高空攀爬作业机器人及作业方法技术

本发明专利技术涉及高空作业机器人施工领域，具体为高空攀爬作业机器人及作业方法，采用新型执行机构结构，作业执行件正对作业部分设置，利用两组作业执行件在接触到钢结构表面时，由于受阻会向两侧移动，完成作业路径自适应调整，进而实现对该类异形作业部分的施工作业，该类作业可以为钢结构表面除锈

【技术实现步骤摘要】
高空攀爬作业机器人及作业方法


[0001]本专利技术涉及高空作业机器人施工领域，具体为高空攀爬作业机器人及作业方法
。

技术介绍

[0002]钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一
。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁
、
钢柱
、
钢桁架等构件组成，并采用硅烷化
、
纯锰磷化
、
水洗烘干
、
镀锌等除锈防锈工艺
。
各构件或部件之间通常采用焊缝
、
螺栓或铆钉连接
。
因其自重较轻，且施工简单，广泛应用于大型厂房
、
场馆
、
超高层
、
桥梁等领域
。
[0003]针对圆形或柱面钢结构会存在支撑或连接节点，该节点处的作业工作是钢结构施工作业的重点也是难点，如遇到图1所示的情形工况时，但是该节点由于存在异形部分作业区域导致施工作业面明显区别钢结构表面施工作业面，这样就会导致施工难度成倍的增加，往往需要人工进行高空作业
。
随着技术发展出现一系列高空作业机器人，高空作业机器人均普遍采用攀爬机构和作业执行机构，通过攀爬机构沿钢结构爬行并带动作业执行机构完成高空作业
。
[0004]经检索：
CN113478142A
公开了一种基于
AI
视觉识别的高空攀爬式焊接机器人，包括机器臂主体，机器臂主体的上下两端均设有连接架，且连接架分别通过旋转控制机构和安装座连接，旋转控制机构用于驱动机器臂主体和安装座的翻转，实现攀爬；安装座的侧边设有用于进行视觉识别的图像采集器，且安装座的侧边还设有用于夹持构筑物的夹持部，机器臂主体的中部外侧设有焊接机构
。
[0005]该技术虽然能够完成对钢结构周向工作但是无法完成上述异形部分作业区域的施工作业
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：圆形或柱面钢结构表面节点异形作业区域，作业难度大且现有攀爬机器人无法有效针对该异形作业区域完成作业的难题
。
[0007]为了解决上述技术问题，专利技术人经过实践和总结得出本专利技术的技术方案，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]高空攀爬作业机器人的作业执行机构，包括执行机构，执行机构包括固定座，固定座安装于机构本体上，固定座上安装有两组对称布设的执行单元，每组执行单元均包括至少两个执行联动杆，每个执行联动杆的两端均固定安装有传动体，两组执行单元上相邻的两个传动体均转动安装于固定座上，且两个传动体形成传动配合，位于同一组执行单元中的两个相邻传动体形成传动配合且该两个传动体共同安装有移动座，移动座包括连接座一和连接座二，连接座一和连接座二交错布设且连接座一靠近固定座布设；
[0009]导向架，导向架安装于连接座二上，导向架远离连接座二的一端活动连接于固定座上，且导向架相对固定座旋转运动；
[0010]作业执行件，作业执行件安装于导向架上且靠近钢结构表面布设
。
[0011]更进一步优选地方案，所述固定座上设置有沿靠近钢结构方向自由延伸的导向结构，导向结构适于导向架导向，导向结构正对钢结构的一侧设置有移动组件
。
[0012]更进一步优选地方案，所述导向结构包括圆心角小于等于
°
的圆弧段，圆弧段两端均设置有导槽，导槽内部活动安装有圆弧板，圆弧板适于在导槽内相对滑动，圆弧板内安装有连接块，连接块适于与对应的导向架连接固定，位于最外侧导向架上的连接块和圆弧板固定连接
。
[0013]更进一步优选地方案，所述导向架上安装有转向件和接触件，转向件为弧形结构的杆件，接触件自由端设置有贴合于钢结构表面的牛眼轴承，转向件适于在接触钢结构时带动导向架沿导向结构围绕钢结构相对偏转，牛眼轴承适于导向架沿钢结构表面运动；
[0014]传动体和移动座转动安装，且传动体均为齿轮结构
。
[0015]高空攀爬作业机器人，包括：
[0016]爬行机构，爬行机构用于沿钢结构爬行；
[0017]机构本体，机构本体用于固定爬行机构；
[0018]执行机构，执行机构为如权利要求至任一项所述的执行机构
。
[0019]更进一步优选地方案，所述机构本体包括水平杆和竖向杆，水平杆设置有两组分别固定于竖向杆的两端，固定座位于两个水平杆之间，竖向杆上设置有吸附结构，水平杆两侧转动安装有连杆且连杆的自由端转动安装有夹持板，夹持板用于夹持钢结构表面，水平杆的中部设置有竖向通孔，竖向通孔的内部活动安装有径向杆，径向杆贯穿水平杆并安装有电动伸缩杆件，位于电动伸缩杆件和水平杆之间的径向杆上转动安装有施压杆，施压杆的自由端转动安装于夹持板上
。
[0020]更进一步优选地方案，所述爬行机构包括安装于电动伸缩杆件端部的主行走轮和安装于夹持板内侧的副行走轮，两个副行走轮呈八字形分布，两个副行走轮相对主行走轮倾斜布设；
[0021]电动伸缩杆件完全内收后经施压杆带动两个副行走轮外移脱离钢结构表面
。
[0022]更进一步优选地方案，所述执行机构至少设置有一组，作业执行件为钢结构表面除锈的清理机构或焊接钢结构的焊接机构或焊缝质量检测用的探伤机构或喷涂防腐涂料的喷涂机构
。
[0023]更进一步优选地方案，所述清理机构包括带有负压收集粉尘效果的清理刷和吹扫结构，吹扫结构包括安装于清理刷上的吹扫件以及通过管道为吹扫件提供高压气体的气源，气源固定于机构本体上，吹扫件的出气口设置有多个呈周向等间距分布设置的保护气道，多个保护气道的旋向均一致，保护气道排出的气体在吹扫件喷射出的高压气体外侧形成涡旋状保护层
。
[0024]更进一步优选地方案，所述机器人还包括图像采集模组
、
控制模组和无线控制终端，控制模组适于控制爬行机构沿钢结构爬行和电动伸缩杆件的自由端外伸和内收，图像采集模组设置有两组分别安装于对应的夹持板上，图像采集模组用于采集钢结构表面节点障碍信号并实时反馈于控制模组，当控制模组接收到采集的障碍信号时对应处的电动伸缩杆件的自由端内收带动副行走轮外旋脱离钢结构表面，当控制模组接收到采集的无障碍信号时对应处的电动伸缩杆件的自由端外伸带动副行走轮内旋夹持钢结构表面
。
[0025]更进一步优选地方案，所述竖向杆包括位于两端的端部杆体和位于两端端部杆体
之间的柔性关节，柔性关节包括中部杆体和安装于中部杆体端部的伺服电机，中部杆体端部设置有
U
形叉，伺服电机安装于
U
形叉的外侧，且伺服电机的输出端安装有驱动轴，驱动轴转动安装于
U
形叉处，且驱动轴和端部杆体固定安装
。
[0026]高空攀爬作业机器人的作业方法，作业步骤如下：
[0027]1)
设备安装
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
高空攀爬作业机器人的作业执行机构，其特征在于，包括执行机构，执行机构包括固定座
(30)
，固定座
(30)
上安装有两组对称布设的执行单元，每组执行单元均包括至少两个执行联动杆
(31)
，每个执行联动杆
(31)
的两端均固定安装有传动体
(32)
，两组执行单元上相邻的两个传动体
(32)
均转动安装于固定座
(30)
上，且两个传动体
(32)
形成传动配合，位于同一组执行单元中的两个相邻传动体
(32)
形成传动配合且该两个传动体
(32)
共同安装有移动座，移动座包括连接座一
(34)
和连接座二
(33)
，连接座一
(34)
和连接座二
(33)
交错布设且连接座一
(34)
靠近固定座
(30)
布设；导向架
(35)
，导向架
(35)
安装于连接座二
(33)
上，导向架
(35)
远离连接座二
(33)
的一端活动连接于固定座
(30)
上，且导向架
(35)
相对固定座
(30)
旋转运动；作业执行件
(36)
，作业执行件
(36)
安装于导向架
(35)
上且靠近钢结构表面布设
。2.
根据权利要求1所述的高空攀爬作业机器人的作业执行机构，其特征在于，所述固定座
(30)
上设置有沿靠近钢结构方向自由延伸的导向结构
(37)
，导向结构
(37)
适于导向架
(35)
导向，导向结构
(37)
正对钢结构的一侧设置有移动组件
(38)。3.
根据权利要求2所述的高空攀爬作业机器人的作业执行机构，其特征在于，所述导向结构
(37)
包括圆心角小于等于
180
°
的圆弧段，圆弧段两端均设置有导槽，导槽内部活动安装有圆弧板
(39)
，圆弧板
(39)
适于在导槽内相对滑动，圆弧板
(39)
内安装有连接块
(310)
，连接块
(310)
适于与对应的导向架
(35)
连接固定，位于最外侧导向架
(35)
上的连接块
(310)
和圆弧板
(39)
固定连接
。4.
根据权利要求3所述的高空攀爬作业机器人的作业执行机构，其特征在于，所述导向架
(35)
上安装有转向件
(351)
和接触件
(352)
，转向件
(351)
为弧形结构的杆件，接触件
(352)
自由端设置有贴合于钢结构表面的牛眼轴承
(353)
，转向件
(351)
适于在接触钢结构时带动导向架
(35)
沿导向结构
(37)
围绕钢结构相对偏转，牛眼轴承
(353)
适于导向架
(35)
沿钢结构表面运动；传动体
(32)
和移动座转动安装，且传动体
(32)
均为齿轮结构
。5.
高空攀爬作业机器人，其特征在于，包括：爬行机构
(10)
，爬行机构
(10)
用于沿钢结构爬行；机构本体
(20)
，机构本体
(20)
用于固定爬行机构
(10)
；执行机构，执行机构为如权利要求1至4任一项所述的执行机构，固定座
(30)
安装于机构本体
(20)
上
。6.
根据权利要求5所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述机构本体
(20)
包括水平杆
(21)
和竖向杆
(22)
，水平杆
(21)
设置有两组分别固定于竖向杆
(22)
的两端，固定座
(30)
位于两个水平杆
(21)
之间，竖向杆
(22)
上设置有吸附结构，水平杆
(21)
两侧转动安装有连杆
(23)
且连杆
(23)
的自由端转动安装有夹持板
(24)
，夹持板
(24)
用于夹持钢结构表面，水平杆
(21)
的中部设置有竖向通孔，竖向通孔的内部活动安装有径向杆
(25)
，径向杆
(25)
贯穿水平杆
(21)
并安装有电动伸缩杆件
(26)
，位于电动伸缩杆件
(26)
和水平杆
(21)
之间的径向杆
(25)
上转动安装有施压杆
(27)
，施压杆
(27)
的自由端转动安装于夹持板
(24)
上
。7.
根据权利要求5所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述爬行机构
(10)
包括安装于电动伸缩杆件
(26)
端部的主行走轮
(11)
和安装于夹持板
(24)
内侧的副行走轮
(12)
，两
个副行走轮
(12)
呈八字形分布，两个副行走轮
(12)
相对主行走轮
(11)
倾斜布设；电动伸缩杆件
(26)
完全内收后经施压杆
(27)
带动两个副行走轮
(12)
外移脱离钢结构表面
。8.
根据权利要求5所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述执行机构至少设置有一组，作业执行件
(36)
为钢结构表面除锈的清理机构或焊接钢结构的焊接机构或焊缝质量检测用的探伤机构或喷涂防腐涂料的喷涂机构
。9.
根据权利要求8所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述清理机构包括带有负压收集粉尘效果的清理刷
(40)
和吹扫结构，吹扫结构包括安装于清理刷
(40)
上的吹扫件
(41)
以及通过管道为吹扫件
(41)
提供高压气体的气源
(42)
，气源
(42)
固定于机构本体
(20)
上，吹扫件
(41)
的出气口设置有多个呈周向等间距分布设置的保护气道
(43)
，多个保护气道
(43)
的旋向均一致，保护气道
(43)
排出的气体在吹扫件
(41)
喷射出的高压气体外侧形成涡旋状保护层
。10.
根据权利要求9所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述机器人还包括图像采集模组
(50)、
控制模组
(60)
和无线控制终端
(70)
，控制模组
(60)
适于控制爬行机构
(10)
沿钢结构爬行和电动伸缩杆件
(26)
的自由端外伸和内收，图像采集模组
(50)
设置有两组分别安装于对应的夹持板
(24)
上，图像采集模组
(50)
用于采集钢结构表面节点障碍信号并实时反馈于控制模组
(60)
，当控制模组
(60)
接收到采集的障碍信号时对应处的电动伸缩杆件
(26)
的自由端内收带动副行走轮
(12)
外旋脱离钢结构表面，当控制模组
(60)
接收到采集的无障碍信号时对应处的电动伸缩杆件
(26)
的自由端外伸带动副行走轮
(12)
内旋夹持钢结构表面
。11.
根据权利要求
10
所述的高空攀爬作业机器人，其特征在于，所述竖向杆
(22)
包括位于两端的端部杆体
(221)
和位于两端端部杆体
(221)
之间的柔性关节，柔性关节包括中部杆体
(222)
和安装于中部杆体
(222)
端部的伺服电机
(223)
，中部杆体
(222)
端部设置有
U
形叉，伺服电机
(223)
安装于
U
形叉的外侧，且伺服电机
(223)
的输出端安装有驱动轴
(224)
，驱动轴
(224)
转动安装于
U
形叉处，且驱动轴
(224)
和端部杆体
(221)
固定安装
。12.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱元弟，胡义，袁烽，金仁才，姚佳伟，孔炯，程安春，余同德，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：