一种壁面打磨爬壁机器人的制作方法
一种壁面打磨爬壁机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本专利涉及一种爬壁机器人，特别涉及一种壁面打磨爬壁机器人。
【背景技术】
[0002] 在一些大型宽阔的磁基壁面，如大型压力容器、船体等，在对壁面进行磁粉无损检 测前，需要对表面进行除锈，去漆除杂质，抛光等作业，上面不得含有油渍、铁锈、氧化皮或 其他粘附磁粉的物质，这就需要进行打磨修理至表面露出金属光泽。
[0003] 而目前磁基的壁面的打磨作业均为人工作业，采用搭建脚手架，存在效率低下、劳 动强度大、施工周期长，同时对施工人员造成人身安全隐患。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术手动打磨效率低下的问题，提供一种壁面打磨爬壁机器人的打磨 装置，这种打磨装置设计合理、自动化程度高、效率高。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0006] -种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在 两自由度移动装置上；
[0007] 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设 有Y向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合 连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑 轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有 与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接；
[0008] -条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左 侦L依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传 动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴 套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接；
[0009] 在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通 孔；
[0010] 打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电 机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打 磨升降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输 出端设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接， 轴承座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通 孔，导棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒 位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。
[0011] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，打磨电机上方与横梁板固定连接，横梁板上方 固定U型板，U型板与升降电机固定连接，横梁板上平行于螺杆固定有导向棒；打磨电机通 过打磨电机座与工作滑块固定连接，打磨电机座上设有通孔，螺杆与导向棒分别与轴承固 定连接，轴承座固定于打磨电机座上；在打磨升降板上设有通孔，导向棒的末端穿过该通 孔。
[0012] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上还安装有增力装置，增力装置包括驱 动电机，在驱动电机的输出轴安装有丝杆，在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接的丝杆螺母， 丝杆螺母通过连接板与电磁铁固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上设有导柱，导柱 穿过连接板上的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。
[0013] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装置包括安装 在机架上的照明灯，以及可对照射区域进行摄录的摄像头。
[0014] 本实用新型打磨头的两自由度平面移动装置结构简单，仅通过由同步带轮、轴承 和同步带，组成一个简洁的移动单元。通过两个步进电机输出不同方向、不同速度的扭矩， 可以实现工作滑块，即安装其上的打磨头在平面上任意位置的行走。这种平面两自由度移 动装置结构简洁，可以有效降低机器人的自重，使得控制更为灵活。
[0015] 打磨头由打磨电机通过花键配合进行旋转驱动，打磨头的升降由升降电机通过螺 杆、滑块带动，同时打磨头沿花键的方向进行上、下升降，打磨头在打磨壁面时，由于壁面可 能不平整，当打磨头接触到突起部位时，打磨头通过减震弹簧沿花键的方向进行小幅度的 上下伸缩实现避震的目的。
[0016] 当打磨头工作时，通过增力机构，将电磁铁由丝杆带动向下吸附于铁磁性壁面，增 强爬壁机器人与壁面的吸附力，使得爬壁机器人工作时更加稳定。
[0017] 通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人 工打磨时的人身伤害的风险。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型整体结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型打磨电机与机架的安装结构示意图。
[0020] 图3为本实用新型打磨装置的结构示意图。
[0021] 图4为本实用新型的打磨电机与打磨头的花键连接结构示意图。
[0022] 图5为本实用新型打磨头减震结构示意图。
[0023] 图6为本实用新型增力装置结构示意图。
[0024] 图7为本实用新型增力装置的电磁铁下压时的结构示意图。
[0025] 图8为本实用新型平面两自由度装置的结构示意图。
[0026] 图9为本实用新型平面两自由度装置的局部剖视图。
[0027] 图10为本实用新型两只电机同向逆时针转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0028] 图11为本实用新型两只电机相对向内转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0029] 图12为本实用新型两只电机相对向外转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0030] 图13为本实用新型两只电机同向顺时针转动时滑板滑块工作状态示意图。
[0031] 图中标记为：41爬壁机器人的机架，42横梁板，43升降电机，44打磨头，45升降 板，46打磨电机，47打磨电机座，48螺杆，49导向棒，50同步带，51螺杆安装在打磨电机座 上的轴承，52与螺杆通过螺纹配合的滑块，53打磨电机输出端，54减震弹簧，55导棒，56减 震板，57固定升降电机用的U型板，61与打磨电机配合的上联轴器，62内设花键的下联轴 器，63外花键，64轴承，65挡片，71照明LED灯，72摄像头，73增力电机，74增力用的电磁 铁，75丝杆螺母，76丝杆，77连接板，导柱78 ;
[0032] 1第一步进电机，2工作滑块，21工作滑块下方与X向导轨配合的滑槽块，22打磨 头，23工作滑块的同步带固定箍，3第二步进电机，31与第一同步电机输出端连接的同步带 轮，32与第二同步电机输出端连接的同步带轮，4第三传动轴套，5第四传动轴套，6滑板上 的X向导轨，7同步带，8机架上的Y向导轨，81滑板下方与Y向导轨配合的滑槽块，82滑板 上开设的通孔，9第二换向同步带轮，10第一换向同步带轮，12滑板，13第一传动轴套，14第 二传动轴套。
【具体实施方式】
[0033] 参照附图，一种壁面打磨爬壁机器人，在机架41上安装有行动装置、打磨装置，打 磨装置安装在两自由度移动装置上；
[0034] 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，在机架两侧设 有Y向滑轨8,在滑板12下端对应两条Y滑轨处设有滑槽81，滑板与滑轨通过滑块滑槽结 构配合连接；两只同步电机1和3分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮9和10 分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套4、5、13、14;一条同步带 7两端分别与工作滑块2的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传 动轴套13、第 一换向同步带轮10、第一步进电机输出端的同步带轮31、第二传动轴套14、第 三传动轴套4、第二步进电机输出端的同步带轮32、第二换向同步带轮9、第四换向轴套5， 最后同步带末端与工作滑块2的右侧连接，本实施例中，在工作滑块上固定有同步带固定 箍23,同步带与固定箍固定连接；
[0035] 在滑板上设有两条X向滑轨6,工作滑块2上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽 21，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。
[0036] 打磨装置包括打磨电机和打磨头，打磨电机46通过打磨电机座47与工作滑块2 连接，打磨电机上方与横梁板42固定连接，横梁板上方固定U型板57,升降电机43固定在 U型板上。
[0037] 升降电机与螺杆48通过同步带50连接，螺杆穿过打磨电机座，且下端通过螺纹与 滑块52连接，滑块固定在打磨升降板上；平行于螺杆固定有导向棒49,导向棒一端固定在 横梁板上，依次穿过打磨电机座及打磨升降板的通孔。
[0038] 螺杆与导向棒分别与轴承51固定连接，轴承座固定于打磨电机座上。
[0039] 打磨升降板中央开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端的 下联轴器62内设内花键，一外花键63与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承 64固定连接，轴承座安装在打磨减震板56上，外花键的下输出端与打磨头44固定连接；打 磨升降板上设有通孔，导棒55穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上， 导棒穿过打磨升降板的外端设有挡片65,导棒位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有 减震弹簧54。
[0040] 在机架上还安装有增力装置，增力装置包括驱动电机73,在驱动电机的输出轴安 装有丝杆76,在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接的丝杆螺母75,丝杆螺母通过连接板77与 电磁铁74固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上固定有导柱78,导柱穿过连接板上 的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。
[0041] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装置包括安装 在机架上的照明灯71，以及可对照射区域进行摄录的摄像头72。
[0042] 升降电机通过同步带驱动螺杆旋转，螺杆与滑块是通过螺纹配合连接，螺杆带动 滑块在竖向上移动，而滑块是固定在打磨升降板上的，所以打磨升降板沿螺杆的竖向进行 升降；同时由于打磨电机的输出轴采用花键结构，使得外花键能够沿竖向移动，从而打磨升 降板的上下移动，可以带动连接在外花键上的打磨头上下移动。
[0043] 当打磨爬壁机器人移动到需要打磨的位置，由平面两自由度移动装置的两只电机 输出不同转向和扭矩，通过同步带带动工作滑块移动到相应的位置，即打磨头移动到相应 的位置；这时升降电机通过同步带50驱动螺杆旋转，螺杆带动打磨升降板向下运动，打磨 升降板带动与之连接的打磨减震板向下移动，打磨减震板带动外花键向下移动，最终带动 打磨头向下移动靠近壁面；同时，增力装置的驱动电机转动，通过丝杆带动丝杆螺母沿导柱 向下运动，电磁铁通电将爬壁机器人吸附于铁磁性壁面；于此同时，打磨电机转动，驱动打 磨头旋转对壁面进行打磨。
[0044] 当壁面不平整、有突起物时，打磨头向上沿导棒位置进行小幅度的移动动，起到减 震效果。
[0045] 打磨过程当中，也可以通过平面两自由度移动装置带动打磨头在有限的范围内移 动，对需要壁面打磨的范围进行打磨。
[0046] 打磨完毕，升降电机通过螺杆转动带动打磨升降板向上运动，进而带动打磨减震 板向上移动，最终使得打磨头向上移动离开壁面；同时增力装置的电磁铁断电，驱动电机通 过丝杆将电磁铁带离壁面。
[0047] 下面两个表格分别表不两只同步电机同向和反向转动时的滑板与工作滑块在平 面上的移动状态。
[0048] 表1电机转动方向相同时，滑板、工作滑块运动状态
[0049]
[0052] 上面两个表格中，Μ、Λ)2分别为左右两只电机转速，且以逆时针为正。
【主权项】
1. 一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两 自由度移动装置上； 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设有Y 向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连 接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨 的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与 这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接； 一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依 次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴 套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最 后同步带末端与工作滑块的右侧连接； 在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通孔； 打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电机，升 降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打磨升 降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端 设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接，轴承 座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通孔，导 棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒位于打 磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。2. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，打磨电机上方与横梁板固定连接， 横梁板上方固定U型板，U型板与升降电机固定连接，横梁板上平行于螺杆固定有导向棒； 打磨电机通过打磨电机座与工作滑块固定连接，打磨电机座上设有通孔，螺杆与导向棒分 别与轴承固定连接，轴承座固定于打磨电机座上；在打磨升降板上设有通孔，导向棒的末端 穿过该通孔。3. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上还安装有增力装置，增力 装置包括驱动电机，在驱动电机的输出轴安装有丝杆，在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接 的丝杆螺母，丝杆螺母通过连接板与电磁铁固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上设 有导柱，导柱穿过连接板上的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。4. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装 置包括安装在机架上的照明灯，以及可对照射区域进行摄录的摄像头。
【专利摘要】一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括两只步进电机、一条同步带，滑板与机架通过Y向滑轨配合，工作滑块与滑块通过X向滑轨配合；打磨电机安装在工作滑块上，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆与安装在打磨升降板上的滑块配合；打磨电机的输出端通过花键结构与打磨头连接，打磨头与打磨减震板连接。本实用新型打磨头通过简洁的两自由度移动装置驱动进行平面移动，控制极为灵活。通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人工打磨时的人身伤害的风险。
【IPC分类】B24B27/00, B62D57/024
【公开号】CN204701689
【申请号】CN201520292235
【发明人】叶宇峰, 潘柏松, 梁利华, 魏凯, 钟丰平, 夏立
【申请人】浙江省特种设备检验研究院, 浙江工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月8日
【技术领域】
[0001] 本专利涉及一种爬壁机器人，特别涉及一种壁面打磨爬壁机器人。
【背景技术】
[0002] 在一些大型宽阔的磁基壁面，如大型压力容器、船体等，在对壁面进行磁粉无损检 测前，需要对表面进行除锈，去漆除杂质，抛光等作业，上面不得含有油渍、铁锈、氧化皮或 其他粘附磁粉的物质，这就需要进行打磨修理至表面露出金属光泽。
[0003] 而目前磁基的壁面的打磨作业均为人工作业，采用搭建脚手架，存在效率低下、劳 动强度大、施工周期长，同时对施工人员造成人身安全隐患。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术手动打磨效率低下的问题，提供一种壁面打磨爬壁机器人的打磨 装置，这种打磨装置设计合理、自动化程度高、效率高。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0006] -种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在 两自由度移动装置上；
[0007] 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设 有Y向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合 连接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑 轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有 与这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接；
[0008] -条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左 侦L依次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传 动轴套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴 套，最后同步带末端与工作滑块的右侧连接；
[0009] 在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通 孔；
[0010] 打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电 机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打 磨升降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输 出端设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接， 轴承座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通 孔，导棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒 位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。
[0011] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，打磨电机上方与横梁板固定连接，横梁板上方 固定U型板，U型板与升降电机固定连接，横梁板上平行于螺杆固定有导向棒；打磨电机通 过打磨电机座与工作滑块固定连接，打磨电机座上设有通孔，螺杆与导向棒分别与轴承固 定连接，轴承座固定于打磨电机座上；在打磨升降板上设有通孔，导向棒的末端穿过该通 孔。
[0012] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上还安装有增力装置，增力装置包括驱 动电机，在驱动电机的输出轴安装有丝杆，在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接的丝杆螺母， 丝杆螺母通过连接板与电磁铁固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上设有导柱，导柱 穿过连接板上的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。
[0013] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装置包括安装 在机架上的照明灯，以及可对照射区域进行摄录的摄像头。
[0014] 本实用新型打磨头的两自由度平面移动装置结构简单，仅通过由同步带轮、轴承 和同步带，组成一个简洁的移动单元。通过两个步进电机输出不同方向、不同速度的扭矩， 可以实现工作滑块，即安装其上的打磨头在平面上任意位置的行走。这种平面两自由度移 动装置结构简洁，可以有效降低机器人的自重，使得控制更为灵活。
[0015] 打磨头由打磨电机通过花键配合进行旋转驱动，打磨头的升降由升降电机通过螺 杆、滑块带动，同时打磨头沿花键的方向进行上、下升降，打磨头在打磨壁面时，由于壁面可 能不平整，当打磨头接触到突起部位时，打磨头通过减震弹簧沿花键的方向进行小幅度的 上下伸缩实现避震的目的。
[0016] 当打磨头工作时，通过增力机构，将电磁铁由丝杆带动向下吸附于铁磁性壁面，增 强爬壁机器人与壁面的吸附力，使得爬壁机器人工作时更加稳定。
[0017] 通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人 工打磨时的人身伤害的风险。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型整体结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型打磨电机与机架的安装结构示意图。
[0020] 图3为本实用新型打磨装置的结构示意图。
[0021] 图4为本实用新型的打磨电机与打磨头的花键连接结构示意图。
[0022] 图5为本实用新型打磨头减震结构示意图。
[0023] 图6为本实用新型增力装置结构示意图。
[0024] 图7为本实用新型增力装置的电磁铁下压时的结构示意图。
[0025] 图8为本实用新型平面两自由度装置的结构示意图。
[0026] 图9为本实用新型平面两自由度装置的局部剖视图。
[0027] 图10为本实用新型两只电机同向逆时针转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0028] 图11为本实用新型两只电机相对向内转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0029] 图12为本实用新型两只电机相对向外转动时的滑板滑块工作状态示意图。
[0030] 图13为本实用新型两只电机同向顺时针转动时滑板滑块工作状态示意图。
[0031] 图中标记为：41爬壁机器人的机架，42横梁板，43升降电机，44打磨头，45升降 板，46打磨电机，47打磨电机座，48螺杆，49导向棒，50同步带，51螺杆安装在打磨电机座 上的轴承，52与螺杆通过螺纹配合的滑块，53打磨电机输出端，54减震弹簧，55导棒，56减 震板，57固定升降电机用的U型板，61与打磨电机配合的上联轴器，62内设花键的下联轴 器，63外花键，64轴承，65挡片，71照明LED灯，72摄像头，73增力电机，74增力用的电磁 铁，75丝杆螺母，76丝杆，77连接板，导柱78 ;
[0032] 1第一步进电机，2工作滑块，21工作滑块下方与X向导轨配合的滑槽块，22打磨 头，23工作滑块的同步带固定箍，3第二步进电机，31与第一同步电机输出端连接的同步带 轮，32与第二同步电机输出端连接的同步带轮，4第三传动轴套，5第四传动轴套，6滑板上 的X向导轨，7同步带，8机架上的Y向导轨，81滑板下方与Y向导轨配合的滑槽块，82滑板 上开设的通孔，9第二换向同步带轮，10第一换向同步带轮，12滑板，13第一传动轴套，14第 二传动轴套。
【具体实施方式】
[0033] 参照附图，一种壁面打磨爬壁机器人，在机架41上安装有行动装置、打磨装置，打 磨装置安装在两自由度移动装置上；
[0034] 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，在机架两侧设 有Y向滑轨8,在滑板12下端对应两条Y滑轨处设有滑槽81，滑板与滑轨通过滑块滑槽结 构配合连接；两只同步电机1和3分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮9和10 分别安装在两支Y向滑轨的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套4、5、13、14;一条同步带 7两端分别与工作滑块2的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依次绕过第一传 动轴套13、第 一换向同步带轮10、第一步进电机输出端的同步带轮31、第二传动轴套14、第 三传动轴套4、第二步进电机输出端的同步带轮32、第二换向同步带轮9、第四换向轴套5， 最后同步带末端与工作滑块2的右侧连接，本实施例中，在工作滑块上固定有同步带固定 箍23,同步带与固定箍固定连接；
[0035] 在滑板上设有两条X向滑轨6,工作滑块2上设有与这两条X向滑轨相配合的滑槽 21，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接。
[0036] 打磨装置包括打磨电机和打磨头，打磨电机46通过打磨电机座47与工作滑块2 连接，打磨电机上方与横梁板42固定连接，横梁板上方固定U型板57,升降电机43固定在 U型板上。
[0037] 升降电机与螺杆48通过同步带50连接，螺杆穿过打磨电机座，且下端通过螺纹与 滑块52连接，滑块固定在打磨升降板上；平行于螺杆固定有导向棒49,导向棒一端固定在 横梁板上，依次穿过打磨电机座及打磨升降板的通孔。
[0038] 螺杆与导向棒分别与轴承51固定连接，轴承座固定于打磨电机座上。
[0039] 打磨升降板中央开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端的 下联轴器62内设内花键，一外花键63与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承 64固定连接，轴承座安装在打磨减震板56上，外花键的下输出端与打磨头44固定连接；打 磨升降板上设有通孔，导棒55穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上， 导棒穿过打磨升降板的外端设有挡片65,导棒位于打磨升降板与打磨减震板的外侧套装有 减震弹簧54。
[0040] 在机架上还安装有增力装置，增力装置包括驱动电机73,在驱动电机的输出轴安 装有丝杆76,在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接的丝杆螺母75,丝杆螺母通过连接板77与 电磁铁74固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上固定有导柱78,导柱穿过连接板上 的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。
[0041] 上述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装置包括安装 在机架上的照明灯71，以及可对照射区域进行摄录的摄像头72。
[0042] 升降电机通过同步带驱动螺杆旋转，螺杆与滑块是通过螺纹配合连接，螺杆带动 滑块在竖向上移动，而滑块是固定在打磨升降板上的，所以打磨升降板沿螺杆的竖向进行 升降；同时由于打磨电机的输出轴采用花键结构，使得外花键能够沿竖向移动，从而打磨升 降板的上下移动，可以带动连接在外花键上的打磨头上下移动。
[0043] 当打磨爬壁机器人移动到需要打磨的位置，由平面两自由度移动装置的两只电机 输出不同转向和扭矩，通过同步带带动工作滑块移动到相应的位置，即打磨头移动到相应 的位置；这时升降电机通过同步带50驱动螺杆旋转，螺杆带动打磨升降板向下运动，打磨 升降板带动与之连接的打磨减震板向下移动，打磨减震板带动外花键向下移动，最终带动 打磨头向下移动靠近壁面；同时，增力装置的驱动电机转动，通过丝杆带动丝杆螺母沿导柱 向下运动，电磁铁通电将爬壁机器人吸附于铁磁性壁面；于此同时，打磨电机转动，驱动打 磨头旋转对壁面进行打磨。
[0044] 当壁面不平整、有突起物时，打磨头向上沿导棒位置进行小幅度的移动动，起到减 震效果。
[0045] 打磨过程当中，也可以通过平面两自由度移动装置带动打磨头在有限的范围内移 动，对需要壁面打磨的范围进行打磨。
[0046] 打磨完毕，升降电机通过螺杆转动带动打磨升降板向上运动，进而带动打磨减震 板向上移动，最终使得打磨头向上移动离开壁面；同时增力装置的电磁铁断电，驱动电机通 过丝杆将电磁铁带离壁面。
[0047] 下面两个表格分别表不两只同步电机同向和反向转动时的滑板与工作滑块在平 面上的移动状态。
[0048] 表1电机转动方向相同时，滑板、工作滑块运动状态
[0049]
[0052] 上面两个表格中，Μ、Λ)2分别为左右两只电机转速，且以逆时针为正。
【主权项】
1. 一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两 自由度移动装置上； 两自由度移动装置包括步进电机、同步带、滑轨、滑板与工作滑块，机架的两侧设有Y 向滑轨，在滑板下端对应两条Y向滑轨处设有滑槽，滑板与滑轨通过滑块滑槽结构配合连 接；两只同步电机分别安装在两支Y向滑轨的同侧端，两只换向轮分别安装在两支Y向滑轨 的另一侧，在滑板上固定有四只传动轴套；在滑板上设有两条X向滑轨，工作滑块上设有与 这两条X向滑轨相配合的滑槽，工作滑块与X向滑轨通过滑块、滑槽结构配合连接； 一条同步带两端分别与工作滑块的两侧连接，这条同步带连接于工作滑块的左侧，依 次绕过第一传动轴套、第一换向同步带轮、第一步进电机输出端的同步带轮、第二传动轴 套、第三传动轴套、第二步进电机输出端的同步带轮、第二换向同步带轮、第四换向轴套，最 后同步带末端与工作滑块的右侧连接； 在滑板上开设通孔，在工作滑块上安装有打磨装置，打磨头下端穿过滑板上的通孔； 打磨装置包括打磨头，打磨电机与工作滑块连接，在打磨电机上方固定有升降电机，升 降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆穿过机架且下端通过螺纹与滑块连接，滑块与打磨升 降板固定连接；打磨升降板开设通孔，打磨电机的输出轴穿过该通孔；打磨电机的输出端 设有内花键，一外花键与该内花键通过键槽结构配合，在外花键外侧与轴承固定连接，轴承 座安装在打磨减震板上，外花键的下输出端与打磨头固定连接；打磨升降板上设有通孔，导 棒穿过打磨升降板上的通孔，导棒一端固定在打磨减震板上，另一端设有挡片，导棒位于打 磨升降板与打磨减震板的外侧套装有减震弹簧。2. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，打磨电机上方与横梁板固定连接， 横梁板上方固定U型板，U型板与升降电机固定连接，横梁板上平行于螺杆固定有导向棒； 打磨电机通过打磨电机座与工作滑块固定连接，打磨电机座上设有通孔，螺杆与导向棒分 别与轴承固定连接，轴承座固定于打磨电机座上；在打磨升降板上设有通孔，导向棒的末端 穿过该通孔。3. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上还安装有增力装置，增力 装置包括驱动电机，在驱动电机的输出轴安装有丝杆，在丝杆的下方设有与丝杆螺纹连接 的丝杆螺母，丝杆螺母通过连接板与电磁铁固定连接，连接板上开设导向通孔，在机架上设 有导柱，导柱穿过连接板上的导向通孔，电磁铁固定在连接板的下方。4. 如权利要求1所述的一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有摄录装置，摄录装 置包括安装在机架上的照明灯，以及可对照射区域进行摄录的摄像头。
【专利摘要】一种壁面打磨爬壁机器人，在机架上安装有行动装置、打磨装置，打磨装置安装在两自由度移动装置上；两自由度移动装置包括两只步进电机、一条同步带，滑板与机架通过Y向滑轨配合，工作滑块与滑块通过X向滑轨配合；打磨电机安装在工作滑块上，在打磨电机上方固定有升降电机，升降电机与螺杆通过同步带连接，螺杆与安装在打磨升降板上的滑块配合；打磨电机的输出端通过花键结构与打磨头连接，打磨头与打磨减震板连接。本实用新型打磨头通过简洁的两自由度移动装置驱动进行平面移动，控制极为灵活。通过这种自动化的打磨装置，取代了传统的手动打磨，提高了打磨效率，消除了人工打磨时的人身伤害的风险。
【IPC分类】B24B27/00, B62D57/024
【公开号】CN204701689
【申请号】CN201520292235
【发明人】叶宇峰, 潘柏松, 梁利华, 魏凯, 钟丰平, 夏立
【申请人】浙江省特种设备检验研究院, 浙江工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月8日
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