CN111361532B - 用于重型车辆底盘维修的六足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人，涉及车辆维修装备技术领域，包括控制器及用于承载激光雷达、摄像头和操作臂的移动平台，移动平台的边缘设有六足行走装置，控制器与激光雷达、摄像头及操作臂无线连接。通过激光雷达对车辆进行扫描并自动规划路径，借助摄像头对车辆底盘下方环境进行观察、方便维修操作，通过控制器远程控制移动平台边缘的六足行走装置进行协调配合调姿运动，实现自主移动、多腿足协调工作，可实现维修机器人在车辆底盘下方进行全方位的位置和姿态调节，并通过控制操作臂的动作进行维修操作。利用本发明能够对底盘系统进行装卸螺栓、换油或清洁的维修工作，尤其适用于车辆底盘下方狭小空间场所的维修。

Description

用于重型车辆底盘维修的六足机器人

技术领域

本发明涉及车辆维修装备技术领域，尤其涉及一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人。

背景技术

重型车辆底盘维修作业通常需要修理人员钻到底盘的下面，不仅工作空间狭小，工作环境恶劣，由于工作强度大，容易导致关节疲劳等状况，还难免出现工作失误等情况。另外，现有车辆底盘维护工作一般需要在地沟环境下进行，这就导致了维护工作受到场地的限制，不利于外场作业。因此，需要研制一种适用于野外作业的维修机器人，能够满足野外复杂环境下的底盘维修要求，且能够具有通用化，完成不同类型底盘维护保养，不同位置、不同类型和粘度的机油的加注，探伤、异物拾取等其他必要的维护保养任务。

目前，类似产品主要为移动机器人配合远程操纵器，这种形式的组合设备被广泛应用于各行业中的远程操作，例如处理危险的材料、排爆、抢险救灾等场合。随着远程操作机械臂有效负载的不断增大，自由度和灵活性不断增加，以及操作范围的扩大，移动机器人配合远程操纵器可以适应越来越多的场所，特别在一些人工手动操作无法完成的负载大、空间狭小场所，其作用就显得尤为重要。但是上述组合存在其固有的局限性：一是常用的履带式和轮式移动底盘无法适应复杂的野外作业环境；二是不能适用些高度低矮、末端工具所需力或力矩较大的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中移动机器人的不足，提供一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人，能够适应野外作业环境，完成重型车辆负载大、空间狭小的底盘维修。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人，包括控制器及用于承载激光雷达、摄像头和操作臂的移动平台，所述移动平台的边缘设有六足行走装置，所述控制器与激光雷达、摄像头及操作臂无线连接。

优选的，所述六足行走装置包括六个设置于移动平台四周的爬行部件，所述爬行部件包括大腿和小腿，所述小腿的末端设有弧形足；所述大腿的两端通过连杆机构分别与小腿及摆动架转动相连，所述大腿与小腿通过铰轴转动相连，所述大腿与摆动架通过水平摆轴转动相连，所述大腿固连在由髋关节机构驱动的水平摆轴上，所述小腿由膝关节机构通过连杆机构驱动；所述摆动架与移动平台转动相连，所述摆动架与移动平台通过由摆动机构驱动的垂直转轴转动相连；所述转轴、摆轴及铰轴处均设有扭矩传感器；所述扭矩传感器与控制器无线连接。

优选的，所述连杆机构设置于大腿内，所述连杆机构包括膝关节驱动杆、第一摆杆、第一连杆、第二连杆、第三摆杆和第四摆杆，所述大腿根部水平设有由膝关节机构驱动的驱动轴，用于驱动膝关节驱动杆；所述膝关节驱动杆与第一摆杆呈锐角固定于驱动轴上，所述膝关节驱动杆的另一端通过第一连杆与第三摆杆相连，所述第一摆杆的另一端通过第二连杆与第四摆杆相连，所述第三摆杆和第四摆杆的另一端均与小腿的根部固连、且绕铰轴转动；所述膝关节驱动杆平行且等于第三摆杆的长度，所述第一摆杆平行且等于第四摆杆的长度，所述第一连杆平行且等于第二连杆的长度；所述第四摆杆设置于第三摆杆与小腿之间，所述第三摆杆与小腿呈钝角设置。

优选的，所述爬行部件包括四个三自由度爬行腿和两个四自由度爬行腿，两个四自由度爬行腿对称设置于移动平台边缘，四个三自由度爬行腿两两对称设置于移动平台边缘；所述三自由度爬行腿的小腿末端设有球铰磁力座，所述球铰磁力座靠近弧形足设置；所述四自由度爬行腿的小腿末端与其弧形足通过翻转机构转动相连，所述四自由度爬行腿的弧形足连接部设有用于吸附螺栓的吸盘。

优选的，所述摆动机构、髋关节机构、膝关节机构及翻转机构均包括电机和谐波减速器，所述电机的输出端与谐波减速器相连，所述谐波减速器的输出端均与扭矩传感器相连。

优选的，所述球铰磁力座包括球铰平台和电磁盘，所述球铰平台设置于三自由度爬行腿的小腿与其末端弧形足交界处的下表面，所述电磁盘设置于球铰平台的表面；所述吸盘设置于四自由度爬行腿的小腿与其末端弧形足交界处的上方。

优选的，所述操作臂包括升降台、腕关节组件和机械手，所述升降台通过升降机构设置于移动平台上，所述腕关节组件与升降台相连，所述机械手设置于腕关节组件的末端。

优选的，所述升降机构包括升降电机、丝杠和多个升降套筒，多个套筒依次套装，底部套筒固定于移动平台上，顶部套筒通过螺母与丝杠相连，所述升降电机设置于套筒一侧的移动平台上，用于驱动丝杠旋转。

优选的，顶部套筒的顶部设有环形电磁铁，用于吸附固定在车辆底盘盖板上；所述升降台的侧面设有用于安装腕关节组件的安装板，所述升降台与安装板呈L形布置，所述升降台设有与套筒配合的通孔，所述安装板设置于套筒的外部。

优选的，所述腕关节组件包括驱动电机、减速器和摆动板，所述减速器固定于安装板的垂直部上，所述驱动电机的输出端与减速器相连，所述摆动板为U形，所述减速器的输出端与摆动板的两个开放端转动相连，所述机械手固定于摆动板的封闭端外表面。

优选的，所述机械手包括六维力传感器、驱动电机、减速器和可拆卸的维修工装，所述驱动电机的输出端与减速器相连，所述减速器通过六维力传感器固定于摆动板上，所述减速器的输出端通过卡接结构与维修工装相连，所述维修工装包括用于拆装车辆底盘上螺栓的六角套筒、用于对车辆油箱放油的放油工装或用于清洁车辆底盘的清洁工装；所述卡接结构包括用于与维修工装端部连接孔相匹配的多棱柱轴体，所述多棱柱轴体与减速器的输出端同轴固定，所述多棱柱轴体的侧壁上嵌装定位卡珠，所述维修工装的端部连接孔内设有与定位卡珠配合的卡槽。

优选的，所述维修工装的四周设有辅助相机和深度相机，用于观测车辆底盘上的维修位置，所述辅助相机和深度相机均设置于减速器的外表面。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过移动平台上的激光雷达对车辆进行扫描并自动规划路径，借助摄像头对车辆底盘下方环境进行观察、方便维修操作，通过控制器远程控制移动平台边缘的六足行走装置进行协调配合调姿运动，实现自主移动、多腿足协调工作，可实现六足机器人在车辆底盘下方进行全方位的位置和姿态调节，并通过控制操作臂的动作进行维修操作。利用本发明能够对底盘系统进行装卸螺栓、换油或清洁的维修工作，尤其适用于车辆底盘下方狭小空间场所的维修。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人的结构示意图；

图2是图1中三自由度爬行腿的结构示意图；

图3是图1中四自由度爬行腿的结构示意图；

图4是本发明实施例中大腿内连杆机构的工作原理图；

图5是本发明实施例中操作臂的结构示意图；

图6是图5中机械手的垂直状态示意图；

图7是本发明实施例中维修工装的互换示意图；

图8 是本发明实施例中爬行部件改变路径后的状态图；

图9是本发明实施例中利用四自由度爬行腿放置螺栓时的状态图；

图中：1-激光雷达，2-摄像头，3-操作臂，4-移动平台，5-云台，6-大腿，7-小腿，8-弧形足，9-摆动架，10-髋关节机构，11-膝关节机构，12-摆动机构，13-膝关节驱动杆，14-第一摆杆，15-第一连杆，16-第二连杆，17-第三摆杆，18-第四摆杆，19-驱动轴，20-铰轴，21-三自由度爬行腿，22-四自由度爬行腿，23-球铰磁力座，24-翻转机构，25-吸盘，26-升降电机，27-套筒，28-环形电磁铁，29-安装板，30-驱动电机，31-升降台，32-腕关节组件，33-机械手，34-减速器，35-摆动板，36-六维力传感器，37-六角套筒，38-多棱柱轴体，39-定位卡珠，40-放油管，41-辅助相机，42-深度相机，43-螺栓放置架，44-放油工装。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、8所示，本发明提供的一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人，包括控制器及用于承载激光雷达1、摄像头2和操作臂3的移动平台4，所述移动平台4的边缘设有六足行走装置，所述控制器与激光雷达1、摄像头2及操作臂3无线连接。其中，激光雷达选用16线激光雷达，摄像头2通过云台5安装在移动平台4上。

本发明提供的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，与现有技术相比，具有结构紧凑、机械化程度高、工作效率高的优点，通过移动平台上的16线激光雷达进行扫描，从而确定目标车辆型号信息和位置距离信息，通过控制器远程控制移动平台边缘的六足行走装置进行协调配合调姿运动，实现自主移动、多腿足协调工作，实现六足机器人在车辆底盘下方进行全方位的位置和姿态调节，自动规划路径进入车辆底部，并到达规划的预定作业区域；利用摄像头对车辆底盘下方进行摄像，方便观察周围环境，并通过操作臂完成维修操作。本发明能够实现远程控制，能够灵活方便地在底盘下方狭小空间进行维修操作，代替人工完成重型车辆底盘的维修。

作为一种优选结构，如图1、3、4所示，所述六足行走装置包括六个设置于移动平台4四周的爬行部件，所述爬行部件包括大腿6和小腿7，所述小腿7的末端设有弧形足8；所述大腿6的两端通过连杆机构分别与小腿7及摆动架9转动相连，所述大腿6与小腿7通过铰轴20转动相连，所述大腿6与摆动架9通过水平摆轴转动相连，所述大腿6固连在由髋关节机构10驱动的水平摆轴上，所述小腿7由膝关节机构11通过连杆机构驱动；所述摆动架9与移动平台4转动相连，所述摆动架9与移动平台4通过由摆动机构12驱动的垂直转轴转动相连；所述转轴、摆轴及铰轴处均设有扭矩传感器；所述扭矩传感器与控制器无线连接，用于检测各关节的输出扭矩。通过六个摆动机构驱动六组爬行部件绕移动平台边缘的六个垂直转轴实现绕Z轴的转动，通过髋关节机构驱动大腿绕摆轴实现绕x轴的摆动，通过膝关节机构实现小腿绕铰轴实现相对大腿的屈伸。

在本发明的一个具体实施例中，如图2-4所示，所述连杆机构设置于大腿6内，所述连杆机构包括膝关节驱动杆13、第一摆杆14、第一连杆15、第二连杆16、第三摆杆17和第四摆杆18，所述大腿7根部水平设有由膝关节机构11驱动的驱动轴19，用于驱动膝关节驱动杆13；所述膝关节驱动杆13与第一摆杆14呈锐角固定于驱动轴19上，所述膝关节驱动杆13的另一端通过第一连杆15与第三摆杆17相连，所述第一摆杆14的另一端通过第二连杆16与第四摆杆18相连，所述第三摆杆17和第四摆杆18的另一端均与小腿7的根部固连、且绕铰轴20转动；所述膝关节驱动杆13平行且等于第三摆杆17的长度，所述第一摆杆14平行且等于第四摆杆18的长度，所述第一连杆15平行且等于第二连杆16的长度；所述第四摆杆18设置于第三摆杆17与小腿7之间，所述第三摆杆17与小腿7呈钝角设置。膝关节机构通过上述连杆机构驱动小腿绕铰轴转动，进而实现小腿相对大腿的屈伸动作。

在本发明的一个具体实施例中，如图3、4所示，所述爬行部件包括四个三自由度爬行腿21和两个四自由度爬行腿22，两个四自由度爬行腿22对称设置于移动平台4边缘，四个三自由度爬行腿21两两对称设置于移动平台4边缘；所述三自由度爬行腿21的小腿末端设有球铰磁力座23，所述球铰磁力座23靠近弧形足设置；所述四自由度爬行腿22的小腿末端与其弧形足通过翻转机构24转动相连，所述四自由度爬行腿22的弧形足连接部设有用于吸附螺栓的吸盘25。其中，三自由度爬行腿及四自由度爬行腿均具有绕Z轴转动的自由度，及绕摆轴及铰轴转动的两个X轴自由度。另外，末端吸盘安装于摆臂的末端，摆臂与小腿侧面转动相连，摆臂可由翻转机构的电机通过皮带传动驱动，使得末端吸盘可以拥有0°-170°的翻转角，从而使四自由度爬行腿相对三自由度爬行腿增加了一个自由度。

在本发明的一个具体实施例中，所述球铰磁力座23包括球铰平台和电磁盘，所述球铰平台设置于三自由度爬行腿的小腿与其末端弧形足交界处的下表面，所述电磁盘设置于球铰平台的表面；所述吸盘25设置于四自由度爬行腿22的小腿与其末端弧形足交界处的上方。其中，电磁盘用于吸附车辆底盘中的盖板，能提供10Kg的吸力，能够吸附底盘盖板，实现对底盘盖板的托举，完成盖板的拆卸及对准安装动作。

进一步，三自由度爬行腿21的末端弧形足8设计为圆盘状；四自由度爬行腿22的末端弧形足8设计为半圆状。当六足机器人沿着规划路径前行时，周围空间较大时，六个爬行部件可沿任何方向移动，当路径较窄时，六个爬行部件的状态进行改变，四个三自由度爬行腿分两组转至移动平台的前后两侧，两个四自由度爬行腿分别设置于前后两组三自由度爬行腿的中间。如此布局方便在维修过程中将四自由度爬行腿的小腿翻至移动平台的上方，利用其末端的吸盘对拆卸下来的螺栓进行吸附并放置于移动平台上的螺栓放置架内，半圆状的弧形足可避免对吸盘的动作造成干扰。同时，可将前后两组三自由度爬行腿的冗余小腿翻至移动平台上方，方便吸附底盘盖板，完成底盘盖板的拆卸、托举、对准安装等复杂动作。

进一步优化上述技术方案，所述摆动机构12、髋关节机构10、膝关节机构11及翻转机构24均包括电机和谐波减速器，所述电机的输出端与谐波减速器相连，所述谐波减速器的输出端均与扭矩传感器相连，能够检测各关节的输出扭矩。电机通过谐波减速器来驱动各关节动作。摆动电机实现腿部机构绕Z轴的转动，髋关节电机驱动大腿转动，膝关节电机通过连杆机构驱动小腿转动。

本发明采用六足式设计，具备以下优点：

一是复杂的作业环境：能够满足野外崎岖非铺装路面下的使用要求。

六足机器人具备较好的复杂地形适应能力，能够跨越30°斜坡、壕沟、砾石路、草地等复杂地形。腿式行走通过足尖离散点的运动方式，适应复杂地形，进行规划路线的移动；

二是狭小的工作空间：车辆底盘较低且需要满足不同高度底盘维护保养工作。

六足机器人的身体具备空间六自由度运动能力，具备站立状态调整身体位姿的功能，在面向复杂环境作业任务时可以灵活调节自身形态和高度，以适应不同高度、结构复杂的车辆底盘；

三是复杂的作业情况：能够完成车辆底盘上多个螺栓的定位、旋拧、放置以及底盘盖板的拆卸、托举、对准安装等复杂动作，需要多个爬行部件作为机械臂与移动平台协调配合才能完成。

六足机器人与轮式、履带式或者四足式机器人相比，具备障碍容错行走能力，在系统部分关节或部分腿受损的情况下，依旧能够完成一定的行走、作业任务；冗余的腿足可以向上翻折，构成多自由度机械臂辅助移动平台和操作臂完成复杂的作业动作。

六足机器人采用昆虫式结构设计，六个爬行部件周向分布，使得其拥有各项同性。其中四个三自由度爬行腿具有三个自由度：一个绕垂直于地面轴（z轴）的转动，两个绕垂直于铅锤面的轴（x轴）的转动。另两个四自由度爬行腿在此基础上多一个绕垂直于铅锤面的轴（x轴）的转动。六足机器人在六个爬行部件的协助下能实现移动平台在空间六自由度的任意运动，因此比传统的轮式和履带式移动平台拥有更多的作业空间和更多的作业类型。

在本发明的一个优选实施例中，如图5、6所示，所述操作臂3包括升降台31、腕关节组件32和机械手33，所述升降台31通过升降机构设置于移动平台4上，所述腕关节组件32与升降台31相连，所述机械手33设置于腕关节组件32的末端。其中，所述升降机构包括升降电机26、丝杠（图中未画出）和多个升降套筒27，多个套筒27依次套装，底部套筒固定于移动平台4上，顶部套筒通过螺母与丝杠相连，所述升降电机26设置于套筒一侧的移动平台4上，用于驱动丝杠旋转。该实施例中采用两级套筒套装，通过升降电机驱动套筒顶部的腕关节组件32和机械手33同时升降，能够满足不同高度底盘维修需求。其中，升降电机采用平行折返式布置，可以大大减小操作臂的高度。

进一步优化上述技术方案，如图5、6所示，顶部套筒27的顶部设有环形电磁铁28，用于吸附固定在车辆底盘盖板上，实现移动平台的固定；所述升降台31的垂直设有用于安装腕关节组件的安装板19，所述升降台31与安装板29呈L形布置，所述升降台31设有与套筒配合的通孔，所述安装板29设置于套筒的外部，腕关节组件通过螺栓定位、安装在安装板上。

在本发明的一个具体实施例中，如图5、6所示，所述腕关节组件32包括驱动电机30、减速器34和摆动板35，所述减速器34固定于安装板29的垂直部上，所述驱动电机30的输出端与减速器34相连，所述摆动板35为U形，所述减速器34的输出端与摆动板35的两个开放端转动相连，所述机械手33固定于摆动板35的封闭端外表面。

该操作臂拥有一个Z向移动自由度（升降台提供的上下移动）、一个绕Y轴的转动（腕关节组件提供的转动）和一个绕X轴的转动（末端机械手提供的转动）。其中，升降台可沿Z向移动，腕关节组件绕Y轴旋转自由度范围为90°，使得末端机械手可以在不同位姿下正常工作。末端机械手用于车辆底盘上螺钉拆装。图5表示升降台收起，机械手处于水平方向时的状态；图6表示升降台上升，腕关节组件向上翻转90°、机械手呈直立时（作业姿态）的状态。

在本发明的一个具体实施例中，如图5、6、7所示，所述机械手33包括六维力传感器36、驱动电机30、减速器34和可拆卸的维修工装，所述驱动电机30的输出端与减速器34相连，所述减速器34通过六维力传感器36固定于摆动板35上，所述减速器34的输出端通过卡接结构与维修工装相连，所述维修工装包括用于拆装车辆底盘上螺栓的六角套筒37、用于对车辆油箱放油的放油工装44或用于清洁车辆底盘的清洁工装；所述卡接结构包括用于与维修工装端部连接孔相匹配的多棱柱轴体38，所述多棱柱轴体38与减速器的输出端同轴固定，所述多棱柱轴体38的侧壁上嵌装定位卡珠39，所述维修工装的端部连接孔内设有与定位卡珠39配合的卡槽。其中，维修工装可以根据不同作业类型进行不同规格工具的人工手动快速更换；维修工装的人工快速更换、安装是通过减速器输出轴上的定位卡珠实现的。图7中多棱柱轴体为四棱柱，维修工装的端部连接孔为方形槽口，在快速更换维修工装时，只需要拔下被更换的维修工装，再套上需要使用的维修工装即可。

如图7所示，六角套筒37的末端设有能够与待拆装螺栓相匹配的六角孔；放油工装44为中空管体，管体的一端连接孔与多棱柱轴体38相连、另一端孔口与油箱出油口对接，且管体的侧壁连通放油管40。例如：通过人工手动将六角套筒从输出轴上拔下后，再将放油工装人工套入输出轴的四棱柱上，即可完成维修工装的人工快速更换。而驱动电机和减速器通过蜗轮蜗杆输出运动和力矩，能够满足不同类型车辆、不同规格螺栓的拆卸和拧紧需求。

如图5、6所示，所述维修工装的四周设有辅助相机41和深度相机42，用于观测车辆底盘上的维修位置，所述辅助相机41和深度相机42均设置于减速器的外表面。在维修工装对准过程中，深度相机先采集目标形状信息、位置信息和距离信息，用于判断作业类型，如螺栓旋拧作业或者放油作业，并初步确定对准操作输入。两个辅助相机用于辅助工装零件和目标作业对象的对准检测。最终对准接近时，六维力传感器会检测维修工装和目标作业对象连接接触产生的力和力矩，用于判断和调整维修工装位姿，确保维修工装能够准确对入目标作业对象。同时六维力传感器用于作业过程中力和力矩的实时监测，用于判断作业情况。

整个末端维修工装通过六维力传感器安装到腕关节组件的摆动板上，为适应高低底盘不同螺栓、螺母等不同规格的连接件，末端维修工装包括不同规格的多套零件，如六角套筒等。

为了方便收纳整理拆卸下来的螺栓，如图1、8所示，所述移动平台4的上表面设有螺栓放置架43，避免拆卸下来的螺栓到处滚动，不方便后期安装。

本发明的工作过程如下：

当六足机器人移动至目标车辆前面时，通过16线激光雷达进行扫描，从而确定目标车辆型号信息和位置距离信息。六足机器人根据获得的车辆型号信息和位置距离信息，自动规划路径，移动至进入车辆底部前的预定位置，并转变形态（如图8所示），进入车辆底部作业状态。

六足机器人转变形态后，会提醒操作人员进行相应的维修工装的安装，待维修工装安装好之后，机器人按照规划好的行进路线进入车辆底部，并到达规划的预定作业区域。

在预定工作区域，机器人的腕部关节组件翻转90°（垂直作业），深度相机扫描车辆底盘信息，获取作业目标对象信息，如螺栓位置信息和距离信息等。根据深度相机获得的信息，进行机器人机身X轴向和Y轴向的位置调整，使得维修工装对准目标作业对象，例如使六角套筒对准螺栓。

具体作业流程为：

1.六足机器人的移动平台抬起，将维修工装与作业目标对象的距离缩短至90mm（操作臂Z向行程）内，根据不同作业类型，该距离大小不一。

2.在上述过程中，同时根据深度相机和辅助相机采集的信息实时进行维修工装的位姿调整。

3.之后操作臂的升降台升起，将维修工装靠近目标作业对象，然后根据维修工装组件上的六维力传感器采集的力和力矩信息再次调整维修工装的位姿，确保维修工装对入目标作业对象。如六角套筒对入螺栓，若两者存在角度偏差则末端维修工装的驱动电机工作，驱动六角套筒转动来矫正角度偏差，从而实现六角套筒套入螺栓头的作业。

4.随后开始对螺栓进行旋拧，旋拧过程中升降台同步自适应降低自身的高度，最终实现螺栓拧出。

螺栓拆卸后，操作臂的升降台高度降低至最低点，同时六足机器人机身高度也降低至原高度，使得机身和车辆底部之间的空间增加至最大值，方便后续操作。这时，一个四自由度爬行腿的小腿翻转上来，小腿上的末端吸盘翻转出来，并将末端吸盘移动至六角套筒中螺栓的正上方。然后吸盘通过电磁铁的磁力将螺栓从六角套筒中取出，并移动至螺栓架上进行放置。

在完成一次车辆底盘作业后，六足机器人需要从车辆底盘中移动出来，再进行人工手动更换工装零件，进行下一个车辆底盘作业。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：包括控制器及用于承载激光雷达、摄像头和操作臂的移动平台，所述移动平台的边缘设有六足行走装置，所述控制器与激光雷达、摄像头及操作臂无线连接；所述六足行走装置包括六个设置于移动平台四周的爬行部件，所述爬行部件包括大腿和小腿，所述小腿的末端设有弧形足；所述大腿的两端通过连杆机构分别与小腿及摆动架转动相连，所述大腿与小腿通过铰轴转动相连，所述大腿与摆动架通过水平摆轴转动相连，所述大腿固连在由髋关节机构驱动的水平摆轴上，所述小腿由膝关节机构通过连杆机构驱动；所述摆动架与移动平台转动相连，所述摆动架与移动平台通过由摆动机构驱动的垂直转轴转动相连；所述转轴、摆轴及铰轴处均设有扭矩传感器；所述扭矩传感器与控制器无线连接；所述连杆机构设置于大腿内，所述连杆机构包括膝关节驱动杆、第一摆杆、第一连杆、第二连杆、第三摆杆和第四摆杆，所述大腿根部水平设有由膝关节机构驱动的驱动轴，用于驱动膝关节驱动杆；所述膝关节驱动杆与第一摆杆呈锐角固定于驱动轴上，所述膝关节驱动杆的另一端通过第一连杆与第三摆杆相连，所述第一摆杆的另一端通过第二连杆与第四摆杆相连，所述第三摆杆和第四摆杆的另一端均与小腿的根部固连、且绕铰轴转动；所述膝关节驱动杆与第三摆杆平行且长度相等，所述第一摆杆与第四摆杆平行且长度相等，所述第一连杆与第二连杆平行且长度相等；所述第四摆杆设置于第三摆杆与小腿之间，所述第三摆杆与小腿呈钝角设置。

2.根据权利要求1所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述爬行部件包括四个三自由度爬行腿和两个四自由度爬行腿，两个四自由度爬行腿对称设置于移动平台边缘，四个三自由度爬行腿两两对称设置于移动平台边缘；所述三自由度爬行腿的小腿末端设有球铰磁力座，所述球铰磁力座靠近弧形足设置；所述四自由度爬行腿的小腿末端与其弧形足通过翻转机构转动相连，所述四自由度爬行腿的弧形足连接部设有用于吸附螺栓的吸盘。

3.根据权利要求1或2所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述操作臂包括升降台、腕关节组件和机械手，所述升降台通过升降机构设置于移动平台上，所述腕关节组件与升降台相连，所述机械手设置于腕关节组件的末端。

4.根据权利要求3所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述升降机构包括升降电机、丝杠和多个升降套筒，多个套筒依次套装，底部套筒固定于移动平台上，顶部套筒通过螺母与丝杠相连，所述升降电机设置于套筒一侧的移动平台上，用于驱动丝杠旋转。

5.根据权利要求4所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：顶部套筒的顶部设有环形电磁铁，用于吸附固定在车辆底盘盖板上；所述升降台的侧面垂直设有用于安装腕关节组件的安装板，所述升降台与安装板呈L形布置，所述升降台设有与套筒配合的通孔，所述安装板设置于套筒的外部。

6.根据权利要求3所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述腕关节组件包括驱动电机、减速器和摆动板，所述减速器固定于安装板的垂直部上，所述驱动电机的输出端与减速器相连，所述摆动板为U形，所述减速器的输出端与摆动板的两个开放端转动相连，所述机械手固定于摆动板的封闭端外表面。

7.根据权利要求6所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述机械手包括六维力传感器、驱动电机、减速器和可拆卸的维修工装，所述驱动电机的输出端与减速器相连，所述减速器通过六维力传感器固定于摆动板上，所述减速器的输出端通过卡接结构与维修工装相连，所述维修工装包括用于拆装车辆底盘上螺栓的六角套筒、用于对车辆油箱放油的放油工装或用于清洁车辆底盘的清洁工装；所述卡接结构包括用于与维修工装端部连接孔相匹配的多棱柱轴体，所述多棱柱轴体与减速器的输出端同轴固定，所述多棱柱轴体的侧壁上嵌装定位卡珠，所述维修工装的端部连接孔内设有与定位卡珠配合的卡槽。

8.根据权利要求7所述的用于重型车辆底盘维修的六足机器人，其特征在于：所述维修工装的四周设有辅助相机和深度相机，用于观测车辆底盘上的维修位置。

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