【技术实现步骤摘要】
一种可多级重构的变刚度索并联喷涂机器人
[0001]本专利技术涉及喷涂机器人
，具体涉及一种可多级重构的变刚度索并联喷涂机器人。
技术介绍
[0002]在大型构件的涂装领域，采用人工喷涂涂装作业方式喷涂精度差，对人体健康危害大。喷涂机器人是为替代传统人工来进行高危险、高污染的自动化操控。传统的工业喷涂机器人主要采用刚性串联机构，其结构精巧、控制简单，但因系统惯性大、动力性能差，影响了喷涂质量，尤其在大空间作业其影响更为显著。
[0003]公开号为CN110485685A的专利申请文件中公开了一种低质量长行程外墙喷涂装置，包括升降系统、喷涂系统和抑振系统；采用前四索后三索的七索对拉式布局实现空间五自由度的运动，通过两级绳索系统实现喷涂系统在空间中的定位，采用旋翼机构进行振动抑制，具有质量轻，运动行程长的优点；但其主要存在如下问题：一是喷涂系统通过两根升降绳索实现吊篮的移动，只能实现一个自由度的运动，未考虑凸凹表面的喷涂场景，单自由度调整不适用于大空间长跨度的喷涂作业；二是牵引吊篮的升降绳索安置于吊篮单侧，吊篮处于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可多级重构的变刚度索并联喷涂机器人，其特征是设置：一级大空间绳索驱动机构，其包括空间调整架(1)、减震牵引架(3)和牵引驱动小车；二级索并联喷涂机构，其包括绳索并联驱动架(4)、变刚度架(5)、末端减震架(6)、结构重构模块(7)、末端驱动架(8)、电机送绳组件(9)以及末端执行装置(10)，所述末端执行装置(10)是设置在末端驱动架(8)上的喷头(1001)；所述空间调整架(1)，其由两道纵向固定框(101)和两道横向移动框(102)构成框架式底座，所述横向移动框(102)由电机进行驱动，并以纵向固定框(101)为导轨实现纵向移动；在横向移动框(101)的两端分别设置有电磁卡块(105)，在纵向固定框(101)上间隔设置有卡槽(110)，利用电磁驱动使电磁卡块(105)与对应位置处的卡槽(110)卡固连接；设置高空水平基座(103)，是利用两道纵向固定框(101)形成两侧竖向支撑，两侧竖向支撑通过各自顶部的上支板(108)架设高空水平基座(103)，由高空水平基座(103)形成水平横梁；所述两侧竖向支撑是在各纵向固定框(101)上设置由步进电机驱动的滚珠丝杠(106)，在滚珠丝杠(106)中的丝杠螺母上固定纵移底板(107a)，在纵移底板(107a)上固定设置直立的竖向伸缩杆(1100)，上支板(108)固定设置在所述竖向伸缩杆(1100)的顶部，在竖向伸缩杆(1100)的两侧分别设置阻尼伸缩侧杆(1200)形成三角支撑，所述阻尼伸缩侧杆(1200)的上端通过上铰链板(111a)与上支板(108)铰接，阻尼伸缩侧杆(1200)的下端通过下铰链板(111b)与固定设置在纵向固定框(101)相应一端的固定端座(109)铰接；所述牵引驱动小车包括低位车(2a)和高位车(2b)；所述低位车(2a)，其小车平台安装于低位横移板(107b)，低位横移板(107b)通过滚珠丝杠与横向移动框(102)滑动配合并能沿横向移动框(102)横向移动；在低位车(2a)的小车平台上设置低位电机牵引机构，包括第一电机(204a)和由第一电机(204a)驱动的第一绳轮筒(201a)；第一绳索(203)的一端绕设在第一绳轮筒(201a)上，另一端依次经低位车(2a)上的第一转向滑轮(202a)和减震牵引架(3)中的减震转向滑轮(305)连接至二级索并联喷涂机构中的矩形外框(401)的底框吊环(412a)上；所述高位车(2b)，其小车平台安装于高位横移板(107c)，高位横移板(107c)通过滚珠丝杠与高空水平基座(103)滑动配合并能沿高空水平基座(103)呈横向移动，在高位车(2b)的小车平台上设置高位电机牵引机构，包括第二电机(204b)和由第二电机(204b)驱动的第二绳轮筒(201b)，第二绳索(206)的一端绕设在第二绳轮筒(201b)上，另一端经设置在高位车(2b)上的第二转向轮(202b)连接至二级索并联喷涂机构中的矩形外框(401)的顶框吊环(412b)上，利用第一绳索(203)和第二绳索(206)对二级索并联喷涂机构中的矩形外框(401)进行空中定位；所述减震牵引架(3)为竖向可调高度的减震杆，杆下段是固定设置在低位车(2a)的小车平台上的空心杆(301)，杆中段是与空心杆(301)套筒配合实现高度调整的实心杆(302)，杆上段为杆端阻尼器(303)，所述减震转向滑轮(305)设置在杆端阻尼器(303)的顶部伸出杆的杆端，在所述顶部伸出杆上套装有压簧(304)；所述杆端阻尼器(303)为磁流变阻尼器；所述绳索并联驱动架(4)是以矩形外框(401)为基座，在矩形外框(401)的四个转角位置独立设置各电机送绳组件(9)，每只电机送绳组件(9)经转角滑轮(403)引出两根并联的牵引绳索(402)，四个转角各电机送绳组件(9)共有四组两两并联的牵引绳索(402)；在喷头底板(406)的周边均匀分布八只固定孔，各牵引绳索(402)一一对应地连接在固定孔中，同
一电机送绳组件(9)引出的两根并联牵引绳索(402)处在相邻的固定孔中；所述绳索并联驱动架(4)还包括：在所述结构重构模块(7)上设置铰链支板(405)，在铰链支板(405)上设置十字铰链(404)，在所述十字铰链(404)上设置支撑装置(407)，在所述支撑装置(407)上设置变刚度架(5)和末端减震架(6)，所述喷头底板(406)固定设置在末端减震架(6)的弹簧压板(604)上；所述结构重构模块(7)是在矩形外框(401)中呈十字设置由电机驱动的水平移动丝杆(710)和竖直移动丝杆(720)；带有高度调节的移动座(730)中的升降顶板(732)与铰链支板(405)固定连接，移动座(730)利用十字装配结构与所述水平移动丝杆(710)和竖直移动丝杆(720)配合设置，利用铰链支板(405)带动十字铰链(404)调节中心位置，实现二级索并联喷涂机构的结构重构；所述移动座(730)是在移动底板(731)上设置由调节电机(733)驱动、经带轮组件(737)传动的固定丝杆(735)；所述固定丝杆(735)的一端与滚动轴承配合转动，固定丝杆(735)的另一端与移动杆(736)螺纹配合传动，限位装置(734)固定在移动底板(731)上，用于限制移动杆(736)的转动，升降顶板(732)固定设置在移动杆的顶端，以此实现升降顶板(732)的升降控制；所述末端减震架(6)，是将第一阻尼器(601)的一侧活塞杆与支撑装置(407)中的孔轴滑动配合，第一阻尼器(601)的另一侧与第二阻尼器(602)的一侧活塞杆螺纹连接；所述第二阻尼器(602)固定在弹簧压板(604)上，第二阻尼器(602)的另一侧活塞杆设置在末端端盖(603)中，并有橡胶减震垫(605)分别设置在第二阻尼器(602)的活塞杆杆端和末端轴肩处，所述末端端盖(603)固定在弹簧压板(604)上；所述第一阻尼器(601)和第二阻尼器(602)均为磁流变阻尼器；所述变刚度架(5)包括：压簧组件和人工肌肉组件所述压簧组件，是将中心压簧(502)连接在第一阻尼器(601)和弹簧压板(604)之间，三对辅助压簧(501)围绕在中心压簧(502)的外围，每对辅助压簧(501)的规格相同且对称分布，三对辅助压簧(501)之间存在刚度差异，各辅助压簧(501)一一对应套装在相应位置上的可伸缩杆(506)上，辅助压簧(501)的两端分别固定在可伸缩杆(506)的固定端和移动端；所述可伸缩杆(506)的固定端与弹簧底板(505)固定连接，可伸缩杆(506)的移动端与弹簧压板(604)相抵触；所述人工肌肉组件：六只气动人工肌肉(503)围绕在第一阻尼器(601)的外围，各气动人工肌肉(503)的一端与弹簧底板(505)固定连接，另一端连接小径槽绳索(507)，小径槽绳索(507)绕设在气动绳轮(504)的小径绳槽中，在所述气动绳轮(504)上另有大径绳槽，用于放大绳索位移，大径槽绳索(508)的一端绕设所述大径绳槽中，另一端与可伸缩杆(506)的移动端固定连接；各气动绳轮(504)利用绳轮底座固定设置在气动支板(509)上，所述气动支板(509)与十字铰链(404)固定连接，所述弹簧底板(505)通过紧定螺钉与第一阻尼器(601)固定连接。2.根据权利要求1所述的可多级重构的变刚度索并联喷涂机器人，其特征是：在所述电机送绳组件(9)中，送绳电机(906)通过送绳电机支架(911)固定安装在绳轮底板(903)上，送绳电机(906)的输出轴与双槽绳轮(901)键连接，在所述送绳电机(906)的输出轴上设有齿轮传动组(907)；所述双槽绳轮(901)与绳轮支撑架(905)的伸出轴孔轴配合安装，双槽绳轮(901)的一侧与绳轮支撑架(905)之间设有压缩弹簧(904)，双槽绳轮
(901)的另一侧与进给螺纹套筒(909)相抵触；所述进给螺纹套筒(909)通过下方凸伸的矩形块安装并限位于螺纹套筒支架(910)的滑槽内，并能在所述滑槽内轴向滑动；所述进给螺纹套筒(909)与水平螺纹杆(908)螺纹配合传动；所述水平螺纹杆(908)与齿轮传动组(907)通过键配合传动，通过弹性挡圈安装在送绳电机支架(911)上；所述绳轮支撑架(905)和绳轮支撑槽(902)均固定安装在绳轮底板(903)上，双槽绳轮(901)支撑在所述绳轮支撑槽(902)上，在双槽绳轮(901)上绕设的两股绳索依次经绳轮支撑槽(902)和绳轮底板(903)上的槽孔引出，形...
【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，王亚坤，王道明，钱森，王正雨，谢鹏涛，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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