自动化设备的范围延伸臂的工具承载端部的稳定化制造技术

本申请公开了自动化设备的范围延伸臂的工具承载端部的稳定化。提供可以用于稳定配备自动化范围延伸工具的组件的臂的远端(以及与其附接的末端执行器)的设备和方法。由三个或更多个稳定器提供稳定化，每个稳定器包括静止部分和可移动部分。每个静止部分具有相对于末端执行器的固定方位；每个可移动部分可平移地联接到相应静止部分并且包括设置在可移动部分的远端处的接触器。当稳定器被致动时，接触器朝向工件表面平移并接触工件表面，并且然后锁定就位以稳定臂的远端和末端执行器。在工具操作期间，稳定器减少末端执行器(和与其固定联接的所有结构)的振动。

【技术实现步骤摘要】
自动化设备的范围延伸臂的工具承载端部的稳定化
技术介绍
本公开涉及用于使用安装在自动化设备的臂的端部上的工具来制造、修理和维护大型结构(诸如飞行器)的系统和方法。
技术实现思路
本文公开的主题涉及可以用于稳定配备自动化范围延伸工具的组件的臂的远端(以及与其附接的末端执行器)的设备和方法，以实现大型结构(诸如飞行器)的尺寸标测、非破坏性检验(NDI)和/或修理。(如本文所使用的，术语“末端执行器”是指包括臂的自动化设备的最后连杆，在所述臂的端点处附接有维护工具)。末端执行器能够保持和定向探头或传感器((例如，NDI传感器单元、激光扫描器、相机等))或其他工具((例如，钻头、砂磨机、真空装置、“抓取器”、涂料喷洒器等)。本文公开的稳定技术减少了末端执行器(和与其附接的工具)相对于目标对象的振动，同时仍允许可快速部署的地面机器人移动平台。本文公开的稳定化装置还可以用于减少机器人臂电动机上的负荷，这提高了这些电动机的电力使用效率和寿命。根据各种实施例，由三个或更多个稳定器提供稳定化，每个所述稳定器包括静止部分和可移动部分。每个静止部分具有相对于末端执行器的固定方位；每个可移动部分可平移地联接到相应静止部分并且包括设置在可移动部分的远端处的接触器。当稳定器被致动时，接触器朝向工件表面平移并接触工件表面，并且然后锁定就位以稳定臂的远端和与其附接的末端执行器。在工具操作期间，稳定器抵抗末端执行器(和与其固定联接的所有结构)沿基本上平行于稳定器的轴线(可能相互平行)的方向并朝向工件表面的移动。根据一些实施例，每个稳定器包括伸缩管和弹簧，所述弹簧促使接触器(例如，接触垫或缓冲器)抵靠工件表面。根据其他实施例，每个稳定器包括气动缸，所述气动缸促使接触器抵靠工件表面。稳定器在基本垂直于稳定器的接触方位处产生力以抵抗相对于表面的运动。用于稳定化的另一种方法是提供通过吸引、粘附或夹持来附接到工件表面的装置。例如，根据各种实施例，稳定化装置可以采用抽吸、静电吸引、可释放粘合剂(如用于将可移除挂钩安装在墙壁上的条带)、或物理抓取工件上的突起的“夹持器”。本文公开的技术通过在范围延伸(extended-reach)自动化设备的臂的远端处提供稳定化而实现用于飞行器和其他大型结构应用的模块化、快速、低成本的机器人使用。所公开的技术克服了伴随用于将机器人臂延伸到工作方位并同时维持位置精度的一些技术的一个或多个缺点，所述缺点包括重量过大、复杂性和成本及缺乏模块性。根据一个NDI应用，地面爬行式自动化设备具有末端执行器，所述末端执行器被配置成接受可互换的NDI装置(诸如红外热成像扫描器和超声波换能器阵列扫描器)。根据另一个NDI应用，自动化设备具有末端执行器，所述末端执行器被配置成接受具有与其可移动地联接的超声波换能器阵列扫描器的红外热成像扫描器。可以使用本文公开的设备来稳定任一个扫描器(在第一应用中)和组合的扫描器(在第二应用中)。稳定范围延伸臂的远端的能力使得能够将低成本的范围延伸机器人用于飞行器的制造、修理和维护。尽管以下将更详细地描述用于稳定联接到自动化设备的范围延伸臂的远端的末端执行器的设备和方法的各种实施例，但是这些实施例中的一个或多个可以由以下方面中的一个或多个来表征。以下详细公开的主题的一个方面是一种自动化设备，其包括：具有远端的臂；联接到臂的远端的末端执行器；联接到末端执行器的第一工具；以及多个稳定器，每个稳定器包括静止部分和可移动部分，其中：每个静止部分具有相对于末端执行器的固定方位；并且每个可移动部分可平移地联接到相应静止部分并包括设置在可移动部分的远端处的接触器。每个接触器可以包括固定缓冲器或可枢转接触垫。在任一情况下，接触器优选地由弹性体材料制成。根据前段所述的自动化设备的一个实施例，多个稳定器中的每个稳定器还包括弹簧，并且对于多个稳定器中的每个稳定器：静止部分包括外管；可移动部分还包括可滑动地设置在外管内部的内轴；接触器附接到内轴的远端；并且弹簧促使内轴在一定方向上平移，使得接触器进一步远离末端执行器移动。根据另一个实施例，对于多个稳定器中的每个稳定器：静止部分包括基部缸；可移动部分还包括在基部缸内可滑动的活塞和连接到活塞的活塞杆；接触器附接到活塞杆的远端；并且静止部分还包括杆锁，所述杆锁附接到基部缸并且被配置用于锁定活塞杆以防止移动。以下详细公开的主题的另一个方面是一种用于执行维护操作的方法，其包括：(a)将机器人移动平台移动到臂的远端处的工具能够到达目标对象的表面上的第一感兴趣区域的第一方位；(b)配置机器人移动平台，使得末端执行器处于相对于第一感兴趣区域的正确方位处；(c)将多个稳定器的接触器延伸成与目标对象的表面接触，所述稳定器联接到臂；(d)将稳定器的接触器锁定就位以将末端执行器维持在相对于第一感兴趣区域的正确方位处；以及(e)当末端执行器维持在相对于第一感兴趣区域的正确方位处时，使用工具来执行第一维护操作。该方法还可以包括：(f)在完成维护操作之后，解锁稳定器的接触器；(g)缩回稳定器的接触器；(h)将机器人移动平台移动到工具能够到达目标对象的表面上的第二感兴趣区域的第二方位；(i)配置机器人移动平台，使得末端执行器处于相对于第二感兴趣区域的正确方位；(j)将多个稳定器的接触器延伸成与目标对象的表面接触；(k)将稳定器的接触器锁定就位以将末端执行器维持在相对于第二感兴趣区域的正确方位处；以及(l)当末端执行器维持在相对于第二感兴趣区域的正确方位处时，使用工具来执行第二维护操作。以下详细公开的主题的又一个方面是一种用于执行维护操作的方法，其包括：(a)将工具联接到末端执行器，所述末端执行器进而联接到自动化设备的臂的远端；(b)激活自动化设备以执行对准操作，所述对准操作将工具定位在相对于目标对象的表面上的感兴趣区域的方位处；(c)当工具处于所述方位时，将联接到臂的远端的多个稳定器的接触器延伸成与目标对象的表面接触；以及(d)当接触器与目标对象的表面接触时，激活工具以执行维护操作。该方法还包括在激活工具之前，在稳定器的接触器与目标对象的表面接触的同时将稳定器的接触器锁定就位。又另一个方面是一种自动化设备，其包括：包括轮的基座平台；可移动地联接到基座平台并具有远端的臂；联接到臂的远端的末端执行器；联接到末端执行器的工具；以及联接到工具或末端执行器的多个稳定器；每个稳定器包括杆和设置在杆的远端处的接触器，其中杆可选择性地延伸或缩回并且接触器由弹性体材料制成。根据一些实施例，每个稳定器包括可操作以延伸或缩回杆的气动缸、以及附接到气动缸并配置用于锁定杆以防止移动的杆锁。以下公开了用于稳定联接到范围延伸自动化设备的臂的远端的末端执行器的系统和方法的其他方面。附图说明先前部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立实现，或者可以在另外的其他实施例中组合。出于说明上述和其他方面的目的，下文将参考附图描述各种实施例。本节中简要描述的图表均未按比例绘制。图1是标识用于机身部分的热图像成像的系统的一些部件的框图。图2是表示根据一个实施例的基于地面的机器人NDI移动平台的侧视图的图。图3是表示根据另一个实施例的基于地面的机器人NDI移动平台的侧视图的图。图4是表示图3中描绘的机器人NDI移动平台的一些部件的分解图的图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化设备，其包括：具有远端的臂；联接到所述臂的远端的末端执行器(212)；联接到所述末端执行器(212)的第一工具(214)；以及包括静止部分(52)和可移动部分(56)的稳定器(50)，其中所述静止部分(52)具有相对于所述末端执行器(212)的固定方位，并且所述可移动部分(56)可平移地联接到所述静止部分(52)并包括设置在所述可移动部分(56)的远端处的接触器(88)。

【技术特征摘要】
2017.06.14 US 15/623,304;2018.01.24 US 15/878,6421.一种自动化设备，其包括：具有远端的臂；联接到所述臂的远端的末端执行器(212)；联接到所述末端执行器(212)的第一工具(214)；以及包括静止部分(52)和可移动部分(56)的稳定器(50)，其中所述静止部分(52)具有相对于所述末端执行器(212)的固定方位，并且所述可移动部分(56)可平移地联接到所述静止部分(52)并包括设置在所述可移动部分(56)的远端处的接触器(88)。2.根据权利要求1所述的自动化设备，其中所述稳定器(50)包括弹簧。3.根据权利要求2所述的自动化设备，其中所述静止部分(52)包括外管(82)，所述可移动部分(56)还包括可滑动地设置在所述外管内的内轴(86)，所述接触器附接到所述内轴的远端；并且所述弹簧促使所述内轴在一定方向上平移，使得所述接触器(88)进一步远离所述末端执行器(212)移动。4.根据权利要求1-3中任一项所述的自动化设备，其中所述静止部分(52)包括基部缸(158)，所述可移动部分还包括在所述基部缸(158)内可滑动的活塞(156)和连接到所述活塞(156)的活塞杆(157)，并且所述接触器(88)附接到所述活塞杆(157)的远端。5.根据权利要求4所述的自动化设备，其中所述静止部分(52)还包括杆锁(160)，所述杆锁(160)附接到所述基部缸(158)并且被配置用于锁定所述活塞杆(157)以防止移动。6.根据权利要求1-5中任一项所述的自动化设备，其还包括可移动地联接到所述第一工具的第二工具，其中所述第一工具固定地联接到所述末端执行器，并且所述稳定器(50)的所述静止部分(52)固定地联接到所述第一工具。7.一种用于执行维护操作的方法，其包括：(a)将机器人移动平台移动到臂的远端处的工具(214)能够到达目标对象的表面上的第一感兴趣区域的第一方位；(b)配置所述机器人移动平台，使得末端执行器(212)处于相对于所述第一感兴趣区域的正确方位；(c)将多个稳定器的接触器(88)延伸成与所述目标对象的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·特洛伊，G·E·乔治逊，S·W·莱，D·J·赖特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US