一种柔性飞机除漆机器人及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性飞机除漆机器人，包括防撞模块、扫描模块、定位模块、执行模块、监测模块与控制系统；执行模块包括车体、旋转云台、第一节臂、第二节臂、空压机、浮动电机与打磨头；旋转云台与空压机安装于车体，旋转云台上安装第一节臂，第一节臂连接第二节臂，第二节臂安装浮动电机与打磨头；防撞模块用于传递距离信息，扫描模块用于传递点云数据，定位模块用于传递位置信息，监测模块用于监测并传递除漆结果；控制系统用于根据防撞模块、扫描模块、定位模块的信息及除漆结果控制执行模块执行相应动作。本发明专利技术还提供了一种上述机器人的使用方法。本发明专利技术装置不仅智能化程度高、效率高、对人无害、实施成本低、难度低，还能实现柔性除漆。性除漆。性除漆。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性飞机除漆机器人及其使用方法


[0001]本专利技术涉及航空飞机除漆
，尤其涉及一种柔性飞机除漆机器人及其使用方法。

技术介绍

[0002]在航空航天
，飞机经长时间服役，表面漆层会出现老化、开裂和脱落等现象。为保证飞机飞行的稳定性和安全性，必须定期除去原有漆层以便于对飞机表面重新涂装。
[0003]传统的飞机蒙皮除漆方式主要有手工打磨、化学溶剂、喷丸工艺等，但手工打磨不仅效率低且易发生人工过度打磨损伤飞机基体的风险，化学溶剂除漆易对环境造成污染，喷丸工艺效率低、质量不可控，这将给飞机飞行带来严重的安全隐患。
[0004]针对上述问题，目前开始出现了一些借助于机器人的新型除漆工艺，如飞机表面物理除漆工艺与飞机激光除漆工艺。其中，飞机表面物理除漆工艺由人工推动小车，小车上面搭在载六轴机器人，采用高压水射流对飞机进行清洗；该工艺虽采用机器人代替部分人工操作，但整体仍存在费时费力、除漆效率差、质量结果得不到保证的问题。飞机激光除漆工艺由机器人、激光器、3D扫描仪、控制软件、监测平台组成，完全由机器人带动激光头进行激光除漆；该工艺相对飞机表面物理除漆工艺而言省时省力，但却存在成本高、实施难度大、监测困难等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种柔性飞机除漆机器人及其使用方法，以避免采用传统除漆方式或现有新型除漆工艺带来的费时费力、除漆效率低、污染严重、除漆质量不可控、成本高、实施难度大、监测困难的问题。
[0006]本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007]一种柔性飞机除漆机器人，包括防撞模块、扫描模块、定位模块、执行模块、监测模块以及与所述防撞模块、扫描模块、定位模块、执行模块、监测模块分别控制相连的控制系统；
[0008]所述执行模块包括车体、旋转云台、第一节臂、第二节臂、空压机、浮动电机与打磨头；所述旋转云台与空压机安装于所述车体，且旋转云台上安装有所述第一节臂，第一节臂末端转动连接有所述第二节臂，第二节臂末端安装有浮动电机与打磨头；其中，所述浮动电机以及空压机与所述打磨头相配合，驱动所述打磨头浮动旋转以除漆；
[0009]所述防撞模块、扫描模块、定位模块与监测模块安装于所述第二节臂末端，且其中，防撞模块用于测量并向控制系统传递距离信息，扫描模块用于测量并向控制系统传递点云数据，定位模块用于测量并向控制系统传递位置信息，监测模块用于实时监测并向控制系统传递飞机表面除漆结果；
[0010]所述控制系统安装于所述车体，用于根据防撞模块、扫描模块、定位模块、监测模
块传递的信息及飞机表面除漆结果控制所述执行模块执行相应动作。
[0011]作为本专利技术的优选方式之一，所述防撞模块包括距离传感器；所述距离传感器固连在所述第二节臂末端，并将采集的距离信息传递给所述控制系统，通过控制系统控制机器人在示教过程中以及工作过程中与飞机机身保持相应的除漆距离。
[0012]作为本专利技术的优选方式之一，所述扫描模块包括3D激光扫描仪；所述3D激光扫描仪固连在所述第二节臂末端，用于扫描飞机的机身轮廓，并将扫描后的点云数据传递给所述控制系统；所述控制系统在接收点云数据信息后，将点云数据拟合、拼接出飞机三维模型，且进行区域划分，同时对其进行路径规划，控制柔性机器人按预定轨迹运动。
[0013]作为本专利技术的优选方式之一，所述定位模块包括CCD图像传感器；所述CCD图像传感器固连在第二节臂末端，用于采集机器人所处环境的光学图像信息，并将采集到的光学图像信息压缩反馈到控制系统；所述控制系统在接收光学图像信息后，将光学图像信息和机器人位置相联系，实现自主导航定位功能。
[0014]作为本专利技术的优选方式之一，所述监测模块包括深度传感器与颜色相机；当柔性机器人按照划分的区域、规划的路径进行除漆工作时，所述深度传感器与颜色相机对飞机表面除漆后的结果进行监测并反馈到控制系统，所述控制系统根据深度传感器以及颜色相机反馈的信息，判断除漆区域是否达到设定的除漆标准，当不满足除漆标准，重新进行除漆工作，直至满足除漆标准。
[0015]作为本专利技术的优选方式之一，所述执行模块中：
[0016]所述车体包括车轮、车轴与车架；其中，所述车轮通过车轴安装于车架底部，且在所述控制系统的控制下带动车体按规划路径运动；
[0017]所述打磨头包括滚轴、粘性砂滚与砂纸；所述滚轴与所述浮动电机的输出端固定相连，粘性砂滚固定于滚轴外周，砂纸粘接在粘性砂滚外周；其中，在所述浮动电机的驱动下，所述滚轴与粘性砂滚旋转，并带动所述砂纸在粘性砂滚外部旋转，以打磨飞机机身。
[0018]作为本专利技术的优选方式之一，所述旋转云台包括防护壳、第一伺服电机、轴套、云盘、第一滚子轴承、第一主动齿轮、第一从动齿轮、齿圈、防护盖第二滚子轴承；
[0019]所述防护壳固定于车体，其内安装有所述第一伺服电机、轴套、云盘、第一滚子轴承、第一主动齿轮、第一从动齿轮及齿圈；所述第一伺服电机固定于车体，且通过轴套连接第一输出轴；所述云盘安装于第一伺服电机的第一输出轴上端，且云盘下端固连第一滚子轴承，云盘上端固连齿圈，齿圈上端固连所述第一节臂；此外，所述齿圈内部的云盘上还安装有第一主动齿轮、第一从动齿轮，所述第一主动齿轮与第一输出轴相连，第一从动齿轮与第一主动齿轮相啮合，齿圈与第一从动齿轮相啮合；在所述第一伺服电机的驱动下，所述第一输出轴联动第一主动齿轮、第一从动齿轮及齿圈，带动第一节臂及第二节臂做旋转运动；
[0020]所述防护盖固定于车体，其内安装有所述第二滚子轴承；所述第二滚子轴承套设于所述第一节臂外周，用于第一节臂及第二节臂的旋转支撑。
[0021]作为本专利技术的优选方式之一，所述第一节臂包括第一从动臂、第一主动臂、第二伺服电机、第一丝杠、第一推进片与第一固定片；所述第一从动臂与齿圈相连，其内安装有第二伺服电机；所述第二伺服电机通过第二输出轴连接第一丝杠，且第一丝杠的杠身安装有第一推进片，第一丝杠末端固定有第一固定片；所述第一主动臂套设在所述第一从动臂外部和第二滚子轴承内部，其内壁与所述第一固定片固定相连；其中，所述第一推进片还与第
一从动臂固连；当所述第一丝杠在第二伺服电机的驱动下转动时，第一丝杠与第一推进片、第一固定片螺旋传动，并带动第一从动臂相对于第一主动臂进行伸缩运动，实现第一节臂的升降；
[0022]所述第二节臂包括第二从动臂、第二主动臂、第三伺服电机、第二丝杠、第二推进片与第二固定片；所述第二从动臂与第一节臂转动相连，且其内安装有第三伺服电机；所述第三伺服电机通过第三输出轴连接第二丝杠，第二丝杠的杠身安装有第二推进片，第二丝杠末端固定有第二固定片；所述第二主动臂套设在所述第二从动臂外部，其内壁与所述第二固定片固定相连；其中，所述第二推进片还与第二从动臂固连；当所述第二丝杠在第三伺服电机的驱动下转动时，第二丝杠与第二推进片、第二固定片螺旋传动，并带动第二从动臂相对第二主动臂进行伸缩运动，实现第二节臂的水平伸缩。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性飞机除漆机器人，其特征在于，包括防撞模块、扫描模块、定位模块、执行模块、监测模块以及与所述防撞模块、扫描模块、定位模块、执行模块、监测模块分别控制相连的控制系统；所述执行模块包括车体、旋转云台、第一节臂、第二节臂、空压机、浮动电机与打磨头；所述旋转云台与空压机安装于所述车体，且旋转云台上安装有所述第一节臂，第一节臂末端转动连接有所述第二节臂，第二节臂末端安装有浮动电机与打磨头；其中，所述浮动电机以及空压机与所述打磨头相配合，驱动所述打磨头浮动旋转以除漆；所述防撞模块、扫描模块、定位模块与监测模块安装于所述第二节臂末端，且其中，防撞模块用于测量并向控制系统传递距离信息，扫描模块用于测量并向控制系统传递点云数据，定位模块用于测量并向控制系统传递位置信息，监测模块用于实时监测并向控制系统传递飞机表面除漆结果；所述控制系统安装于所述车体，用于根据防撞模块、扫描模块、定位模块、监测模块传递的信息及飞机表面除漆结果控制所述执行模块执行相应动作。2.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述防撞模块包括距离传感器；所述距离传感器固连在所述第二节臂末端，并将采集的距离信息传递给所述控制系统，通过控制系统控制机器人在示教过程中以及工作过程中与飞机机身保持相应的除漆距离。3.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述扫描模块包括3D激光扫描仪；所述3D激光扫描仪固连在所述第二节臂末端，用于扫描飞机的机身轮廓，并将扫描后的点云数据传递给所述控制系统；所述控制系统在接收点云数据信息后，将点云数据拟合、拼接出飞机三维模型，且进行区域划分，同时对其进行路径规划，控制柔性机器人按预定轨迹运动。4.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述定位模块包括CCD图像传感器；所述CCD图像传感器固连在第二节臂末端，用于采集机器人所处环境的光学图像信息，并将采集到的光学图像信息压缩反馈到控制系统；所述控制系统在接收光学图像信息后，将光学图像信息和机器人位置相联系，实现自主导航定位功能。5.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述监测模块包括深度传感器与颜色相机；当柔性机器人按照划分的区域、规划的路径进行除漆工作时，所述深度传感器与颜色相机对飞机表面除漆后的结果进行监测并反馈到控制系统，所述控制系统根据深度传感器以及颜色相机反馈的信息，判断除漆区域是否达到设定的除漆标准，当不满足除漆标准，重新进行除漆工作，直至满足除漆标准。6.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述执行模块中：所述车体包括车轮、车轴与车架；其中，所述车轮通过车轴安装于车架底部，且在所述控制系统的控制下带动车体按规划路径运动；所述打磨头包括滚轴、粘性砂滚与砂纸；所述滚轴与所述浮动电机的输出端固定相连，粘性砂滚固定于滚轴外周，砂纸粘接在粘性砂滚外周；其中，在所述浮动电机的驱动下，所述滚轴与粘性砂滚旋转，并带动所述砂纸在粘性砂滚外部旋转，以打磨飞机机身。7.根据权利要求1所述的柔性飞机除漆机器人，其特征在于，所述旋转云台包括防护壳、第一伺服电机、轴套、云盘、第一滚子轴承、第一主动齿轮、第一从动齿轮、齿圈、防护盖
与第二滚子轴承；所述防护壳固定于车体，其内安装有所述第一伺服电机、轴套、云盘、第一滚子轴承、第一主动齿轮、第一从...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文锋，张赛，杨晓强，钱自然，钟勉，李绍龙，刘国春，张艳艳，魏永超，赵欣，张华忠，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：