CN110550228A - 纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，手推式载人电动车的底座整体呈U型，正交门架机器人设置于底座的两臂之间，门架通过导向安装结构可滑动地安装在底座的两臂上，门架与推送驱动件驱动连接，抓手安装支架可升降滑动地安装在门架并与升降驱动件驱动连接，抓手安装支架上左右滑动地安装有滑移板，滑移板与滑移驱动件驱动连接，集成抓手安装在滑移板上，集成抓手包括翻转机构、转动机构和扣紧机构，转动机构安装在连接板上，连接板与翻转机构连接，扣紧机构可转动地安装在转动机构上，摄像头安装在扣紧机构的前侧。本发明能够提高飞机换轮的自动化程度和效率，避免了人工换轮的高劳动强度和危险性，运行可靠，使用便捷。

Description

纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人

技术领域

本发明属于机器人的技术领域，特别是涉及一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人。

背景技术

机轮通过起落架安装在飞机上，承载着飞机起飞以及降落过程中几百吨的冲击力，在日常的飞机机轮的地面维护中，需要经常对机轮进行检查和更换。目前，飞机换轮多采用人工换轮(两名以上)，通过千斤顶将飞机起落架顶起后，再将飞机机轮上的固定螺栓拆下后取下机轮。另外，存在现有设计的飞机机轮拆卸车，通过机轮拆卸装置将机轮拆卸下来。对飞机轮胎进行更换时，由于飞机型号的原因，机轮的数量、大小不完全一致，以及飞机轮胎的侧面与地面的夹角不定，导致拆装飞机轮胎的过程比较麻烦，上述方式需要多名工作人员，费时耗力，效率低下，自动化程度低，同时也存在安全隐患。

因此亟需研发一种效率高、减少劳动强度和时间、降低危险性以及具有普遍适应性的换轮设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，提高飞机换轮的自动化程度和效率，降低飞机混轮的劳动强度和危险性，使用便捷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，包括手推式载人电动车、正交门架机器人、集成抓手和摄像头，所述手推式载人电动车的底座整体呈U型，所述正交门架机器人设置于底座的两臂之间，所述正交门架机器人包括门架、升降驱动件、抓手安装支架、滑移板和滑移驱动件，所述门架可滑动地安装在底座的两臂上，所述门架与推送驱动件驱动连接并能够通过推送驱动件驱动沿手推式载人电动车的前后方向滑移运动，所述抓手安装支架可升降滑动地安装在门架并与升降驱动件驱动连接，所述抓手安装支架上可左右滑动地安装有滑移板，所述滑移板与滑移驱动件驱动连接，所述集成抓手安装在正交门架机器人的滑移板上，所述集成抓手包括翻转机构、转动机构和扣紧机构，所述转动机构安装在连接板上，所述连接板与翻转机构连接，所述扣紧机构安装在转动机构上并能够通过转动机构带动转动，所述摄像头安装在扣紧机构的前侧。

所述滑移板上设有挂耳槽，所述翻转机构上设有挂耳，所述集成抓手通过挂耳与滑移板的挂耳槽匹配扣合连接。

所述底座的两臂内部分别设有导向滑槽，所述门架底部的两侧分别安装有滑轨，所述门架通过滑轨可滑动地装配在底座两臂的导向滑槽中。

所述门架的前侧沿竖向设有导轨槽，所述抓手安装支架的背面安装有导轨，所述抓手安装支架通过导轨配合安装在门架的导轨槽中。

所述抓手安装支架上沿左右方向安装有滑轨，所述滑移板通过滑块安装在滑轨上并能够通过滑移驱动件驱动沿滑轨左右滑移。

所述手推式载人电动车设有操控台，所述操控台上设有显示器，所述摄像头与显示器连接，该机器人的运行驱动元件通过操控台进行控制。

有益效果

第一，在本发明中，集成抓手通过正交门架机器人安装在手推式载人电动车上，能够快速方便地移动到工作位；通过正交门架机器人运行，能够带动集成抓手进行前后、上下、左右六个方向的移动作业，能够满足不同高度、位置飞机轮胎的安装或拆卸需要，适用范围广泛。

第二，在本发明中，集成抓手具有翻转功能，能够对抓手的抓取方向进行调整，保证抓手能够正对飞机轮胎，能够适应飞机轮胎的侧面与地面夹角不同的情况；本发明的抓手具有旋转功能，能够带动抓取的飞机轮胎转动，达到飞机安装或者拆卸的旋进和旋出效果；本发明的抓手具有同步抓紧功能，通过臂爪收缩对飞机轮胎进行抓紧，同步机构的设置一方面能够保证臂爪工作的同步性，另一方面能够在部分夹紧驱动件工作出现障碍的情况下依然保证各臂爪的同步夹紧。

本发明能够提高飞机换轮的自动化程度，避免了人工换轮的高劳动强度和危险性，有利于提高飞机换轮的效率，且设备运行可靠性高，使用便捷。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图(第一视角)。

图2为本发明实施例的立体结构示意图(第二视角)。

图3为本发明实施例中正交门架机器人的立体结构示意图。

图4为本发明实施例中集成抓手的立体结构示意图。

图5为本发明实施例中集成抓手的平面结构示意图。

图6为实施例集成抓手的框板、转轴和转动驱动件装配的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1和图2所示的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，包括手推式载人电动车12、正交门架机器人13、集成抓手14和摄像头15。

手推式载人电动车12包括底座12-1、车体12-2、操控台12-3、扶手12-4、载人踏板12-5、显示器12-6、方向盘12-7和车轮12-8。底座12-1整体呈U型，车轮12-8安装在底座12-1的底部，车体12-2安装于底座12-1的上方，操控台12-3安装于车体12-2的上方。操控台12-3上安装有显示器12-6、方向盘12-7和各类操控开关，显示器12-6用于观察集成抓手14与飞机机轮的相对位置，方向盘12-7用于操控手推式载人电动车12的前进方向，通过操控开关能够对正交门架机器人13和集成抓手14的运行驱动元件分别进行控制。手推式载人电动车12的后侧安装有扶手12-4和载人踏板12-5，通过将扶手12-4和载人踏板12-5打开，操作人员能够站立到载人踏板12-5上随车移动。手推式载人电动车12的工作原理以及操控台12-3对运行驱动元件的控制属于现有技术内容，在此不再进行详细说明。

正交门架机器人13通过推送驱动组件沿手推式载人电动车12前后方向可滑移地安装在手推式载人电动车12的前方，集成抓手14安装在正交门架机器人13上并能够通过正交门架机器人13驱动进行升降运行和左右方向滑移运行。

底座12-1的两臂内部分别设有导向滑槽，用于与正交门架机器人13导向连接。如图3所示，正交门架机器人13包括门架13-1、升降驱动件13-2、抓手安装支架13-3、加强框13-4和滑移驱动件13-5。正交门架机器人13设置于底座12-1的两臂之间，门架13-1底部的两侧分别可滑动地装配在底座12-1两臂的导向滑槽中，门架13-1竖直设置于车体12-2的前方。推送驱动组件还包括推送驱动件16，推送驱动件16安装在车体12-2下方的底座12-1内部，门架13-1与推送驱动件16驱动连接，并能够通过推送驱动件16驱动沿底座12-1的两臂前后滑移。

抓手安装支架13-3可升降滑动地安装在门架13-1相对手推式载人电动车12的另一侧，门架13-1的两侧沿竖向设有导轨槽，抓手安装支架13-3的两侧设有导轨，抓手安装支架13-3通过导轨配合导轨槽安装在门架13-1。抓手安装支架13-3与升降驱动件13-2驱动连接，并能够通过升降驱动件13-2驱动进行升降滑移。加强框13-4安装于抓手安装支架13-3的外侧，抓手安装支架13-3外侧两边设置有螺纹孔，用于与加强框13-4螺栓连接。抓手安装支架13-3上通过滑轨左右滑动地安装有滑移板，滑移板与滑移驱动件13-5驱动连接，通过滑移驱动件13-5驱动，滑移板能够沿左右方向滑移。

如图4和图5所示，集成抓手14包括翻转起重架1、两个翻转驱动件2、连接板3、转动驱动件4、板框5、三根臂杆6、三根臂爪7、三个夹紧驱动件8、同步机构9和转轴10。

抓手安装支架13-3上设有挂耳槽，翻转起重架1相对抓手安装支架13-3的一侧上部两侧分别设有挂耳1-4，集成抓手14通过翻转起重架1的挂耳1-4与抓手安装支架13-3的挂耳槽匹配扣合连接。翻转起重架1底部通过螺栓与抓手安装支架13-3固定。

连接板3的一侧与翻转起重架1铰接，并能够通过翻转驱动件2驱动相对翻转起重架1发生翻转。连接板3的该侧面安装有四个铰接连接座，翻转起重架1包括两个连接脚1-1和两个限位脚1-2，两个连接脚1-1分别与连接板3侧面近底部的两个铰接连接座铰接。两个限位脚1-2相对连接板3的侧面设有缓冲垫1-3，限位脚1-2能够对连接板3的翻转进行限位，缓冲垫1-3能够对连接板3的翻转进行缓冲。翻转驱动件2采用液压缸，分别安装在翻转起重架1的两侧，两个翻转驱动件2的伸缩杆分别与连接板3侧面中部的两个铰接连接座铰接，通过液压缸伸缩，从而带动连接板3沿近底部的铰接点翻转。

转动驱动件4采用谐波动力头或者伺服电机，通过电机支架安装在连接板3相对翻转起重架1的一侧。连接板3对应转动驱动件4的位置设有通孔，转轴10设置于通孔中并穿过连接板3，转轴10通过联轴器11与转动驱动件4连接，能够通过转动驱动件4带动旋转。

板框5位于连接板3的另一侧，板框5装套在转轴10上并能够通过转动驱动件4驱动旋转。如图6所示，板框5包括第一固定板5-1和第二固定板5-2，第一固定板5-1和第二固定板5-2均为正三角形，且相对应设置，第一固定板5-1和第二固定板5-2相互间隔地固定安装在转轴10上。

板框5的三个顶角处分别设有臂杆6，臂杆6呈弧形且三个臂杆6沿周向上排布的弧度方向相同。臂杆6内端设置于第一固定板5-1与第二固定板5-2之间，并分别与第一固定板5-1和第二固定板5-2的顶角位置轴接。夹紧驱动件8为液压缸，三个夹紧驱动件8沿板框5的周向均匀间隔120°设置。第一固定板5-1与第二固定板5-2之间设有柱体，夹紧驱动件8的缸体底端可转动地装套在柱体上。臂杆6分别与夹紧驱动件8的伸缩杆铰接，能够通过夹紧驱动件8驱动相对板框5发生转动。

臂杆6的外端分别安装有臂爪7，臂爪7的长度方向与板框5垂直，通过夹紧驱动件8伸缩驱动，带动三根臂爪7相对夹紧或打开。臂爪7上装套有橡胶套7-1，臂爪7相对臂杆6的另一端设有爪扣7-2，能够在抓紧飞机轮胎时防止飞机轮胎发生打滑。

板框5与连接板3之间设有同步机构9，同步机构9包括转动板9-1和三根转动连接杆9-2。如图3所述，转动板9-1可自由转动地装套在转轴10上，且位于连接板3与板框5之间。三根转动连接杆9-2内端沿周向均匀间隔地与转动板9-1铰接，外端分别与臂杆6铰接。同步机构9的设置一方面能够保证臂爪7工作的同步性，另一方面能够在部分夹紧驱动件8工作出现障碍无法主动驱动的情况下，依然保证各臂爪7受同步机构9的作用而同步夹紧。

摄像头15设置于第二固定板5-2的中心位置，摄像头15与显示器12-2连接，能够将摄像传输至显示器12-2进行显示。

使用该纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人拆卸飞机机轮时，需要一名操作人员驾驶该机器人到达飞机机轮处，使用千斤顶将飞机起落架抬起，通过正交门架机器人13调整集成抓手14的位置，通过摄像头15将集成抓手14的前方工作环境呈现在显示器12-2上；利用翻转驱动件2控制抓手翻转到和飞机机轮与地面的角度相同，即飞机机轮正对着抓手，将集成抓手14推进使得飞机机轮完全在臂爪7内；通过夹紧驱动件8控制臂杆6收缩，进而使得臂爪7扣紧机轮；随后转动驱动件4通过联轴器11带动转轴10转动，使得抓手转动，最终机轮被拆卸下来。如此，无需几名工作人员将机轮拆卸并抬下来，只需一名持有驾驶证的工作人员就能够高效地进行飞机机轮的拆卸。

使用该纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人安装飞机机轮时，需要一名操作人员驾驶该机器人到达飞机机轮处，通过正交门架机器人13调整集成抓手14的位置，通过摄像头15将集成抓手14的前方工作环境呈现在显示器12-2上；将集成抓手14推进使得飞机机轮完全在臂爪7内，通过夹紧驱动件8控制臂杆6收缩，进而使得臂爪7扣紧机轮；通过正交门架机器人13和翻转驱动件2调整集成抓手14的位置和方向，利用翻转驱动件2控制抓手翻转到和飞机机轮与地面的原始角度相同，将抓手推进，即将机轮安装到机轮轴上；随后转动驱动件4通过联轴器11带动转轴10转动，使得抓手转动，最终机轮被安装上。如此，无需几名工作人员将机轮抬起来对准位置后进行安装，能够高效地进行飞机机轮的安装。

Claims (6)

1.一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，包括手推式载人电动车(12)、正交门架机器人(13)、集成抓手(14)和摄像头(15)，其特征在于：所述手推式载人电动车(12)的底座(12-1)整体呈U型，所述正交门架机器人(13)设置于底座(12-1)的两臂之间，所述正交门架机器人(13)包括门架(13-1)、升降驱动件(13-2)、抓手安装支架(13-3)、滑移板和滑移驱动件(13-5)，所述门架(13-1)可滑动地安装在底座(12-1)的两臂上，所述门架(13-1)与推送驱动件(16)驱动连接并能够通过推送驱动件(16)驱动沿手推式载人电动车(12)的前后方向滑移运动，所述抓手安装支架(13-3)可升降滑动地安装在门架(13-1)并与升降驱动件(13-2)驱动连接，所述抓手安装支架(13-3)上可左右滑动地安装有滑移板，所述滑移板与滑移驱动件(13-5)驱动连接，所述集成抓手(14)安装在正交门架机器人(13)的滑移板上，所述集成抓手(14)包括翻转机构、转动机构和扣紧机构，所述转动机构安装在连接板(3)上，所述连接板(3)与翻转机构连接，所述扣紧机构安装在转动机构上并能够通过转动机构带动转动，所述摄像头(15)安装在扣紧机构的前侧。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，其特征在于：所述滑移板上设有挂耳槽，所述翻转机构上设有挂耳(1-4)，所述集成抓手(14)通过挂耳(1-4)与滑移板的挂耳槽匹配扣合连接。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，其特征在于：所述底座(12-1)的两臂内部分别设有导向滑槽，所述门架(13-1)底部的两侧分别安装有滑轨，所述门架(13-1)通过滑轨可滑动地装配在底座(12-1)两臂的导向滑槽中。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，其特征在于：所述门架(13-1)的前侧沿竖向设有导轨槽，所述抓手安装支架(13-3)的背面安装有导轨，所述抓手安装支架(13-3)通过导轨配合安装在门架(13-1)的导轨槽中。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，其特征在于：所述抓手安装支架(13-3)上沿左右方向安装有滑轨，所述滑移板通过滑块安装在滑轨上并能够通过滑移驱动件(13-5)驱动沿滑轨左右滑移。

6.根据权利要求1所述的一种纯电动手推式六自由度飞机换轮机器人，其特征在于：所述手推式载人电动车(12)设有操控台(12-3)，所述操控台(12-3)上设有显示器(12-6)，所述摄像头(15)与显示器(12-6)连接，该机器人的运行驱动元件通过操控台(12-3)进行控制。