CN108393894A - 双臂铸件取样检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双臂铸件取样检测机器人，包括移动平台、腰部回转装置、可升降机身、肩部支架、左工作臂、右工作臂、双目立体视觉系统和检测装置。移动平台是本发明的行走机构和承载平台，腰部回转装置、可升降机身分别用于实现回转和升降调节功能，安装在肩部支架上的右工作臂、左工作臂分别用于夹持铸件和切割铸件，在检测装置中进行三维扫描和成分分析检验，双目立体视觉系统用于获取现场图像并执行导航和目标识别、测量等任务。本发明用于铸造生产中替代人工对铸件及试样进行自动取样、几何参数测量、铸造缺陷及成分分析等检测作业，具有自动化程度高、适应性强、快速便捷等优点，能克服现有检测装置的技术缺陷，更适合推广。

Description

双臂铸件取样检测机器人

技术领域

本发明涉及一种自动化装备领域中的机器人，尤其涉及一种可移动式双臂铸件取样检测机器人。

背景技术

随着劳动力价格的上涨，中国制造业的“人口红利”正在不断消失。国际经济形势复杂多变，世界经济深度调整，发达国家推进“再工业化”和“制造业回归”，全球制造业高端化竞争趋势日益明显。中国制造业的机器人密度远低于全球平均水平，机器人产业具有较大的发展空间。工业机器人的技术水平决定了制造业生产的精度、准度与效率，其应用的深度与广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。然而，我国的制造业自动化技术涉及的材料及关键部件等领域都存在很大不足，受制于国外技术。以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为中国制造产业优化升级和经济持续增长的必然之选。机器换人已成为推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措，以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源，对技术进步、提升劳动力素质、提高企业生产效率、促进产业结构调整、推进工业转变发展方式等都具有重要意义。

在铸造生产中，微量元素的添加比例需要严格控制，且存在烧损，需要及时补充调整。生产中经常需要对初浇铸件及补料后浇注的铸件成分进行取样分析。同时，对铸件中的铸造缺陷和外形参数也需要跟踪、监测，以降低废品率，提高铸件质量和成品率。但企业实验室和浇注现场相对距离较远，往返作业不仅增加劳动强度，且浪费时间。此外，铸造生产多在夜间进行，人工作业不仅劳动强度大，且容易产生偏差。随着金属成分分析等检测设备的不断小型化、便捷化和模块化，如何便捷的进行取样和分析对提高产能的影响很大，也对产品的质量控制很有帮助。

在铸造生产中，尤其是在实施连铸生产中，对铸件缺陷、废品率及金属成分的控制是保证铸件质量、提高成品率和降低生产成本的关键，人工取样、检测的精度已经不能满足自动化生产及对铸件质量的要求，因此在铸造生产过程中及时对铸件进行取样、分析检验，对降低废品率、提高铸件质量和生产效益，降低原材料消耗和职工劳动强度具有十分重要的意义。

铸件取样检测机器人是用于自动化分拣、切割、取样，以及对铸件或试样进行图像获取、几何参数测量、铸造缺陷分析、成分分析检验等作业的工业机器人，在末端执行器上增加不同传感器或更换不同的末端执行器还可以完成液态金属温度测定、液态金属试样提取、试样成型等工作，大大减轻了劳动强度，可广泛应用于铸造生产、野外勘探、核试验及核电厂以及火星探测等领域中代替人类劳动。目前大部分的取样和分析检验工作采用人工作业的方法，造成危险性高、劳动力大而且费工费时等缺点。

关于金属铸造成型过程中的取样技术及装备，国内现有专利文献中也提出了很多技术实施方案。如申请号为200910264077.9的中国专利公开了一种球墨铸铁碳量精确定量的取样装置及取样方法，用铁水取样勺取出球墨铸铁铁水并倒入取样凹腔内形成0.8～1.5mm的白口片试样，该方法适合液态金属的取样。申请号为201010288862.0的中国专利公开了一种钢水精确测温取样系统及其方法，包括智能机器人系统、自动测温取样枪系统、液面高度检测装置和工业控制计算机，由液面高度检测装置测定钢水液面深度，通过机器人携带的自动枪实现自动测温取样，消除了人工测量方式对测量结果造成的系统偶然误差，也只适合液态金属的取样和测温，且无成分测定功能。申请号为201510445737.9的中国专利公开了一种带成分分析的浇注机械手，将成分分析模块的感应杯固定在浇包的转轴横梁上，在浇包盛满铁水时用陶瓷长柄舀舀取适量铁水至感应杯，通过成分分析模块对感应杯中的试样进行快速成分分析，也是针对液态金属进行成分分析，且受热辐射影响较大。申请号为201621438941.4的中国专利公开了一种铸件缺陷检测装置，包括工作台和运送车，在工作台上设有检测器，检测器内设有X射线管，使用X射线对铸件进行检测，该方案能够检测铸件内部可能产生的气孔、夹杂、裂纹和未焊透等缺陷，但不具有铸件特征识别、几何参数测定和成分分析等功能。

在双臂机器人方面，申请号为200810209775.4的中国专利公开了一种地面移动及空间桁架攀爬两用双臂手移动机器人，目的是解决移动机器人抓握桁架杆及在空间桁架内移动的问题。申请号为200910187853.X的中国专利公开了一种双臂四轮式巡检机器人机构，包括箱体及安装在箱体上得结构相同的前、后手臂机构，每个手臂机构上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及支撑臂，用于代替人工对输电线路进行自动巡检。申请号为201410159419.1的中国专利公开了一种双臂水果采摘机器人及水果采摘方法，在移动平台前后两端分别安装一个串联式机械臂，分别完成机器人行进方向左右两侧果树水果获取、回收工作。此外，申请号为201510800702.2的中国专利公开了一种用于送餐的室内移动机器人；申请号为201610478459.1的中国专利公开了一种双臂装机搬运机器人，用于实现空运中包裹快速装机；申请号为201610757007.7的中国专利公开了一种基于AGV的自行走式双臂工业机器人装置，包括AGV小车和安装在AGV小车上的带两个简易机械臂的抓取机构，其抓取组件仅有四个自由度；申请号为201710361950.0的中国专利公开了一种双臂协作机器人，包括双目视觉组件、集成一体化控制柜、双臂组件及可移动平台。

现有的双臂机器人应用于各行各业，涉及材料搬运、机械设备维修、焊接、切割、喷漆和装配等，机器人形状各异，功能不尽相同，但有一个共性的问题决定了其实用性，也就是机器人的灵活性。现有机器人的视觉系统多采用单目摄像头或普通双目摄像头，获得的多为平面信息，其测量距离的准确度较低，进而影响了双臂协作的精准度；其次，机器人功能单一、自由度不足，双臂之间的间距不可调节，采用的运动副多为转动副，限制了双臂的工作空间和灵活性，也不利于执行复杂的工作任务。现有的双臂机器人无法直接用于执行铸件铸后取样和成分分析检测等作业任务。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种双臂铸件取样检测机器人，用于在铸造生产中对铸件及试样执行取样、几何参数测量、铸造缺陷分析、成分分析等检测任务，可克服现有技术的缺陷。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种双臂铸件取样检测机器人，包括移动平台、腰部回转装置、可升降机身、肩部支架、左工作臂、右工作臂、双目立体视觉系统和检测装置。其中，所述的腰部回转装置固定安装在移动平台的顶部后端，用于实现可升降机身及安装在可升降机身上的肩部支架进行回转运动；所述的检测装置固定安装在移动平台的顶部前端，用于对待检测试样进行三维扫描、铸造缺陷检测和成分分析检测；所述的可升降机身的底部固定安装在腰部回转装置的顶部，用于支撑并驱动肩部支架及安装在其上面的左工作臂、右工作臂进行升降，以调节左工作臂和右工作臂的作业高度；所述的肩部支架固定安装在可升降机身的顶部，用于连接、支撑和安装左工作臂与右工作臂；所述的肩部支架为长方体形中空结构，且在其两端侧面上均设有圆形安装孔；左工作臂、右工作臂分别位于可升降机身上端的左右两侧，且左工作臂、右工作臂的后端均固定安装在肩部支架内，右工作臂用于挑选并夹持铸件或待检测试样，左工作臂用于切割铸件，以获得待检测试样；所述的双目立体视觉系统位于肩部支架的上方，且其底部通过螺钉固定安装在肩部支架的顶部中间位置，用于在铸造生产车间获取现场图像并执行导航、对铸件及待检测试样的识别和测量等任务。

所述的移动平台是本发明的行走机构和承载平台，包括车架、驱动电机、驱动链轮、导向轮、支重轮、托链轮和履带。其中，所述的车架呈U形结构，用于安装驱动电机、驱动链轮、导向轮、支重轮和托链轮，在所述的车架的中部中间位置设有直流驱动电源，用于为驱动电机和其它电驱动装置提供电力；所述的驱动电机位于车架的前端两侧且通过螺钉与车架相连接，为移动平台的移动行走提供动力；所述的驱动链轮位于车架的前端两侧，且驱动链轮通过平键和锁紧螺钉固定安装在驱动电机的输出轴上，用于驱动履带运动；所述的导向轮位于车架的后端两侧，且通过轴承座、张紧液压缸与车架相连接，用于支撑和张紧履带；所述的支重轮位于车架两侧的下端，且通过轴承座与车架相连接，用于支撑移动平台及其负载的重量，同时在履带的轨链节或履带板面上滚动，还具有防止履带发生横向滑脱的功能；所述的托链轮位于车架两侧的上端，且通过轴承座与车架相连接，用于支撑位于支重轮上方的履带；所述的履带套装在驱动链轮、导向轮、支重轮和托链轮上，且同时与驱动链轮、导向轮保持啮合。

所述的腰部回转装置包括回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴和组合轴承。其中，所述的回转减速电机通过螺钉固定安装在车架的内部，为主动齿轮的旋转提供动力；所述的主动齿轮固定安装在回转减速电机的输出轴上，且位于车架的上方；所述的从动齿轮轴安装在车架的后端中间位置，且从动齿轮轴的下端通过组合轴承与车架相连接，用于支撑并驱动可升降机身进行旋转；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合。所述的组合轴承包括一个径向轴承和一个止推轴承，所述的径向轴承采用径向圆柱滚子轴承，所述的止推轴承采用止推球轴承。

所述的可升降机身包括升降推杆、内罩壳和外罩壳。其中，所述的升降推杆有两个，且平行布置在肩部支架与从动齿轮轴之间，用于驱动肩部支架及安装在其上的左工作臂、右工作臂一起升降，两个升降推杆的下端均通过螺钉固定安装在从动齿轮轴的顶部，两个升降推杆的上端均通过螺钉固定安装在肩部支架的底部；所述的内罩壳的底部通过螺钉固定安装在从动齿轮轴的顶部，所述的外罩壳的顶部通过螺钉固定安装在肩部支架的底部，且所述的外罩壳套装在内罩壳上，并可沿着内罩壳上下滑移。内罩壳和外罩壳一起构成完整的可伸缩的防尘罩，用于保护和美化升降推杆，同时外罩壳还可为左工作臂、右工作臂的抬臂运动提供支撑。

所述的左工作臂包括左展臂推杆、左导向轴、左直线轴承座、左大臂、左小臂、左抬臂装置、左摆肘推杆和切割器。其中，所述的左展臂推杆的外侧端固定安装在肩部支架内，用于驱动左大臂左右扩展或收缩，左展臂推杆的输出端通过左连杆与左导向轴的内侧端相连接；所述的左导向轴的内侧端置于肩部支架内，且与肩部支架通过左直线轴承座相连接；所述的左大臂的后端与左导向轴的外侧端通过第一左铰链相连接，左大臂的前端与左小臂的后端通过第二左铰链相连接，所述的左小臂的前端与切割器的后端通过内置式回转马达相连接；所述的左摆肘推杆的后端与左大臂的中部内侧通过铰链相连接，左摆肘推杆的前端与左小臂的后端通过链接相连接，为左小臂的左右摆动提供动力。所述的左抬臂装置包括左双联导向杆、左连接座和左抬臂推杆，用于驱动左大臂进行前后摆动。其中，所述的左双联导向杆的内侧端置于外罩壳内，且与外罩壳上的左导向套通过滑移副相连接，所述的左连接座固定安装在左双联导向杆的外侧端，所述的左抬臂推杆的前后两端分别与左大臂、左连接座通过铰链相连接，为左大臂的前后摆动提供动力。所述的第二左铰链的轴线与第三左铰链的轴线相平行，且均垂直于第一左铰链的轴线，所述的切割器的后端还可相对左小臂转动，以保证切割器有足够的运动自由度并扩大其切割姿态的调节功能。所述的内置式回转马达采用气动马达或液压马达或伺服减速电机，所述的切割器采用高速电动砂轮切割机或等离子切割机或激光切割机。

所述的右工作臂包括右展臂推杆、右导向轴、右直线轴承座、右大臂、右小臂、右抬臂装置、右摆肘推杆和抓手。其中，所述的右展臂推杆的外侧端固定安装在肩部支架内，用于驱动右大臂左右扩展或收缩，右展臂推杆的输出端通过右连杆与右导向轴的内侧端相连接；所述的右导向轴的内侧端置于肩部支架内，且与肩部支架通过右直线轴承座相连接；所述的右大臂的后端与右导向轴的外侧端通过第一右铰链相连接，右大臂的前端与右小臂的后端通过第二右铰链相连接，所述的右小臂的前端与抓手的后端通过第三右铰链相连接；所述的右摆肘推杆的后端与右大臂的中部内侧通过铰链相连接，右摆肘推杆的前端与右小臂的后端通过链接相连接，为右小臂的左右摆动提供动力。所述的右抬臂装置包括右双联导向杆、右连接座和右抬臂推杆，用于驱动右大臂进行前后摆动。其中，所述的右双联导向杆的内侧端置于外罩壳内，且与外罩壳上的右导向套通过滑移副相连接，所述的右连接座固定安装在右双联导向杆的外侧端，所述的右抬臂推杆的前后两端分别与右大臂、右连接座通过铰链相连接，为右大臂的前后摆动提供动力。第一左铰链的轴线与第一右铰链的轴线保持平行或同轴；所述的第二右铰链的轴线与第一右铰链的轴线相垂，在所述的右小臂的后小臂内设有伺服减速电机，用于驱动右小臂的前小臂相对后小臂转动，所述的前小臂与后小臂通过伺服减速电机相连接。

所述的双目立体视觉系统包括左右摇摆电机、俯仰电机、头部U型支架和双目摄像头组。其中，所述的左右摇摆电机的下端固定安装在肩部支架的顶部中间位置，用于实现双目摄像头组的左右摆动调节功能；所述的俯仰电机的下端固定安装在左右摇摆电机的输出法兰上，用于实现双目摄像头组的俯仰调节功能；所述的头部U型支架的下端与俯仰电机的双输出轴固连；双目摄像头组的底部位于头部U型支架的顶部，且与头部U型支架固连；在所述的双目摄像头组内设有两部三维工业相机，用于获取作业现场图像，并提供辅助导航。

所述的检测装置包括可回转升降立柱、小型光谱分析仪、三维扫描仪和试样固定架。其中，所述的可回转升降立柱的底部固定安装在车架的前端右侧，在可回转升降立柱的底部设有回转马达，用于驱动可回转升降立柱绕其轴线回转；在可回转升降立柱内设有伺服电动推杆，用于实现可回转升降立柱及安装在其顶部的三维扫描仪的升降功能。所述的三维扫描仪固定安装在可回转升降立柱的顶部，用于获取待检测试样的图像、几何参数信息及铸造缺陷。所述的小型光谱分析仪的底部固定安装在车架的前端中部，所述的试样固定架的底部固定安装在车架的前端左侧。在所述的三维扫描仪内还可增加X射线管，用于对铸件或试样进行X射线扫描检验，以分析铸件及待检测试样的内部铸造缺陷。

升降推杆、左展臂推杆、右展臂推杆、左摆肘推杆、右摆肘推杆、左抬臂推杆和右抬臂推杆可采用电动推杆或伺服气缸或伺服液压缸。

执行取样检验作业任务时，需要根据作业需要从现场选取合适的铸件或在指定铸件上选取合适的部位进行切割取样。在双目立体视觉系统的配合与引导下，左工作臂与右工作臂需协同作业，通过右工作臂中的抓手夹持、固定铸件，然后通过左工作臂上的切割器将待检测试样从铸件中切割分离出来，再由抓手夹持待检测试样并将其放置到检测装置中小型光谱分析仪的载物台上，用试样固定架将待检测试样固定。最后，使用三维扫描仪对铸件或待检测试样进行三维扫描，获取其几何参数、外观特征、外部铸造缺陷及内部铸造缺陷，通过小型光谱分析仪对待检测试样的成分进行光谱分析。

本发明中的履带式移动平台增大了取样检测机器人的行走距离，在不进行取样作业时远离钢包炉及热铸件，有效降低了热辐射对机器人的损伤。

本发明的有益效果是，与现有的技术相比，本发明的本体具有移动平台，可方便机器人整体移动行走，其腰部回转装置、可升降机身可分别实现肩部支架及安装在其上面的左工作臂、右工作臂实现回转和升降功能，共有两个运动自由度。此外，左工作臂自身还具有四个运动自由度，右工作臂自身具有五个运动自由度，这不仅保证了左工作臂和右工作臂具有较高的操作灵活度和较大的工作空间，而且可实现双臂的协同作业。本发明可用于铸造生产现场替代人工进行铸件的自动取样、几何参数测量、铸造缺陷分析、成分分析和测量等检验作业，具有自动化程度高、适应性强、快速便捷等优点，能有效地缩短取样和检测的时间，降低了劳动强度，还可适用于野外作业及危险场合的取样和分析检测作业，克服现有取样检测装置的技术缺陷，更适合于推广应用。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的腰部回转装置、可升降机身和肩部支架内部的结构示意图；

图3为本发明的左工作臂、右工作臂与可升降机身、肩部支架的连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2和图3所示，一种双臂铸件取样检测机器人，包括移动平台1、腰部回转装置2、可升降机身3、肩部支架4、左工作臂5、右工作臂6、双目立体视觉系统7和检测装置8。其中，所述的腰部回转装置2固定安装在移动平台1的顶部后端，用于实现可升降机身3及安装在可升降机身3上的肩部支架4进行回转运动；所述的检测装置8固定安装在移动平台1的顶部前端，用于对待检测试样9进行三维扫描、铸造缺陷检测和成分分析检测；所述的可升降机身3的底部固定安装在腰部回转装置2的顶部，用于支撑并驱动肩部支架4及安装在其上面的左工作臂5、右工作臂6进行升降，以调节左工作臂5和右工作臂6的作业高度；所述的肩部支架4固定安装在可升降机身3的顶部，用于连接、支撑和安装左工作臂5与右工作臂6；所述的肩部支架4为长方体形中空结构，且在其两端侧面上均设有圆形安装孔；左工作臂5、右工作臂6分别位于可升降机身3上端的左右两侧，且左工作臂5、右工作臂6的后端均固定安装在肩部支架4内，右工作臂6用于挑选并夹持铸件或待检测试样9，左工作臂5用于切割铸件，以获得待检测试样9；所述的双目立体视觉系统7位于肩部支架4的上方，且其底部通过螺钉固定安装在肩部支架4的顶部中间位置，用于在铸造生产车间获取现场图像并执行导航、对铸件及待检测试样9的识别和测量等任务。

如图1、图2和图3所示，所述的移动平台1是本发明的行走机构和承载平台，包括车架11、驱动电机12、驱动链轮13、导向轮14、支重轮15、托链轮16和履带17。其中，所述的车架11呈U形结构，用于安装驱动电机12、驱动链轮13、导向轮14、支重轮15和托链轮16，在所述的车架11的中部中间位置设有直流驱动电源，用于为驱动电机12和其它电驱动装置提供电力；所述的驱动电机12位于车架11的前端两侧且通过螺钉与车架11相连接，为移动平台1的移动行走提供动力；所述的驱动链轮13位于车架11的前端两侧，且驱动链轮13通过平键和锁紧螺钉固定安装在驱动电机12的输出轴上，用于驱动履带17运动；所述的导向轮14位于车架11的后端两侧，且通过轴承座、张紧液压缸与车架11相连接，用于支撑和张紧履带17；所述的支重轮15位于车架11两侧的下端，且通过轴承座与车架11相连接，用于支撑移动平台1及其负载的重量，同时在履带17的轨链节或履带板面上滚动，还具有防止履带17发生横向滑脱的功能；所述的托链轮16位于车架11两侧的上端，且通过轴承座与车架11相连接，用于支撑位于支重轮15上方的履带17；所述的履带17套装在驱动链轮13、导向轮14、支重轮15和托链轮16上，且同时与驱动链轮13、导向轮14保持啮合。

如图1、图2和图3所示，所述的腰部回转装置2包括回转减速电机21、主动齿轮22、从动齿轮轴23和组合轴承24。其中，所述的回转减速电机21通过螺钉固定安装在车架11的内部，为主动齿轮22的旋转提供动力；所述的主动齿轮22固定安装在回转减速电机21的输出轴上，且位于车架11的上方；所述的从动齿轮轴23安装在车架11的后端中间位置，且从动齿轮轴23的下端通过组合轴承24与车架11相连接，用于支撑并驱动可升降机身3进行旋转；所述的主动齿轮22与从动齿轮轴23的从动齿轮相啮合。所述的组合轴承24包括一个径向轴承和一个止推轴承，所述的径向轴承采用径向圆柱滚子轴承，所述的止推轴承采用止推球轴承。

如图1、图2和图3所示，所述的可升降机身3包括升降推杆31、内罩壳32和外罩壳33。其中，所述的升降推杆31有两个，且平行布置在肩部支架4与从动齿轮轴23之间，用于驱动肩部支架4及安装在其上的左工作臂5、右工作臂6一起升降，两个升降推杆31的下端均通过螺钉固定安装在从动齿轮轴23的顶部，两个升降推杆31的上端均通过螺钉固定安装在肩部支架4的底部；所述的内罩壳32的底部通过螺钉固定安装在从动齿轮轴23的顶部，所述的外罩壳33的顶部通过螺钉固定安装在肩部支架4的底部，且所述的外罩壳33套装在内罩壳32上，并可沿着内罩壳32上下滑移。内罩壳32和外罩壳33一起构成完整的可伸缩的防尘罩，用于保护和美化升降推杆31，同时外罩壳33还可为左工作臂5、右工作臂6的抬臂运动提供支撑。

如图1、图2和图3所示，所述的左工作臂5包括左展臂推杆51、左导向轴52、左直线轴承座53、左大臂54、左小臂55、左抬臂装置56、左摆肘推杆57和切割器58。其中，所述的左展臂推杆51的外侧端固定安装在肩部支架4内，用于驱动左大臂54左右扩展或收缩，左展臂推杆51的输出端通过左连杆511与左导向轴52的内侧端相连接；所述的左导向轴52的内侧端置于肩部支架4内，且与肩部支架4通过左直线轴承座53相连接；所述的左大臂54的后端与左导向轴52的外侧端通过第一左铰链相连接，左大臂54的前端与左小臂55的后端通过第二左铰链相连接，所述的左小臂55的前端与切割器58的后端通过内置式回转马达相连接；所述的左摆肘推杆57的后端与左大臂54的中部内侧通过铰链相连接，左摆肘推杆57的前端与左小臂55的后端通过链接相连接，为左小臂55的左右摆动提供动力。所述的左抬臂装置56包括左双联导向杆561、左连接座562和左抬臂推杆563，用于驱动左大臂54进行前后摆动。其中，所述的左双联导向杆561的内侧端置于外罩壳33内，且与外罩壳33上的左导向套331通过滑移副相连接，所述的左连接座562固定安装在左双联导向杆561的外侧端，所述的左抬臂推杆563的前后两端分别与左大臂54、左连接座562通过铰链相连接，为左大臂54的前后摆动提供动力。所述的第二左铰链的轴线与第三左铰链的轴线相平行，且均垂直于第一左铰链的轴线，所述的切割器58的后端还可相对左小臂55转动，以保证切割器58有足够的运动自由度并扩大其切割姿态的调节功能。所述的内置式回转马达采用气动马达或液压马达或伺服减速电机，所述的切割器58采用高速电动砂轮切割机或等离子切割机或激光切割机。

如图1、图2和图3所示，所述的右工作臂6包括右展臂推杆61、右导向轴62、右直线轴承座63、右大臂64、右小臂65、右抬臂装置66、右摆肘推杆67和抓手68。其中，所述的右展臂推杆61的外侧端固定安装在肩部支架4内，用于驱动右大臂64左右扩展或收缩，右展臂推杆61的输出端通过右连杆611与右导向轴62的内侧端相连接；所述的右导向轴62的内侧端置于肩部支架4内，且与肩部支架4通过右直线轴承座63相连接；所述的右大臂64的后端与右导向轴62的外侧端通过第一右铰链相连接，右大臂64的前端与右小臂65的后端通过第二右铰链相连接，所述的右小臂65的前端与抓手68的后端通过第三右铰链相连接；所述的右摆肘推杆67的后端与右大臂64的中部内侧通过铰链相连接，右摆肘推杆67的前端与右小臂65的后端通过链接相连接，为右小臂65的左右摆动提供动力。所述的右抬臂装置66包括右双联导向杆661、右连接座662和右抬臂推杆663，用于驱动右大臂64进行前后摆动。其中，所述的右双联导向杆661的内侧端置于外罩壳33内，且与外罩壳33上的右导向套332通过滑移副相连接，所述的右连接座662固定安装在右双联导向杆661的外侧端，所述的右抬臂推杆663的前后两端分别与右大臂64、右连接座662通过铰链相连接，为右大臂64的前后摆动提供动力。第一左铰链的轴线与第一右铰链的轴线保持平行或同轴；所述的第二右铰链的轴线与第一右铰链的轴线相垂，在所述的右小臂65的后小臂651内设有伺服减速电机，用于驱动右小臂65的前小臂652相对后小臂651转动。所述的抓手68采用气动夹持式抓手，且在所述的抓手68的夹爪内侧设有防滑层。

如图1、图2和图3所示，所述的双目立体视觉系统7包括左右摇摆电机71、俯仰电机72、头部U型支架73和双目摄像头组74。其中，所述的左右摇摆电机71的下端固定安装在肩部支架4的顶部中间位置，用于实现双目摄像头组74的左右摆动调节功能；所述的俯仰电机72的下端固定安装在左右摇摆电机71的输出法兰上，用于实现双目摄像头组74的俯仰调节功能；所述的头部U型支架73的下端与俯仰电机72的双输出轴固连；双目摄像头组74的底部位于头部U型支架73的顶部，且与头部U型支架73固连；在所述的双目摄像头组74内设有两部三维工业相机，用于获取作业现场图像，并提供辅助导航。

如图1、图2和图3所示，所述的检测装置8包括可回转升降立柱81、小型光谱分析仪82、三维扫描仪83和试样固定架84。其中，所述的可回转升降立柱81的底部固定安装在车架11的前端右侧，在可回转升降立柱81的底部设有回转马达，用于驱动可回转升降立柱81绕其轴线回转；在可回转升降立柱81内设有伺服电动推杆，用于实现可回转升降立柱81及安装在其顶部的三维扫描仪83的升降功能。所述的三维扫描仪83固定安装在可回转升降立柱81的顶部，用于获取待检测试样9的图像、几何参数信息及铸造缺陷。所述的小型光谱分析仪82的底部固定安装在车架11的前端中部，所述的试样固定架84的底部固定安装在车架11的前端左侧。在所述的三维扫描仪83内还可增加X射线管，用于对铸件或试样进行X射线扫描检验，以分析铸件及待检测试样9的内部铸造缺陷。

如图1、图2和图3所示，升降推杆31、左展臂推杆52、右展臂推杆62、左摆肘推杆57、右摆肘推杆67、左抬臂推杆563和右抬臂推杆663采用电动推杆或伺服气缸或伺服液压缸。

执行取样检验作业任务时，需要根据作业需要从现场选取合适的铸件或在指定铸件上选取合适的部位进行切割取样。在双目立体视觉系统7的配合与引导下，左工作臂5与右工作臂6需协同作业，通过右工作臂6中的抓手68夹持、固定铸件，然后通过左工作臂5上的切割器58将待检测试样9从铸件中切割分离出来，再由抓手68夹持待检测试样9并将其放置到检测装置8中小型光谱分析仪82的载物台上，用试样固定架84将待检测试样9固定。最后，使用三维扫描仪83对铸件或待检测试样9进行三维扫描，获取其几何参数、外观特征、外部铸造缺陷及内部铸造缺陷，通过小型光谱分析仪82对待检测试样9的成分进行光谱分析。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种双臂铸件取样检测机器人，包括移动平台、腰部回转装置、可升降机身、肩部支架、左工作臂、右工作臂、双目立体视觉系统和检测装置，其特征在于：所述的腰部回转装置固定安装在移动平台的顶部后端，所述的检测装置固定安装在移动平台的顶部前端；所述的可升降机身的底部固定安装在腰部回转装置的顶部，所述的肩部支架固定安装在可升降机身的顶部；所述的肩部支架为长方体形中空结构，且在其两端侧面上均设有圆形安装孔；左工作臂、右工作臂分别位于可升降机身上端的左右两侧，且左工作臂、右工作臂的后端均固定安装在肩部支架内；所述的双目立体视觉系统位于肩部支架上方，且其底部通过螺钉固定安装在肩部支架的顶部中间位置；

所述的移动平台包括车架、驱动电机、驱动链轮、导向轮、支重轮、托链轮和履带，所述的车架呈U形结构，在所述的车架的中部中间位置设有直流驱动电源；所述的驱动电机位于车架的前端两侧且通过螺钉与车架相连接；所述的驱动链轮位于车架的前端两侧，且驱动链轮通过平键和锁紧螺钉固定安装在驱动电机的输出轴上；所述的导向轮位于车架的后端两侧，且通过轴承座、张紧液压缸与车架相连接；所述的支重轮位于车架两侧的下端，且通过轴承与车架相连接；所述的托链轮位于车架两侧的上端，且通过轴承座与车架相连接；所述的履带套装在驱动链轮、导向轮、支重轮和托链轮上，且同时与驱动链轮、导向轮保持啮合；

所述的腰部回转装置包括回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴和组合轴承，所述的回转减速电机通过螺钉固定安装在车架的内部；所述的主动齿轮固定安装在回转减速电机的输出轴上，且位于车架的上方；所述的从动齿轮轴安装在车架的后端中间位置，且从动齿轮轴的下端通过组合轴承与车架相连接；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合；

所述的可升降机身包括升降推杆、内罩壳和外罩壳，所述的升降推杆有两个，且平行布置在肩部支架与从动齿轮轴之间，两个升降推杆的下端均通过螺钉固定安装在从动齿轮轴的顶部，两个升降推杆的上端均通过螺钉固定安装在肩部支架的底部；所述的内罩壳的底部通过螺钉固定安装在从动齿轮轴的顶部，所述的外罩壳的顶部通过螺钉固定安装在肩部支架的底部，且所述的外罩壳套装在内罩壳上；

所述的左工作臂包括左展臂推杆、左导向轴、左直线轴承座、左大臂、左小臂、左抬臂装置、左摆肘推杆和切割器，所述的左展臂推杆的外侧端固定安装在肩部支架内，左展臂推杆的输出端通过左连杆与左导向轴的内侧端相连接；所述的左导向轴的内侧端置于肩部支架内，且与肩部支架通过左直线轴承座相连接；所述的左大臂的后端与左导向轴的外侧端通过第一左铰链相连接，左大臂的前端与左小臂的后端通过第二左铰链相连接，所述的左小臂的前端与切割器的后端通过内置式回转马达相连接；所述的左摆肘推杆的后端与左大臂的中部内侧通过铰链相连接，左摆肘推杆的前端与左小臂的后端通过链接相连接；所述的左抬臂装置包括左双联导向杆、左连接座和左抬臂推杆，所述的左双联导向杆的内侧端置于外罩壳内，且与外罩壳上的左导向套通过滑移副相连接，所述的左连接座固定安装在左双联导向杆的外侧端，所述的左抬臂推杆的前后两端分别与左大臂、左连接座通过铰链相连接；

所述的右工作臂包括右展臂推杆、右导向轴、右直线轴承座、右大臂、右小臂、右抬臂装置、右摆肘推杆和抓手，所述的右展臂推杆的外侧端固定安装在肩部支架内，右展臂推杆的输出端通过右连杆与右导向轴的内侧端相连接；所述的右导向轴的内侧端置于肩部支架内，且与肩部支架通过右直线轴承座相连接；所述的右大臂的后端与右导向轴的外侧端通过第一右铰链相连接，右大臂的前端与右小臂的后端通过第二右铰链相连接，所述的右小臂的前端与抓手的后端通过第三右铰链相连接；所述的右摆肘推杆的后端与右大臂的中部内侧通过铰链相连接，右摆肘推杆的前端与右小臂的后端通过链接相连接；所述的右抬臂装置包括右双联导向杆、右连接座和右抬臂推杆，所述的右双联导向杆的内侧端置于外罩壳内，且与外罩壳上的右导向套通过滑移副相连接，所述的右连接座固定安装在右双联导向杆的外侧端，所述的右抬臂推杆的前后两端分别与右大臂、右连接座通过铰链相连接；所述的右小臂的后小臂内设有伺服减速电机，右小臂的前小臂与后小臂通过伺服减速电机相连接；

所述的双目立体视觉系统包括左右摇摆电机、俯仰电机、头部U型支架和双目摄像头组，所述的左右摇摆电机的下端固定安装在肩部支架的顶部中间位置，所述的俯仰电机的下端固定安装在左右摇摆电机的输出法兰上，所述的头部U型支架的下端与俯仰电机的双输出轴固连；双目摄像头组的底部位于头部U型支架的顶部，且与头部U型支架固连；在所述的双目摄像头组内设有两部三维工业相机；

所述的检测装置包括可回转升降立柱、小型光谱分析仪、三维扫描仪和试样固定架，所述的可回转升降立柱的底部固定安装在车架的前端右侧，在可回转升降立柱的底部设有回转马达，且在可回转升降立柱内设有伺服电动推杆；所述的三维扫描仪固定安装在可回转升降立柱的顶部，所述的小型光谱分析仪的底部固定安装在车架的前端中部，所述的试样固定架的底部固定安装在车架的前端左侧。

2.根据权利要求1所述的一种双臂铸件取样检测机器人，其特征在于：所述的组合轴承包括一个径向轴承和一个止推轴承，所述的径向轴承采用径向圆柱滚子轴承，所述的止推轴承采用止推球轴承。

3.根据权利要求1所述的一种双臂铸件取样检测机器人，其特征在于：所述的切割器采用高速电动砂轮切割机或等离子切割机或激光切割机。

4.根据权利要求1所述的一种双臂铸件取样检测机器人，其特征在于：升降推杆、左展臂推杆、右展臂推杆、左摆肘推杆、右摆肘推杆、左抬臂推杆和右抬臂推杆采用电动推杆或伺服气缸或伺服液压缸。

5.根据权利要求1所述的一种双臂铸件取样检测机器人，其特征在于：所述的第二左铰链的轴线与第三左铰链的轴线相平行，且均垂直于第一左铰链的轴线；所述的第二右铰链的轴线与第一右铰链的轴线相垂；第一左铰链的轴线与第一右铰链的轴线保持平行或同轴。