CN102305333A - 六自由度管道机器人 - Google Patents

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Abstract

一种六自由度管道机器人，包括6个相同但完全独立的驱动单元，分别是包括X向水平线性驱动、Y向线性驱动、Z向线性驱动的3个自由度的XYZ定位平台，以及由3个线性驱动和同心圆管驱动组成的3个自由度的同心圆管驱动单元；所述线性驱动采用丝杠螺母传动，所述Y向线性驱动通过连接件连接到X向水平线性驱动的螺母上，Z向线性驱动通过连接件连接到Y向线性驱动的螺母上。本发明通过将3个线性驱动依次组合安装，并在Z向线性驱动上再安装一个3自由度的同心圆管驱动单元，组成了具有6个自由度的管道机器人，且线性驱动均采用丝杠螺母传动，保证了控制精度，有效解决人手的工作范围局限性，提高了工作效率和安全性。

Description

六自由度管道机器人
技术领域
本发明涉及管道机器人领域，具体涉及一种六自由度管道机器人。
背景技术
在某些特殊工业生产场合如深管内壁的喷涂、焊接，由于工作空间狭小人力无法到达，经常为施工带来困难；在医疗手术行业中如进行血管导管插入手术时，由于血管尺寸微小，或者医生经验不足、疲劳等造成手臂抖动，经常导致手术效果不好甚至手术失败。机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或者危险的工作。
发明内容
本发明提供一种六自由度管道机器人，其可以取代人手完成工作，解决了工业生产、医疗手术等场合中，由于人手工作范围的局限性以及人工控制精度难以满足作业要求的问题。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种六自由度管道机器人，包括6个相同但完全独立的线性驱动单元，6个线性驱动单元分为两组，分别是包括X向水平线性驱动、Y向线性驱动、Z向线性驱动的3个自由度的XYZ定位平台，以及由3个线性驱动和同心圆管驱动组成的3个自由度的的同心圆管驱动单元。
作为一个优选方案，所述线性驱动器包括箱体和安装在箱体一端的驱动电机以及箱体内的丝杠和其上的螺母，驱动电机通过联轴器与丝杠连接。
作为进一步的优选方案，所述Y向线性驱动通过连接件连接到X向水平线性驱动的螺母上，Z向线性驱动通过连接件连接到Y向线性驱动的螺母上。
作为更进一步的优选方案，所述同心圆管驱动单元的3个线性驱动均安装在安装平台上，所述同心圆管驱动包括同心圆管支撑套管及其上的外层同心圆管、中层同心圆管和内层同心圆管，所述同心圆管支撑套管安装在安装平台底端并穿过安装平台，3层同心圆管依次分别与安装平台上的3组线性驱动螺母上的连接件连接，所述安装平台通过安装在其上的一个小90度弯板与连接到Z向线性驱动的螺母上的大90度弯板一端固定连接。
本发明通过将3个线性驱动依次组合安装，并在Z向线性驱动上再安装一个3个线性驱动和同心圆管驱动组成的具有3个自由度的同心圆管驱动单元，组成了具有6个自由度的管道机器人，且线性驱动均采用丝杠螺母传动，保证了控制精度，极大拓展了工作范围，提高了工作效率和安全性。
附图说明
下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明总体结构示意图；
图2是图1中件1结构示意图。
图3是图1中件4结构示意图；
图4是图3中件13结构示意图。
图中：
1、X向水平线性驱动；2、Y向线性驱动；3、Z向线性驱动；4、3自由度同心圆管驱动单元；5、90度弯板；6、驱动电机；7、螺母；8、箱体；9、丝杠；10、线性驱动；11、安装平台；12、同心圆管支撑套管；13、同心圆管；14、连接件；15、外层同心圆管；16、中层同心圆管；17、内层同心圆管；18、导管。
具体实施方式
如图1至4所示，给出了本发明的一个具体实施例，图中包括3自由度XYZ平台和3自由度同心圆管驱动单元4，两者共有6个相同的线性驱动10组成，6个线性驱动10都包括驱动电机6、箱体8、螺母7和丝杠9，驱动电机7通过联轴器连接到箱体8内的丝杠9上，丝杠9上安装有螺母7，驱动电机9通过联轴器带动丝杠9，使得丝杠9上的螺母7做线性运动；3自由度XYZ平台由X向水平线性驱动1、Y向线性驱动2和Z向线性驱动3组成，其中Y向线性驱动2连接到X向水平线性驱动1的螺母7上，Z向线性驱动3连接到Y向线性驱动2的螺母7上；3自由度同心圆管驱动单元4的3个线性驱动10安装在安装平台11上，安装平台11通过活动铆接的一大一小两个90度弯板连接到Z向线性驱动3的螺母7上，安装平台11的转动平面与Z向线性驱动3移动方向平行；安装平台11的下端安装有同心圆管支撑套管12，其作为同心圆管13的支撑，在其上依次是外层同心圆管15、中层同心圆管16、内层同心圆管17和其上的导管18，3层同心圆管依次分别与安装平台11上的3组线性驱动10的螺母7上连接件14连接。
本发明通过将3个线性驱动依组合安装，并在Z向线性驱动上再安装由一个3个线性驱动和同心圆管驱动组成的具有3个自由度的同心圆管驱动单元，组成了具有6个自由度的管道机器人，且线性驱动均采用丝杠螺母传动，保证了控制精度，有效解决人手的工作范围局限性，提高了工作效率和安全性。

Claims (4)

1.一种六自由度管道机器人，其特征在于，包括6个相同但完全独立的线性驱动单元，6个线性驱动单元分为两组，分别是包括X向水平线性驱动、Y向线性驱动、Z向线性驱动的3个自由度的XYZ定位平台，以及由3个线性驱动和同心圆管驱动组成的3个自由度的同心圆管驱动单元。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度管道机器人，其特征在于，所述线性驱动包括箱体和安装在箱体一端的驱动电机以及箱体内的丝杠和其上的螺母，驱动电机通过联轴器与丝杠连接。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度管道机器人，其特征在于，所述Y向线性驱动通过连接件连接到X向水平线性驱动的螺母上，Z向线性驱动通过连接件连接到Y向线性驱动的螺母上。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度管道机器人，其特征在于，所述同心圆管驱动单元的3个线性驱动均安装在安装平台上，所述同心圆管驱动包括同心圆管支撑套管及其上的外层同心圆管、中层同心圆管和内层同心圆管，所述同心圆管支撑套管安装在安装平台底端并穿过安装平台，3层同心圆管依次分别与安装平台上的3组线性驱动螺母上的连接件连接，所述安装平台通过安装在其上的一个小90度弯板与连接到Z向线性驱动的螺母上的大90度弯板一端固定连接。
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