人是指通过自身的运动机构，将制孔作业头移动到待制孔位置并完成制孔作业的一类机器人，其与工厂地面没有刚性的连接约束，定位和移动不依赖于地面的定位支撑。针对飞机表面制孔问题，需要综合考虑其安全性，不允许对工件造成损伤，同时能够适应飞机复杂的气动外形，因而可选择移动机器人类型有限。对于飞翼式气动布局飞机而言，其一般分为上表面和下表面装配制孔，其中上表面的制孔作业尤为困难，对工件的保护要求尤为突出。现有的一种方式是：采用可移动式制孔系统(如柔性轨制孔系统，包括柔性轨道和轨道式机器人)在飞机上表面制孔，其需要将柔性轨道铺设在飞机上表面，轨道式机器人则沿着柔性轨道运动，从而完成轨道附近的自动制孔任务，类似的解决方案还有环形轨机器人等形式。另一种方式是：采用多足爬行机器人，机器人具有多个真空吸盘吸附在飞机壁板表面，吸盘分为一组或者多组，通过多组吸盘的交替往复运动实现机器人的移动。上述这些类型的自动制孔可移动机器人均存在一定的问题：轨道式机器人需要铺设与飞机外形相似的轨道，增加了轨道式机器人制孔的工作量和难度。由于线形轨道的特点，轨道式机器人多用于大部件对接过程中的对缝搭接部分的制孔，如果用于一定复杂面型范围内的制孔，则由于需要多次铺轨才能完成作业，因而降低了工作效率；多足爬行机器人虽然避免了轨道式机器人的制孔范围约束，且能够适应较大曲率的工件表面，但是为了保证机器人与工件表面的紧密贴合，需要放慢移动机器人的足部运动，同时其移动步态也需要进行精确的规划，因此多足爬行制孔机器人的移动效率很低，控制和操作较为复杂。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种履带式移动制孔机器人，其降低了履带式移动制孔机器人对飞机表面的压强，能够有效保护飞机表面，且履带式移动制孔机器人能够快速、高效地向任意方向移动，大幅度提升了履带式移动制孔机器人的移动定位速度和制孔效率。此外，履带式移动制孔机器人还保证了在制孔过程中履带式移动制孔机器人整体的平稳性，提高了制孔质量和制孔效率。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种履带式移动制孔机器人，其用于在飞翼式布局的飞机表面上制孔。所述履带式移动制孔机器人包括：本体框架；多个履带轮组，沿横向X分别设置于本体框架两侧，用于带动本体框架在飞机表面上移动；调节单元，滑动连接于本体框架；制孔作业单元，用于在飞机表面上制孔，且调节单元连接于制孔作业单元以调整制孔作业单元的位置；以及真空吸盘组，沿上下方向Z设置于本体框架靠近飞机表面的一侧，用于在制孔作业单元制孔时吸附于飞机表面。其中，在制孔作业单元制孔时，所述履带式移动制孔机器人的整体重力为G、飞机表面对制孔作业单元的反向作用力为F、飞机表面对所述多个履带轮组的支持力为N、所述真空吸盘组对飞机表面的吸附力为f，且有F+N＝G+f。所述多个履带轮组对飞机表面的压强为PN，所述真空吸盘组对飞机表面的压强为Pf，飞机表面能承受的最大压强为P，其中PN＜P，Pf＜P。所述履带式移动制孔机器人还包括：多个定位接收器，固定设置于本体框架；全局测量仪器，通过所述多个定位接收器获取本体框架的实时位置；以及控制系统，通信连接于所述多个履带轮组、制孔作业单元、调节单元、所述真空吸盘组以及全局测量仪器。飞机表面设置有基准孔。所述履带式移动制孔机器人还包括：基准孔检测装置，通信连接于控制系统，且基准孔检测装置在制孔作业单元制孔前检测出基准孔实际位置并发送给控制系统。控制系统基于基准孔实际位置给出待制孔位置、并控制调节单元将制孔作业单元移动到待制孔位置。本体框架包括：围板；以及下板，在围板的下部设置于围板内侧。所述多个履带轮组沿横向X分别设置于围板两侧，所述多个真空吸盘组固定设置于下板下方。各履带轮组包括：履带，与飞机表面接触；张紧轮，使履带处于张紧状态；驱动轮，用于带动履带在飞机表面上移动；支撑轮，位于驱动轮下方，用于支撑履带；安装轮架，安装张紧轮和驱动轮；以及驱动机构，连接于驱动轮并为驱动轮提供动力。支撑轮成对设置。各履带轮组还包括：调节轮架，连接成对的两个支撑轮、并转动连接于安装轮架，且调节轮架用于调节所述两个支撑轮之间的相对位置。本体框架还包括：第一导轨，沿上下方向Z突出形成于围板并沿纵向Y延伸。调节单元包括：第一调节组件，滑动连接于本体框架的第一导轨；第二调节组件，滑动连接于第一调节组件，且第二调节组件相对第一调节组件沿横向X移动；第一连接柱，沿上下方向Z延伸、固定且穿设于第二调节组件；第一旋转件，套设于第一连接柱并围绕第一连接柱旋转运动；连接件，固定设置于第一旋转件下方；第二连接柱，沿横向X延伸并固定设置于连接件；以及第二旋转件，套设于第二连接柱并围绕第二连接柱旋转运动，且制孔作业单元连接于第二旋转件。制孔作业单元包括：安装柱，固定设置于调节单元下方；作业头，相对安装柱沿上下方向Z进行伸缩运动；以及压紧机构，设置于调节单元下方，用于在作业头制孔时压紧飞机表面。真空吸盘组包括沿上下方向Z独立进行伸缩运动的多个吸盘。各吸盘的头部为球铰结构。本专利技术的有益效果如下：由于履带式移动制孔机器人通过所述多个履带轮组与飞机表面接触、且所述多个履带轮组与飞机表面的接触面积小，由此降低了履带式移动制孔机器人对飞机表面的压强，从而能够有效保护飞机表面。同时，由于本体框架能够在所述多个履带轮组的共同作用下快速、高效地向任意方向移动，从而大幅度提升了履带式移动制孔机器人的移动定位速度，进而提升了制孔效率。此外，由于履带式移动制孔机器人的整体重力G和真空吸盘组的吸附力f一起实现制孔时的压紧作用，由此保证了在制孔过程中履带式移动制孔机器人整体的平稳性，提高了制孔质量和制孔效率。附图说明图1是根据本专利技术的履带式移动制孔机器人的立体图。图2是图1的主视图。图3是图1的仰视图。图4是图1的右视图。图5是本专利技术的履带式移动制孔机器人的调节单元与制孔作业单元的装配图，其中为了清楚起见，还示出了本体框架上的第一导轨。图6是图5的主视图。图7是图5中除去第一导轨、第一调节组件和第二调节组件后的立体图。其中，附图标记说明如下：1本体框架33第一连接柱11围板34第一旋转件12下板35连接件13第一导轨36第二连接柱2履带轮组37第二旋转件21履带4制孔作业单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种履带式移动制孔机器人，用于在飞翼式布局的飞机表面上制孔，其特征在于，所述履带式移动制孔机器人包括：本体框架(1)；多个履带轮组(2)，沿横向(X)分别设置于本体框架(1)两侧，用于带动本体框架(1)在飞机表面上移动；调节单元(3)，滑动连接于本体框架(1)；制孔作业单元(4)，用于在飞机表面上制孔，且调节单元(3)连接于制孔作业单元(4)以调整制孔作业单元(4)的位置；以及真空吸盘组(5)，沿上下方向(Z)设置于本体框架(1)靠近飞机表面的一侧，用于在制孔作业单元(4)制孔时吸附于飞机表面；其中，在制孔作业单元(4)制孔时，所述履带式移动制孔机器人的整体重力为G、飞机表面对制孔作业单元(4)的反向作用力为F、飞机表面对所述多个履带轮组(2)的支持力为N、所述真空吸盘组(5)对飞机表面的吸附力为f，且有F+N＝G+f。

【技术特征摘要】
1.一种履带式移动制孔机器人，用于在飞翼式布局的飞机表面上制孔，其特征在于，所述履带式移动制孔机器人包括：本体框架(1)；多个履带轮组(2)，沿横向(X)分别设置于本体框架(1)两侧，用于带动本体框架(1)在飞机表面上移动；调节单元(3)，滑动连接于本体框架(1)；制孔作业单元(4)，用于在飞机表面上制孔，且调节单元(3)连接于制孔作业单元(4)以调整制孔作业单元(4)的位置；以及真空吸盘组(5)，沿上下方向(Z)设置于本体框架(1)靠近飞机表面的一侧，用于在制孔作业单元(4)制孔时吸附于飞机表面；其中，在制孔作业单元(4)制孔时，所述履带式移动制孔机器人的整体重力为G、飞机表面对制孔作业单元(4)的反向作用力为F、飞机表面对所述多个履带轮组(2)的支持力为N、所述真空吸盘组(5)对飞机表面的吸附力为f，且有F+N＝G+f。2.根据权利要求1所述的履带式移动制孔机器人，其特征在于，所述多个履带轮组(2)对飞机表面的压强为PN，所述真空吸盘组(5)对飞机表面的压强为Pf，飞机表面能承受的最大压强为P，其中PN＜P，Pf＜P。3.根据权利要求1所述的履带式移动制孔机器人，其特征在于，所述履带式移动制孔机器人还包括：多个定位接收器(6)，固定设置于本体框架(1)；全局测量仪器，通过所述多个定位接收器(6)获取本体框架(1)的实时位置；以及控制系统(8)，通信连接于所述多个履带轮组(2)、制孔作业单元(4)、调节单元(3)、所述真空吸盘组(5)以及全局测量仪器。4.根据权利要求3所述的履带式移动制孔机器人，其特征在于，飞机表面设置有基准孔；所述履带式移动制孔机器人还包括：基准孔检测装置(7)，通信连接于控制系统(8)，且基准孔检测装置(7)在制孔作业单元(4)制孔前检测出基准孔实际位置并发送给控制系统(8)；控制系统(8)基于基准孔实际位置给出待制孔位置、并控制调节单元(3)将制孔作业单元(4)移动到待制孔位置。5.根据权利要求1所述的履带式移动制孔机器人，其特征在于，本体框架(1)包括：围板(11)；以及下板(12)，在围板(11)的下部设置于围板(11)内侧；所述多个履带轮组(2)沿横向(X)分别设置于围板(11)两侧，所述多个真空吸盘组(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继文，石循磊，吴丹，陈恳，盖宇航，郭九明，王国磊，徐静，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11