CN110841839B - 一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，包括：底板、第一机械臂、第二机械臂、喷枪；所述第一机械臂通过机械臂底座设置在底板上，实现多自由度旋转，所述第二机械臂通过转动关节与第一机械臂连接，实现多自由度旋转，所述第一机械臂和第二机械臂均为伸缩臂，两者结构一致，可实现两级伸缩；所述喷枪通过末端执行器与第二机械臂的末端固定。首先，本发明机械臂能够完成船体表面复杂曲率处的喷涂作业，关节内置有电机从而保证末端执行器搭载的喷枪始终保持与船体外表面垂直，使其作业壁面可以为船体的任意表面；其次，喷枪与机械臂栓接，结构稳定并可拆卸。

Description

一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，尤其是涉及一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂。
背景技术
机械臂是机械领域应用广泛的自动化机械设备，可以通过编程来模拟人手臂、手腕和手的功能，实现预期的作业任务，代替人工进行作业。由于机械臂能够实现复杂的作业要求在诸多领域得到了广泛的应用。由于机械臂搭载在涂装机器人上进行涂装作业时，需要完成整个船体表面的作业，来减少人工补涂作业。
但目前船舶涂装机械臂存在问题比较多，对于机械手的适应工作环境的能力方面比较差，机械臂不能实现多自由度的运动，机械臂搭载的喷枪不能灵活拆装更换。不能满足船舶外板涂装作业的需要。
经检索，申请号为201720642879.9的专利，公开了一种建筑用防水喷涂机器人可伸缩机械臂，该申请案利用滑动平台实现转动，机械臂可以实现一级伸缩，但该专利的机械臂只能满足平整表面的喷涂，喷枪不能方便拆卸，不能满足船体复杂壁面的涂装作业需求，不能直接移植到爬壁机器人上进行涂装作业。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂。
技术方案：本发明的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，包括：
底板、第一机械臂、第二机械臂、喷枪；
所述第一机械臂通过机械臂底座设置在底板上，实现多自由度旋转，所述第二机械臂通过转动关节与第一机械臂连接，实现多自由度旋转，所述第一机械臂和第二机械臂均为伸缩臂，两者结构一致，可实现两级伸缩；
所述喷枪通过末端执行器与第二机械臂的末端固定。
本发明中喷枪可通过机械臂底座、转动关节的转动，以及第一机械臂和第二机械臂的伸缩实现喷涂位置及角度的变化，能够完成船体表面复杂曲率处的喷涂作业，保证末端执行器搭载的喷枪始终保持与船体外表面垂直。
进一步的，所述机械臂底座包括旋转座、底座转轴滑动转盘，所述旋转座通过滑动转盘与底板相连实现在底板平面上旋转，所述底座转轴与旋转座连接，实现自身轴向旋转，所述第一机械臂与底座转轴的一侧固定，实现多自由度旋转。
进一步的，所述转动关节包括与第一机械臂轴向连接的第一转动关节、与第一转动关节垂直固定的第一杆件、与第一杆件轴向连接的第二转动关节、与第二转动关节垂直固定的第二杆件、与第二杆件轴向连接的第三转动关节，轴向连接处均通过电机实现轴向转动，第二机械臂与第三转动关节连接，实现多自由度旋转。
进一步的，所述第一转动关节、第二转动关节和第三转动关节内均安装有关节力矩传感器、关节位置传感器和电机位置传感器用来精确反馈转动关节的位置、转速信息。
进一步的，所述第一机械臂包括相互套设的第一机械臂一节和第一机械臂二节，所述第一机械臂一节内设有步进电机和减速器，通过联轴器与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠同时与第一机械臂二节连接，通过控制所述步进电机的正反转来控制所述第一机械臂的伸缩，另外，第一机械臂和第二机械臂的伸缩结构一致。
进一步的，所述第一机械臂一节和第一机械臂二节之间设有锁紧闩。
进一步的，所述底板上开设用于与机器人本体固定的螺纹孔。
进一步的，所述喷枪为旋杯静电喷枪，与末端执行器可拆卸栓接。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：首先，本发明机械臂采用套筒结构的两级伸缩方式，第一机械臂和第二机械臂均可完成两级伸缩，同时在机械臂底座和转动关节的多自由度旋转作用下，保证机械臂能够完成船体表面复杂曲率处的喷涂作业，关节内置有电机从而保证末端执行器搭载的喷枪始终保持与船体外表面垂直，使其作业壁面可以为船体的任意表面；其次，喷枪与机械臂栓接，结构稳定并可拆卸。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明机械臂运动副配置图；
图3是本发明机械臂底座和底板机构示意图；
图4是本发明第一机械臂内部构件机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和图2所示的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，包括：
底板1、第一机械臂2、第二机械臂3、喷枪4；
所述第一机械臂2通过机械臂底座5设置在底板1上，实现多自由度旋转，所述第二机械臂3通过转动关节6与第一机械臂2连接，实现多自由度旋转，所述第一机械臂2和第二机械臂3均为伸缩臂，两者结构一致，可实现两级伸缩；
如图3所示的底板1上开设用于与机器人本体固定的螺纹孔101，所述机械臂底座5包括旋转座501、底座转轴502、滑动转盘503，所述旋转座501通过滑动转盘503与底板1的中心位置相连实现在底板平面上旋转，所述底座转轴502与旋转座501连接，实现自身轴向旋转，所述第一机械臂2与底座转轴502的一侧固定，实现多自由度旋转。
所述转动关节6包括：与第一机械臂2轴向连接的第一转动关节601、与第一转动关节601垂直固定的第一杆件602、与第一杆件602轴向连接的第二转动关节603、与第二转动关节603垂直固定的第二杆件604、与第二杆件604轴向连接的第三转动关节605，第一转动关节601、第二转动关节603及第三转动关节605均通过轴向连接处设置的电机实现轴向转动，第二机械臂3与第三转动关节605连接，实现多自由度旋转。
同时，在所述第一转动关节601、第二转动关节603和第三转动关节605内均安装有关节力矩传感器、关节位置传感器和电机位置传感器用来精确反馈转动关节的位置、转速信息。
如图4所示，所述第一机械臂2包括相互套设的第一机械臂一节201、第一机械臂二节202、步进电机203、减速器204、联轴器205、滚珠丝杠206、滚珠螺母、压盖和背靠背接触轴承。更为详细的，所述第一机械臂一节201内设有步进电机203和减速器204，通过联轴器205与滚珠丝杠206连接，所述滚珠丝杠206同时与第一机械臂二节202连接，通过控制所述步进电机203的正反转来控制所述第一机械臂2的伸缩。而第二机械臂3与第一机械臂2的结构相同，包括第二机械臂一节301和第二机械臂二节302，第二机械臂一节301与第三转动关节605连接，第二机械臂二节302连接喷涂模块，即通过末端执行器7与喷枪4连接，其内部构建和伸缩原理也相同。
所述第一机械臂一节201和第一机械臂二节202之间设有锁紧闩207，用来实现机械臂伸长到极限位置处的锁紧。
所述喷枪4为旋杯静电喷枪，与末端执行器7可拆卸栓接，可以灵活拆卸更换。
整个机械臂中的所有电机均通过主控制器进行联动工作，保证机械臂能够完成船体表面复杂曲率处的喷涂作业，且保证末端执行器7搭载的喷枪4始终保持与船体外表面垂直，使其作业壁面可以为船体的任意表面。

Claims (6)

1.一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于包括：
底板(1)、第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、喷枪(4)；
所述第一机械臂(2)通过机械臂底座(5)设置在底板(1)上，实现多自由度旋转，所述第二机械臂(3)通过转动关节(6)与第一机械臂(2)连接，实现多自由度旋转，所述第一机械臂(2)和第二机械臂(3)均为伸缩臂，两者结构一致，可实现两级伸缩；
所述喷枪(4)通过末端执行器(7)与第二机械臂(3)的末端固定；
所述机械臂底座(5)包括旋转座(501)、底座转轴(502)、滑动转盘(503)，所述旋转座(501)通过滑动转盘(503)与底板(1)相连实现在底板平面上旋转，所述底座转轴(502)与旋转座(501)连接，实现自身轴向旋转，所述第一机械臂(2)与底座转轴(502)的一侧固定，实现多自由度旋转；
所述转动关节(6)包括与第一机械臂(2)轴向连接的第一转动关节(601)、与第一转动关节(601)垂直固定的第一杆件(602)、与第一杆件(602)轴向连接的第二转动关节(603)、与第二转动关节(603)垂直固定的第二杆件(604)、与第二杆件(604)轴向连接的第三转动关节(605)，轴向连接处均通过电机实现轴向转动，第二机械臂(3)与第三转动关节(605)连接，实现多自由度旋转；
所述第一机械臂(2)包括相互套设的第一机械臂一节(201)和第一机械臂二节(202)，所述第一机械臂一节(201)内设有步进电机(203)和减速器(204)，通过联轴器(205)与滚珠丝杠(206)连接，所述滚珠丝杠(206)同时与第一机械臂二节(202)连接，通过控制所述步进电机(203)的正反转来控制所述第一机械臂(2)的伸缩。
2.根据权利要求1所述的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于：所述第一转动关节(601)、第二转动关节(603)和第三转动关节(605)内均安装有关节力矩传感器、关节位置传感器和电机位置传感器用来精确反馈转动关节的位置、转速信息。
3.根据权利要求1所述的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于：所述第一机械臂一节(201)和第一机械臂二节(202)之间设有锁紧闩(207)。
4.根据权利要求1所述的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于：所述底板(1)上开设用于与机器人本体固定的螺纹孔(101)。
5.根据权利要求1所述的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于：所述喷枪(4)为旋杯静电喷枪。
6.根据权利要求1所述的船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，其特征在于：所述喷枪(4)与末端执行器(7)可拆卸栓接。
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Application publication date: 20200228

Assignee: Jiangsu University of Science and Technology Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980022975

Denomination of invention: A telescopic manipulator for marine painting robot

Granted publication date: 20210907

License type: Common License

Record date: 20221128

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
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Assignee: Jiangsu University of Science and Technology Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980022975

Date of cancellation: 20230310