【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机和燃气轮机维护保障领域，涉及一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统。
技术介绍
1、内窥技术是对涡轮发动机进行无损检测的一种重要手段，图1所示的视频内窥镜5为当前内窥技术典型的一类设备。如图1(a)所示，其原理首先是借助导线53的支撑将镜头及照明51送入发动机内部，然后利用镜头及照明51对前方进行照明和图像采集，并将采集到的图像数据传输到主机55的显示屏552或连接在视频接口551上的外接屏幕54进行显示。
2、导线53由多层结构组成，如图1(b)所示。导线最内层分别是用于控制弯曲部52弯曲的多条导向金属丝534、传递光源的照明光纤535和传输信号的信号电缆536。中间层的钢制单绞线管533可以使导线53维持一定刚度，由此可以通过主机55上的控制按钮553控制多条导向金属丝534的松紧程度，从而使弯曲部52朝不同方向弯曲时，同时保证导线53不会出现收缩的情况。最外层是钨丝编制外皮532和塑料外皮531，对导线53内部结构起到保护作用。因此可以看到，该种视频内窥镜5的导线53内部没有用于实现其自身可控弯曲的结构，只能通过人工进行半可控的扭转、推拉等操作调整导线53工作时的位置。所以虽然该种内窥镜可实现整体弯曲，但是仅有镜头及照明51可以在小范围内调整自身的朝向，而其它部分的弯曲并不控，因此在潜入发动机内部的复杂空间时，可达范围十分有限。
3、图2所示为一种蛇形内窥镜7，其进入发动机的部分由多个单元体71、关节72和探头73构成，多个单元体71之间通过关节72相连接，可以发
4、现有的部分内窥镜会在端部安装抓取装置，如图3所示，包括鳄口式、吊篮式、套取式、抓取式、磁铁式和挂钩式等类型，但是其抓取装置力度低、力量小，并且在抓取以后不能进行锁紧，所以容易在携带抓取物运动的过程中意外松开，导致抓取物脱落。最主要是的，由于这些抓取装置的形状是面向普适的结构简单的物体而设计，因此其抓取装置功能比较单一，不能对专用内窥机器人进行抓取，也无法在抓取后对其进行其他的操作。
5、综上，依靠现有技术以及其组合，无法实现对无线式内窥机器人的操作，也就无法实现对内窥盲区的消除，严重影响对发动机维护保障的效果和使用安全，因此迫切需要专利技术新型技术对此加以解决。
技术实现思路
1、针对已有内窥镜运动时的可控程度和自身结构复杂性之间存在矛盾，以及其执行动作单一的问题，专利技术了一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统。该装置能够通过简单的少数关节实现机械臂的可控弯曲，而且能对特定的气囊式内窥机器人进行夹持和放置，并在夹持以后进行锁紧防止松脱。蛇形臂机械手夹持住气囊式内窥机器人后可以沿导轨运动，从而能够携带气囊式内窥机器人进出发动机内部。并且该蛇形臂机械手能够对气囊式内窥机器人进行充放气等操作，由此辅助气囊式内窥机器人与叶片相固定或者脱离，从而使得气囊式内窥机器人可以完成对发动机内部零件的检查工作。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，包括蛇形臂、控制箱、支撑和传动系统，如图4所示。
4、蛇形臂能够在驱动绳索的牵引下借助关节进行一定程度的可控弯曲，其端部装有执行装置用于夹持和释放气囊式内窥机器人，并能在将气囊式内窥机器人送到动叶叶栅后，配合充气设备对其进行充放气操作。其结构如图5所示，包括机械手、执行单元、弯曲单元、刚性段、分线盘以及内部的驱动绳索、输气管等零部件组成。
5、所述的机械手用于夹持和释放气囊式内窥机器人，包括左右两个手爪、作动轴、安装架及其配套安装件等，其结构如图6所示。固定销轴依次穿过安装架上的安装架销轴孔、手爪销轴孔，使得手爪可绕固定销轴转动。滑动销轴依次穿过安装架滑动槽、两侧的手爪滑动槽和作动轴转轴孔，并令作动轴位于两个手爪之间。机械手驱动绳索顶部为台阶形的绳帽，可以安装在作动轴底部的绳索安装孔内，并起到连接和固定作用，由此能够通过机械手驱动绳索对作动轴施加拉力。安装架底部设有安装架固定边，用于与执行单元相固定。
6、当作动轴上下运动时，可以控制手爪的开合，如图7(a)所示，进而实现对气囊式内窥机器人的夹持手柄进行夹持和释放。对夹持手柄的形状和手爪之间的空间均采用四棱柱设计，二者尺寸相匹配，使得夹持手柄在被手爪夹紧时无法转动；并且受夹持手柄端部圆柱型凸起的阻碍，也无法从手爪的夹持中脱出，由此能够提高本专利技术中机械手对气囊式内窥机器人操作过程的稳定性和紧固程度，如图7(b)所示。
7、蛇形臂的执行单元、弯曲单元和刚性段之间通过关节进行连接，在驱动绳索的作用下可以进行可控弯曲。执行单元可以对特定的气囊式内窥机器人进行夹取、释放、锁紧、充放气等操作，其各零件安装在图8所示的执行单元安装管上。
8、执行单元的工作过程如图9所示。首先如(1)所示，蛇形臂朝着气囊式内窥机器人运动。当有线摄像头及led灯观察到机械手到达合适位置后，机械手闭合，夹持住气囊式内窥机器人的夹持手柄，如(2)所示。如(3)所示，当机械手闭合后，防开架在防开架弹簧的作用下向上运动，抱住机械手的手爪，防止机械手因意外打开。充气嘴安装在防开架输气道顶部，随防开架一起向上运动并插入气囊式内窥机器人手柄通气孔内的气囊接嘴。防开架输气道底部与输气管相连，由此可以采用输气设备通过输气管、防开架输气道和充气嘴组成的气体通道对气囊进行充放气。
9、执行单元的装配过程如图10所示。有线摄像头及led灯插入执行单元安装管上的有线摄像头及led灯安装孔，用于在蛇形臂的运动过程中观察前方视野以及机械手与气囊式内窥机器人的相对位置，并确定是否已将气囊式内窥机器人运送到指定区域。机械手弹簧套在机械手的作动轴外侧，并插入执行单元安装管底部的机械手弹簧安装孔内。机械手的安装架固定边插入执行单元安装管底部的机械手安装槽，从执行单元安装管外部将侧向螺钉拧入机械手的安装架固定边，并将正向螺钉拧入安装架正安装孔，由此实现对机械手和执行单元安装管之间的固定。在机械手驱动绳索和机械手弹簧的作用下可以对机械手的开合进行控制，当机械手驱动绳索对作动轴施加的牵引力大于机械手弹簧的弹力时，作动轴向下运动，机械手闭合；反之，则机械手打开。防开架弹簧两端分别插入执行单元安装管上的防开架弹簧安装孔和防开架底部的防开架弹簧安装槽内。防开架安装有防开架驱动绳索，通过防开架驱动绳索和防开架弹簧可以控制防开架的上下运动。当防开架驱动绳索对防开架的牵引力大于防开架弹簧的弹力时，防开架向下运动，对机械手没有锁定作用，保证其可以进行开合并完成夹持动作；反之，防开架向上运动，对闭合状态下的机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，包括蛇形臂(1)、控制箱(2)、支撑和传动系统(3)；
2.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的执行单元(12)的有线摄像头及LED灯(1202)插入执行单元安装管(1208)上的有线摄像头及LED灯安装孔(1203)，机械手弹簧(1201)套在机械手(11)的作动轴(1104)外侧，并插入执行单元安装管(1208)底部的机械手弹簧安装孔(1216)内；机械手(11)的安装架固定边(1111)插入执行单元安装管(1208)底部的机械手安装槽(1217)；防开架弹簧(1210)两端分别插入执行单元安装管(1208)上的防开架弹簧安装孔(1214)和防开架(1211)底部的防开架弹簧安装槽(1219)内；防开架(1211)安装有防开架驱动绳索(1209)。
3.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的弯曲单元(13)的顶部宽型关节(1301)和底部宽型关节(1307)沿周向以及中心位置附近开有若
4.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的刚性段(14)包括刚性直管(1404)和窄型关节(1401)，窄型关节(1401)插入刚性段内管道(1403)后，通过刚性段关节固定销(1402)固定在刚性直管(1404)上，弯曲单元(13)的底部宽型关节(1307)和刚性段(14)的窄型关节(1401)通过单自由度关节销轴(1313)相连接；分别对两根弯曲单元单向弯曲驱动绳索(1308)施加牵引力，能使得弯曲单元(13)和刚性段(14)在两个方向进行相对转动。
5.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的控制箱(2)包括屏幕(21)、箱盖(22)、电路板(23)、双绳绕线电机(24)、单绳绕线电机(25)、箱体(26)、气泵模组(27)和控制手柄(28)；屏幕(21)用于显示蛇形臂(1)的有线摄像头及LED灯(1202)和气囊式内窥机器人(4)采集到的图像，屏幕(21)的正面装有磁条(2101)，插入并吸附在箱盖(22)上的屏幕固定槽(2201)内；箱盖(22)另一侧通过电路板螺钉(2301)固定有电路板(23)，电路板(23)通过手柄接口(2302)、屏幕接口(2303)、外接设备显示接口(2304)预留接口与其他电气设备相连，用于对各电气设备的启停和运行进行控制。
6.如权利要求5所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的双绳绕线电机(24)和单绳绕线电机(25)沿着箱体(26)底面的中轴线两侧排列，并且每个电机的中轴线与箱体(26)底面的中轴线成固定角度，双绳绕线电机(24)头部安装有双线摆杆(2403)，其两端的摆杆转轴(2402)各固定一根驱动绳索，两根绳索在双线摆杆(2403)转动时分别进行收和放的动作，产生控制蛇形臂(1)的弯曲的效果；单绳绕线电机(25)与双绳绕线电机(24)结构类似，不同点在于单绳绕线电机(25)采用绕线盘(2502)代替双线摆杆(2403)，气泵模组(27)用于向气囊式内窥机器人(4)进行充气和放气；气泵(2701)上的输气接头(2703)、释压接头(2704)分别与输气管(16)和大气相连通。
7.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的支撑和传动系统(3)包括法兰座(31)、电源箱(32)、电源(33)、丝杠(34)、导轨(35)、滑块(36)和轨道固定板(37)；法兰座(31)安装在发动机上的外层机匣内窥孔堵盖安装座(61)上，法兰座(31)底部设有放置电源(33)的电源箱(32)，电源插口(3404)与控制箱(3)内电路板(23)上的...
【技术特征摘要】
1.一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，包括蛇形臂(1)、控制箱(2)、支撑和传动系统(3)；
2.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的执行单元(12)的有线摄像头及led灯(1202)插入执行单元安装管(1208)上的有线摄像头及led灯安装孔(1203)，机械手弹簧(1201)套在机械手(11)的作动轴(1104)外侧，并插入执行单元安装管(1208)底部的机械手弹簧安装孔(1216)内；机械手(11)的安装架固定边(1111)插入执行单元安装管(1208)底部的机械手安装槽(1217)；防开架弹簧(1210)两端分别插入执行单元安装管(1208)上的防开架弹簧安装孔(1214)和防开架(1211)底部的防开架弹簧安装槽(1219)内；防开架(1211)安装有防开架驱动绳索(1209)。
3.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的弯曲单元(13)的顶部宽型关节(1301)和底部宽型关节(1307)沿周向以及中心位置附近开有若干关节绳孔(1309)、导线孔(1306)以及一个输气管孔(1302)，弯曲单元安装管(1304)沿周向开有若干安装管绳孔(1311)，来自前方的输气管(16)、各驱动绳索、有线摄像头导线(1213)穿过对应孔洞向后延伸；两根弯曲单元单向弯曲驱动绳索(1308)用于对弯曲单元(13)的转动进行控制，其顶部的弯曲单元驱动绳帽(1310)为台阶形；弯曲单元驱动绳帽(1310)的上半圆柱插入弯曲单元安装管(1304)上的安装管绳帽孔(1312)，其中安装管绳帽孔(1312)的深度和弯曲单元驱动绳帽(1310)的上半圆柱高度相等；弯曲单元驱动绳帽(1310)的下半圆柱和弯曲单元单向弯曲驱动绳索(1308)一同穿过底部宽型关节(1307)上的关节绳孔(1309)。
4.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的刚性段(14)包括刚性直管(1404)和窄型关节(1401)，窄型关节(1401)插入刚性段内管道(1403)后，通过刚性段关节固定销(1402)固定在刚性直管(1404)上，弯曲单元(13)的底部宽型关节(1307)和刚性段(14)的窄型关节(1401)通过单自由度关节销轴(1313)相连接；分别对两根弯曲单元单向弯曲驱动绳索(1308)施加牵引力，能使得弯曲单元(13)和刚性段(14)在两个方向进行相对转动。
5.如权利要求1所述的一种对气囊式内窥机器人操作的蛇形臂机械手的控制系统，其特征在于，所述的控制箱(2)包括屏幕(21)、箱盖(22)、电路板(23)、双绳绕线电机(24)、单绳绕线电机(25)、箱体(26)、气泵模组(27)和控制手柄(28)；屏幕(21)用于显示蛇形臂(1)的有线摄像头及led灯(1202)和气囊式内窥机器人(4)采集到的图像，屏幕(21)的正面装有磁条(2101)，插入并吸附在箱盖(22)上的屏幕固定槽(2201)内；箱盖(22)另一侧通过电路板螺钉(2301)固定有电路板(23)，...
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