基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置及方法，其中，基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，包括并联机器人，其作为载具且连接有作为加工用的机械手；所述并联机器人包括基体和至少两条腿部，且所有腿部的结构均相同；腿部的足端和下保护板均设置有电磁铁，其用于在机器人攀爬运动中与工作面贴合以到达指定位置，使得机械手达到其工作距离范围以完成工件表面的渐进成形或修复工作。

【技术实现步骤摘要】
基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置及方法
本专利技术属于机器人领域，尤其涉及一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置及方法。
技术介绍
渐进成形工艺作为一种新型的柔性无模成型技术，是基于快速原型制造技术“分层制造”的思想迅速发展起来的。相比于传统的加工成形工艺，渐进成形不需要模具，可以节省巨额的模具生产费用，在航空航天、新型汽车等有特殊要求、小批量生产的领域有着很大的潜力和良好的应用前景；同时，可以实现数字化、可控的分层加工，将复杂的三维形状分成一系列的二维图形进行加工，可以极大地简化成形的思路与过程。随着现代工业运输的快速发展，大型高值装备如海工、舰船、航空部件在高载、强腐蚀等复杂环境下服役，产生壳体变形或损伤不可避免，往往亟需现场修复。尽管目前存在一些可移动式的加工修复装置，但是大部分都是通过汽车等运输工具将加工的设备运送至现场进行维修，但此类装置在指定的加工位置高度过高时，限于加工装置的工作空间，无法进行加工，因此存在一定局限性。现有的渐进成形装置存在以下问题：(1)现有的渐进成形装置大部分都是由传统的立式铣床改进而成，所以加工的工件只能够放置在水平面内，当需要加工的平面有一定的斜度传统的加工设备就无法工作，因此无法满足用户对于加工各种工件的个性化要求，有着一定的局限性；(2)传统的加工设备普遍体积、质量都非常大，只能够在工厂的固定工位进行工作，当需要加工的工件移动困难时，传统的加工设备也同样无法工作，无法满足对于大型工件的加工需求。因此，亟需对可移动式的渐进成形修复装置进行新的研究和设计。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其具有工作精度高且工作空间大的效果。本专利技术的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，包括：并联机器人，其作为载具且连接有作为加工用的机械手；所述并联机器人包括基体和至少两条腿部，且所有腿部的结构均相同；腿部足端均设置有电磁铁，其用于在机器人攀爬运动中与工作面贴合以到达指定位置，使得机械手达到其工作距离范围以完成工件表面的渐进成形或修复工作。进一步的，所述机械手上安装有工具头，通过机械手各个关节不同转动方向的配合，使得工具头具有空间多个自由度，以提升工具头的工作效率。进一步的，所述基体包括上保护板、中间保护体和下保护板，所述上保护板、中间保护体和下保护板通过主轴联接在一起。进一步的，所述中间保护体内安装有电池组和核心控制器，负责整个所述移动式渐进成形修复装置的能源供应和整体控制。进一步的，每条腿部均由三条支链与基体联接，且每条支链由相连的第一根杆和第二根杆构成。进一步的，三条支链中一条支链设置在最上方且为主动支链，其用于带动下方的两条支链在空间内运动；下方的两条支链结构完全相同、位置对称且位于同一个平面内。进一步的，位于最上方的支链的第一根杆通过转动副与基体相联，下方的两个从动支链的第一根杆通过十字铰链与基体相联，且三条支链的第二根杆通过转动副与足端相联且三个连接点构成一个等腰三角形。进一步的，在腿部足端的外表面设置有用来探测感应工作面情况的感应探头。本专利技术的第二目的是提供一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置的工作方法。本专利技术的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置的工作方法，包括：水平运动状态：并联机器人采用对角步态移动，每次前进时位于对角线位置的两条腿部同时运动；攀爬运动状态：并联机器人利用其腿部足端的电磁铁与工作面贴合，攀爬到达指定位置，进而使得机械手达到其工作距离范围以完成工件表面的渐进成形或修复工作。进一步的，在攀爬运动状态中，并联机器人采用对角步态移动使相邻的两腿部向内部转动，保持腿部电机工作，使得腿部抬起预设角度，与此同时腿部足端的电磁铁的底面与工件表面平行，此时电磁铁通电使之吸附在工件表面；之后，在工件表面上吸附的两电磁铁交替通断电，通电的一个负责现有位置的保持，断电的一个通过电机使腿部再抬高一定的高度，按照此方式，直至整个基体与工件表面平行；当整个基体与工件表面完全平行之后，将下方腿部的电磁铁转到与工件表面平行的位置，此时再将下方腿部的电磁铁通电，这时整个装置就完全吸附在工件表面之上，完成了从水平地面到竖直工作表面的位置转换；当整个装置完全吸附在工件表面之后，向高处的指定工作位置继续攀爬，两对角线上腿部末端的电磁铁需要交替通断电来实现位置的固定和腿部的向前转动，通过这种方式使装置攀爬到指定的加工位置进行工作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用了并联机器人作为载具，该设备具有很大的刚度和强度，并联机器人的末端执行器工作精度很高，可以准确的到达需要加工的位置；(2)本专利技术在并联机器人的腿部足端设置有电磁铁，使得此装置拥有了较强的攀爬能力，可以对较高位置的工件表面进行成形或者修复。(3)本专利技术的机械手具有多自由度，使得整个装置的工作空间很大，可以极大地较少下端机器人的移动，提高了工作效率。(4)基于并联机器人的可移动式渐进成形加工装置，对于大型工件和机器的表面成形和修复具有很大的意义。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本专利技术的基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置结构示意图；图2是本专利技术的移动式渐进成形修复装置A工作状态图；图3是本专利技术的移动式渐进成形修复装置B工作状态图；图4是本专利技术的移动式渐进成形修复装置C工作状态图；图5是本专利技术的移动式渐进成形修复装置D工作状态图。其中：1-工具头接头；2-一号伺服电机；3-机械手一号臂；4-二号伺服电机；5-三号伺服电机；6-机械手二号臂；7-四号伺服电机；8-机械手基座；9-五号伺服电机；10-主动支链第一转动副；11-主动支链一号杆；12-主动支链二号转动副；13-主动支链二号杆；14-主动支链三号转动副；15-足端底板；16-从动支链二号转动副；17-电磁铁；18-电磁铁转轴；19-从动支链二号杆；20-从动支链一号转动副；21-从动支链一号杆；22-从动支链十字铰链；23-主轴；24-下保护板；25-上保护板；26-中间保护体；27-感应探头；28-基体。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合附图中的工作实例对本专利技术做进一步的描述：本专利技术的基于并联机器人可移动式渐进成形修复装置由并联机器人，其作为载具且连接有作为加工用的机械手组成。其中，并联机器人包括基体和至少两条腿部，且所有腿部的结构均相同。下面以四条腿部的并联机器人为例来详细说明：四条腿部结构完全相同，每条腿部都有三条支链与基体联接，由于此种结构十分类似于电路中的并联电路，此种机构称为并联腿机构。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，包括：并联机器人，其作为载具且连接有作为加工用的机械手；所述并联机器人包括基体和至少两条腿部，且所有腿部的结构均相同；腿部足端均设置有电磁铁，其用于在机器人攀爬运动中与工作面贴合以到达指定位置，使得机械手达到其工作距离范围以完成工件表面的渐进成形或修复工作。

【技术特征摘要】
1.一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，包括：并联机器人，其作为载具且连接有作为加工用的机械手；所述并联机器人包括基体和至少两条腿部，且所有腿部的结构均相同；腿部足端均设置有电磁铁，其用于在机器人攀爬运动中与工作面贴合以到达指定位置，使得机械手达到其工作距离范围以完成工件表面的渐进成形或修复工作。2.如权利要求1所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，所述机械手上安装有工具头，通过机械手各个关节不同转动方向的配合，使得工具头具有空间多个自由度，以提升工具头的工作效率。3.如权利要求1所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，所述基体包括上保护板、中间保护体和下保护板，所述上保护板、中间保护体和下保护板通过主轴联接在一起。4.如权利要求3所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，所述中间保护体内安装有电池组和核心控制器，负责整个所述移动式渐进成形修复装置的能源供应和整体控制。5.如权利要求1所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，每条腿部均由三条支链与基体联接，且每条支链由相连的第一根杆和第二根杆构成。6.如权利要求5所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，三条支链中一条支链设置在最上方且为主动支链，其用于带动下方的两条支链在空间内运动；下方的两条支链结构完全相同、位置对称且位于同一个平面内。7.如权利要求6所述的一种基于并联机器人的移动式渐进成形修复装置，其特征在于，位于最上方的支链的第一根杆通过转动副与基体相联，下方的两个从动支链的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕乐，成梓楠，王梓鉴，刘富远，李方义，李剑峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37