【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能加工机器人领域，涉及一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人。
技术介绍
1、窄口深腔类筒体零件因具有比强度高、承载力大、重量轻等优点被广泛应用于能源运输、化学工业以及航空航天等多个领域。这类零件内部中空，端部结构尺寸明显小于主体腔室，且筒体内部有焊接、钻孔和打磨等多种加工需求。
2、窄口深腔类筒体因筒体入口小，一般的工业机器人、机床设备受尺寸限制难以进入，故现有的加工工艺为：工人手持加工工具钻入筒体内部进行加工。这一过程中工人不仅劳动强度较高，而且操作空间有限使得加工难度高、危险系数高，不利于工人的人身安全。设计一种筒体内移动式机器人进行加工是可行的解决途径。这类能够进行窄口深腔类筒体内智能加工的机器人设计难点在于：(1)筒体入口直径小，内部腔室直径大，对机器人的运动和加工机构都提出了苛刻要求，需要在能进入窄口的情况下，还要适应内部的大直径，实现高刚度支撑。(2)在大范围变径情况下，还需要满足各种高质量的加工需要，对机器人保证高强度支撑和高精度的加工机构提出了挑战。故设计一种筒体内移动加工机器人很有必要。
3、当前已有学者对筒体内移动加工机器人设计进行了探索。王岳飞等人在申请号为202120866545.6的中国专利技术专利中公开了一种用于管道内壁抛光的机器人，该机器人的移动机构为柔性半自动机构，非工作状态下机器人尺寸相对小，适应于多种直径的管道内壁。虽然该机器人能够进入窄口筒体，但该机器人变径的执行装置为弹簧，对于较大腔室容易出现支撑力不足导致加工精度降低的问题；范振昌等人在申请号为20
技术实现思路
1、本专利技术针对窄口深腔的不同直径筒体内多种加工需求难题，提供了一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，是一种可以适应大变径比、窄口深腔筒体智能加工的移动加工机器人。设计了行走变径机构，可以随筒体内壁变化调整机器人位姿并实现高刚度支撑，解决了机器人行走机构在大直径腔室内变径以及高刚度支撑的难题；设计了具有折展功能的折展式加工机构，可以以闭合姿态通过较小入口的筒体并在较大腔室内实现展开，从而对筒体内壁进行加工，解决了管道机器人进入窄口筒体和高精度加工的难题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，所述的机器人包括机器人外壳1、行走变径机构2、三轴运动机构3、折展式加工机构4；所述机器人外壳1为机器人的结构件，用于电机、气缸等的安装；所述行走变径机构2，实现了机器人在筒体内壁行走、姿态调整并实现高刚性支撑；所述三轴运动机构3可以实现机器人在筒体内轴向、回转及径向三个方向的运动；折展式加工机构4可以实现双加工机构的折展，进入窄口筒体，完成变径筒体内部的各种加工需求。
4、所述机器人外壳1包括壳体1.1、出入库连接座1.2、连接座支撑板1.3、轴向电机安装板1.4、中车板1.5、隔套1.6，作为机器人的结构件，用于其他部件的安装。
5、所述的行走变径机构2共有结构相同的三组，相隔120°沿机器人外壳1周向分布，每组行走变径机构2包括气缸2.1、气缸连接头2.2、导向杆2.3、连杆2.4、车板2.5、车轴2.6、车轮2.7、伺服电机2.8、减速机2.9、锥齿轮2.10和深沟球轴承2.11；所述气缸2.1固定安装在机器人外壳1上，气缸2.1一端伸出活塞杆；所述气缸连接头2.2设置在活塞杆的端部，并与导向杆2.3一端固定连接，导向杆2.3另一端与连杆2.4中部转动连接，用于传递气缸2.1的动力；所述连杆2.4一端通过深沟球轴承2.11转动连接在壳体1.1上，另一连杆2.4位于气缸2.1的另一侧，其一端通过另一深沟球轴承2.11转动连接在壳体1.1上，两个连杆2.4的另一端分别安装在车板2.5的前、后端；所述车板2.5前后均安装有车轴2.6，每个车轴2.6两端均安装有车轮2.7；所述伺服电机2.8、减速机2.9固定在车板2.5上，二者配合通过锥齿轮2.10与一端的车轴2.6连接，提供动力；气缸2.1控制活塞杆做伸缩运动，进而控制车板2.5伸出或收缩，实现机器人在筒体内柔性行走。
6、所述三轴运动机构3包括轴向运动结构、回转运动结构和径向运动结构，用于实现机器人轴向、回转和径向三个方向的自由度。
7、所述折展式加工机构4包括工具安装架4.1、电磁铁4.2、驱动电机4.3、减速机4.4、同步齿形带4.5、加工工具4.6、附加工装4.7、测量装置4.8、工业相机4.9。所述工具安装架4.1共设结构相同的两个，为条形支架，其一端对称布置在三轴运动机构3前端，且二者能够绕该端旋转，实现展开与收拢，该端还设有同步带轮；所述电磁铁4.2安装于工具安装架4.1旁的三轴运动机构3上，与工具安装架4.1通过磁力配合，实现工具安装架4.1展开至工作位姿的定位和自锁；所述驱动电机4.3安装在电机安装座上，该电机安装座固定安装在两个工具安装架4.1之间的三轴运动机构3上，驱动电机4.3作为工具安装架4.1进行折展运动的执行机构，其输出轴与减速机4.4连接；所述减速机4.4固定安装在电机安装座上，其输出轴通过键与另一同步带轮连接，带动该同步带轮旋转，该同步带轮与两个工具安装架4.1上的同步带轮配合，从而带动两个工具安装架4.1旋转，实现展开和收拢；所述加工工具4.6分别安装在两个工具安装架4.1的另一端上，随工具安装架4.1展开与收拢；所述附加工装4.7分别通过一定配合安装在加工工具4.6上，根据需要更换不同功能的附加工装4.7；所述测量装置4.8和工业相机4.9安装在一侧的工具安装架4.1上，分别用于对筒体内壁进行非接触式测量和实现对加工过程的实时监控。
8、所述的机器人具体结构如下：
9、所述机器人外壳1包括壳体1.1、出入库连接座1.2、连接座支撑板1.3、轴向电机安装板1.4、中车板1.5、隔套1.6；所述壳体1.1为六棱柱薄壁结构，其外壁相隔120°设有三个气缸安装槽，定义折展式加工机构4所在方向为机器人前侧；所述出入库连接座1.2通过螺钉安装在壳体1.1的后侧，为圆柱薄壁结构，其后端设有环形板状结构，用于通过销孔配合与协助机器人进出筒体的出入库装置连接；所述连接座支撑板1.3为环形板状结构，套在出入库连接座1.2的圆柱结构上，二者间隙配合，其通过螺钉安装在壳体1.1的内部，用于支撑出入库连接座1.2，其边缘处以中心为圆心间隔120°有三个通孔，用于机器人电机和传感器的线缆通过；所述轴向电机安装板1.4位于出入库连接座1.2前方，为中心制有通孔的圆形板状结构，通过螺钉固定在壳体1.1的内部，用于安装三轴运动机构3中的轴向伺服电机3.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的机器人包括机器人外壳(1)、行走变径机构(2)、三轴运动机构(3)、折展式加工机构(4)；
2.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的机器人具体结构如下：
3.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的附加工装(4.7)能够根据需要更换不同功能的工装。
4.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的连接座支撑板(1.3)边缘处以中心为圆心间隔120°有三个通孔，用于机器人电机和传感器的线缆通过。
5.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的同步齿形带(3.16)旁设有张紧轮(3.17)，用于调节同步齿形带(3.16)的松紧度，以确保其稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述三轴运动机构(3)的底板(3.9)上还设有光栅读数头(3.24)，用于读取滑板(3.10)在径向运动时的
...【技术特征摘要】
1.一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的机器人包括机器人外壳(1)、行走变径机构(2)、三轴运动机构(3)、折展式加工机构(4)；
2.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的机器人具体结构如下：
3.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的附加工装(4.7)能够根据需要更换不同功能的工装。
4.根据权利要求1所述的一种窄口深腔筒体自适应智能加工机器人，其特征在于，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李特，刘海波，兰天，向豪杰，周保旗，李旭，刘阔，王永青，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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