一种壁面打磨爬壁机器人制造技术

一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括两只步进电机、一条同步带，滑板与机架通过Y向滑轨配合，工作滑块与滑块通过X向滑轨配合；打磨电机安装在工作滑块上，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆与安装在打磨升降板上的滑块配合；打磨电机的输出端通过花键结构与打磨头连接，打磨头与打磨减震板连接。本发明专利技术打磨头通过简洁的两自由度移动装置驱动进行平面移动，控制极为灵活。通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人工打磨时的人身伤害的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种壁面打磨爬壁机器人
本专利涉及一种爬壁机器人，特别涉及一种壁面打磨爬壁机器人。
技术介绍
在一些大型宽阔的磁基壁面，如大型压力容器、船体等，在对壁面进行磁粉无损检测前，需要对表面进行除锈，去漆除杂质，抛光等作业，上面不得含有油渍、铁锈、氧化皮或其他粘附磁粉的物质，这就需要进行打磨修理至表面露出金属光泽。而目前磁基的壁面的打磨作业均为人工作业，采用搭建脚手架，存在效率低下、劳动强度大、施工周期长，同时对施工人员造成人身安全隐患。
技术实现思路
为解决现有技术手动打磨效率低下的问题，提供一种壁面打磨爬壁机器人的打磨装置，这种打磨装置设计合理、自动化程度高、效率高。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设有Y向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接；在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通孔；打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打磨升降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接，轴承座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通孔，导棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。上述的一种壁面打磨爬壁机器人，打磨电机上方与横梁板固定连接，横梁板上方固定U型板，U型板与升降电机固定连接，横梁板上平行于螺杆固定有导向棒；打磨电机通过打磨电机座与工作滑块固定连接，打磨电机座上设有通孔，螺杆与导向棒分别与轴承固定连接，轴承座固定于打磨电机座上；在打磨升降板上设有通孔，导向棒的末端穿过该通孔。上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上还安装有增力装置，增力装置包括驱动电机，在驱动电机的输出轴安装有丝杆，在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接的丝杆螺母，丝杆螺母通过连接板与电磁铁固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上设有导柱，导柱穿过连接板上的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装置包括安装在机架上的照明灯，以及可对照射区域进行摄录的摄像头。本专利技术打磨头的两自由度平面移动装置结构简单，仅通过由同步带轮、轴承和同步带，组成一个简洁的移动单元。通过两个步进电机输出不同方向、不同速度的扭矩，可以实现工作滑块，即安装其上的打磨头在平面上任意位置的行走。这种平面两自由度移动装置结构简洁，可以有效降低机器人的自重，使得控制更为灵活。打磨头由打磨电机通过花键配合进行旋转驱动，打磨头的升降由升降电机通过螺杆、滑块带动，同时打磨头沿花键的方向进行上、下升降，打磨头在打磨壁面时，由于壁面可能不平整，当打磨头接触到突起部位时，打磨头通过减震弹簧沿花键的方向进行小幅度的上下伸缩实现避震的目的。当打磨头工作时，通过增力机构，将电磁铁由丝杆带动向下吸附于铁磁性壁面，增强爬壁机器人与壁面的吸附力，使得爬壁机器人工作时更加稳定。通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人工打磨时的人身伤害的风险。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2为本专利技术打磨电机与机架的安装结构示意图。图3为本专利技术打磨装置的结构示意图。图4为本专利技术的打磨电机与打磨头的花键连接结构示意图。图5为本专利技术打磨头减震结构示意图。图6为本专利技术增力装置结构示意图。图7为本专利技术增力装置的电磁铁下压时的结构示意图。图8为本专利技术平面两自由度装置的结构示意图。图9为本专利技术平面两自由度装置的局部剖视图。图10为本专利技术两只电机同向逆时针转动时的滑板滑块工作状态示意图。图11为本专利技术两只电机相对向内转动时的滑板滑块工作状态示意图。图12为本专利技术两只电机相对向外转动时的滑板滑块工作状态示意图。图13为本专利技术两只电机同向顺时针转动时滑板滑块工作状态示意图。图中标记为：41爬壁机器人的机架，42横梁板，43升降电机，44打磨头，45升降板，46打磨电机，47打磨电机座，48螺杆，49导向棒，50同步带，51螺杆安装在打磨电机座上的轴承，52与螺杆通过螺纹配合的滑块，53打磨电机输出端，54减震弹簧，55导棒，56减震板，57固定升降电机用的U型板，61与打磨电机配合的上联轴器，62内设花键的下联轴器，63外花键，64轴承，65挡片，71照明LED灯，72摄像头，73增力电机，74增力用的电磁铁，75丝杆螺母，76丝杆，77连接板，导柱78；1第一步进电机，2工作滑块，21工作滑块下方与X向导轨配合的滑槽块，22打磨头，23工作滑块的同步带固定箍，3第二步进电机，31与第一同步电机输出端连接的同步带轮，32与第二同步电机输出端连接的同步带轮，4第三传动轴套，5第四传动轴套，6滑板上的X向导轨，7同步带，8机架上的Y向导轨，81滑板下方与Y向导轨配合的滑槽块，82滑板上开设的通孔，9第二换向同步带轮，10第一换向同步带轮，12滑板，13第一传动轴套，14第二传动轴套。具体实施方式参照附图，一种壁面打磨爬壁机器人，在机架41上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，在机架两侧设有Y向滑轨8，在滑板12下端对应两条Y滑轨处设有滑槽81，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机1和3分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮9和10分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套4、5、13、14；一条同步带7两端分别与工作滑块2的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套13、第一换向同步带轮10、第一步进电机输出端的同步带轮31、第二传动轴套14、第三传动轴套4、第二步进电机输出端的同步带轮32、第二换向同步带轮9、第四换向轴套5，最后同步带末端与工作滑块2的右侧连接，本实施例中，在工作滑块上固定有同步带固定箍23，同步带与固定箍固定连接；在滑板上设有两条X向滑轨6，工作滑块2上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽21，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。打磨装置包括打磨电机和打磨头，打磨电机46通过打磨电机座47与工作滑块2连接，打磨电机上方与横梁板42固定连接，横梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设有Y向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接；在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通孔；打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打磨升降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接，轴承座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通孔，导棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。...

【技术特征摘要】
1.一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设有Y向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接；一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接；在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通孔；打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打磨升降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宇峰，潘柏松，梁利华，魏凯，钟丰平，夏立，
申请(专利权)人：浙江省特种设备检验研究院，浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33