CN111469000B - 管道打磨机器人机械机构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道打磨机器人机械结构，用于打磨管道。机械结构包括机架部件、管道装卡装置、运动系统、打磨组件；运动系统带动打磨组件沿三个维度自由运动，分别是沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道轴线圆周运动、朝待打磨管道径向来回运动，打磨组件上装配的高速旋转电机驱动砂轮片可充分打磨待打磨管道的待打磨区域。本发明还公开该机械结构的工作方法，运动系统可沿管路轴线方向、待打磨管道圆周方向、待打磨管道径向三个维度自由运动，打磨组件安装在运动系统上，在运动系统的带动下，打磨组件可沿上述三个维度自由运动，并在打磨组件上高速旋转的砂轮片的作用下打磨待打磨管道的待打磨区域。三个维度的打磨，灵活性好，打磨精度高。

Description

管道打磨机器人机械机构及其工作方法

技术领域

本发明涉及机器人，尤其涉及一种打磨管道或圆柱体外表面的机器人，该管道或圆柱体安装在工作现场，管道不需要拆卸；主要用于石油化工、火力发电厂、锅炉房等场所涉及的不可拆卸或不方便拆卸的工业压力管道定期检测前的打磨工作。

技术背景

根据《压力管道安全与监察规定》，工业上压力管道必须进行定期检测。石油化工、火力发电厂、锅炉等场所均有大量的压力管道。仅五大发电公司下属火电厂就有270多家，每年每家火电厂都有大量管道需要清理打磨。目前市面上人工打磨管道占绝大多数，但打磨工作环境艰苦、恶劣。工人要站在高脚手架上，持续打磨工作。疲劳、噪音、振动和灰尘都会对工人身体造成伤害，且在对压力管道进行打磨时，一旦发生事故，极易造成人员伤亡。而且有些管道距离墙体较近，手工打磨不方便，容易出现打磨不充分甚至打磨不到等不利情况。

目前，运用较成熟的抛光打磨机并不能打磨安装在工作现场不可拆卸的管道。此外目前有一些管外行走机器人研究的报道或专利但这些机器人绝大多数用于管道质量检测其机械结构特点并不适用于管道打磨的工况。而专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人很少有报道或专利。

随着生活水平的提高，人们更注重安全和健康问题。为此，提出一种不仅安装方便而且专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人，实现机器代人以减少压力管道打磨工作对工人造成的身心伤害，提高打磨工作的安全系数和工作效率。

发明内容

本发明的目的是为满足施工现场不可拆卸管道或圆柱体定期检查前的外表面打磨需要，发明了一种专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人及其工作方法，该机器人可沿管路轴线方向、绕待打磨管道圆周方向、朝待打磨管道径向方向三个维度，采用丝杠组和齿轮啮合，实现打磨组件精确打磨管道上的待打磨区域。

本发明提供了一种管道打磨机器人机械机构，机械机构由机架部件、管道装卡装置、运动系统、打磨组件组成；所述机架部件为整个机构的基础，连接所述管道装卡装置、所述运动系统、所述打磨组件形成机器人的机械机构整体；所述管道装卡装置有两件分别固定在所述机架部件的上下两端，所述管道装卡装置卡住待打磨管道，从而将所述机架部件固定在待打磨管道的待打磨区域；所述运动系统可带动所述打磨组件沿三个维度自由运动，分别是沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道轴线圆周运动、朝待打磨管道径向来回运动；所述打磨组件安装在所述运动系统上，在所述运动系统的带动下，所述打磨组件上装配的高速旋转电机驱动砂轮片高速旋转可充分打磨待打磨管道的待打磨区域。

进一步地，所述机架部件由固定板、主轴、转轴、销组成；共有四件所述固定板，其中两件为上组件，另外两件为下组件，每组里面的两件的固定板一端都与一根所述转轴铰接，形成转动副，并且两组铰接于同一根所述转轴，每组的两件所述固定板各自的另一端分别通过销连接，每组各自通过上述连接形成封闭层，共有上下两层；两层中间除铰接所述转轴外还连接了所述主轴，共同支撑上述两层的固定板，且每组的两件所述固定板各对应至少连接一根所述主轴，所述主轴至少两根；两层所述固定板被所述主轴和转轴撑开，中间预留一固定区域安装运动系统和打磨组件，所述固定区域对应许可打磨区域；所述机架部件作为整个机构的基础可绕所述转轴将整个所述机架部件整体刨分为可绕转轴自由转动的两大部分，当两部分同时向内闭合后可用销将其连接为一封闭整体。

进一步地，所述运动系统由外伸电机安装板、带座轴承、丝杆电机、丝杠、连接块、连接杆、主轴联轴器、直线运动轴承、圆弧导轨，半圆齿圈、滑块体、滑轮、圆周运动电机、小齿轮、直线导轨、直线滑块、小丝杠、打磨组件安装板、立板、滑块体上板等组成；所述外伸电机安装板共有两件，分别固定在所述机架部件上；所述丝杆电机安装在所述外伸电机安装板；所述丝杠上的丝杆的一端连接所述丝杆电机，丝杠上的丝杆的另一端与所述带座轴承连接；所述带座轴承固定在所述外伸电机安装板；所述丝杠上的螺母与所述连接块固定；所述连接杆共有两根，所述两根连接杆的一端均连接所述连接块，所述两根连接杆的另一端分别设置所述主轴联轴器并通过所述主轴联轴器套接两根主轴；所述主轴联轴器共有两件，每件所述主轴联轴器两头各连接一件所述直线运动轴承；连接在所述主轴联轴器两端的两件所述直线运动轴承，一件镶嵌于所述连接杆与所述主轴之间，另一件镶嵌于所述圆弧导轨与所述主轴之间；所述半圆齿圈固定在所述圆弧导轨上；所述圆周运动电机安装在所述滑块体外；所述小齿轮安装在所述圆周运动电机上；所述小齿轮位于所述滑块体内；所述滑轮共有四件，均安装于所述滑块体内壁；所述滑轮安装后所述滑轮组之间留有一道空间，正好用于将所述滑块体及其连接件卡入所述圆弧导轨；所述圆弧导轨内外弧面均开有弧槽，所述滑轮的轮子恰好卡入其中；所述滑块体上板固定在所述滑块体上方；所述直线导轨沿所述半圆齿圈径向安装于所述滑块体上板上方；所述立板共有两件，分别固定在所述滑块体上板上方的前后两侧；所述立板与所述直线导轨垂直分布；所述打磨组件安装板固定在所述立板上面；所述小丝杠固定在两所述立板中间，平行于所述直线导轨，所述小丝杠的丝杆两端分别固定在所述两件立板上，所述小丝杠上的螺母固定在所述打磨组件安装板上；所述直线滑块固定在所述打磨组件安装板下面，所述直线滑块与所述直线导轨配合形成移动副。

进一步地，所述运动系统由外伸电机安装板、带座轴承、丝杆电机、丝杠、连接块、连接杆、主轴联轴器、直线运动轴承、圆弧导轨，半圆齿圈、滑块体、滑轮、圆周运动电机、小齿轮、直线导轨、直线滑块、小丝杠、打磨组件安装板、立板、滑块体上板等组成；所述外伸电机安装板共有两件，分别固定在所述机架部件上；所述丝杆电机安装在所述外伸电机安装板；所述丝杆电机的输出轴为所述丝杠的丝杆，所述丝杆与所述带座轴承连接；所述带座轴承固定在所述外伸电机安装板；所述丝杠上的螺母与所述连接块固定；所述连接杆共有两件，所述两根连接杆的一端均连接所述连接块，所述两根连接杆的另一端分别设置所述主轴联轴器并通过所述主轴联轴器套接两根主轴；所述主轴联轴器共有两件，每件所述主轴联轴器两头各连接一件所述直线运动轴承；连接在所述主轴联轴器两端的两件所述直线运动轴承，一件镶嵌于所述连接杆与所述主轴之间，另一件镶嵌于所述圆弧导轨与所述主轴之间；所述半圆齿圈固定在所述圆弧导轨上；所述圆周运动电机安装在所述滑块体外；所述小齿轮安装在所述圆周运动电机上；所述小齿轮位于所述滑块体内；所述滑轮共有四件，均安装于所述滑块体内壁；所述滑轮安装后所述滑轮组之间留有一道空间，正好用于将所述滑块体及其连接件卡入所述圆弧导轨；所述圆弧导轨内外弧面均开有弧槽，所述滑轮的轮子恰好卡入其中；所述滑块体上板固定在所述滑块体上方；所述直线导轨沿所述半圆齿圈径向安装于所述滑块体上板上方；所述立板共有两件，分别固定在所述滑块体上板上方的前后两侧；所述立板与所述直线导轨垂直分布；所述打磨组件安装板固定在所述立板上面；所述小丝杠固定在两所述立板中间，平行于所述直线导轨，所述小丝杠的丝杆两端分别固定在所述两件立板上，所述小丝杠上的螺母固定在所述打磨组件安装板上；所述直线滑块固定在所述打磨组件安装板下面，所述直线滑块与所述直线导轨配合形成移动副。

进一步地，所述打磨组件由打磨电机固定板、打磨电机、砂轮片、电机联轴器、上压板、下压板、夹头连接杆组成；所述打磨电机被所述打磨电机固定板固定在所述打磨组件安装板上；所述打磨电机输出轴连接所述电机联轴器；所述电机联轴器另一端连接所述夹头连接杆；所述砂轮片位于所述上压板和所述下压板中间，所述下压板、砂轮片、上压板依次固定在所夹头连接杆上。

进一步地，所述管道装卡装置共有两整体，分别固定安装于所述机架部件的上下两端；所述管道装卡装置装卡待打磨管道可将所述机架部件固定在待打磨管道的待打磨区域；所述机架部件绕所述转轴刨分时亦会驱动所述管道装卡装置刨分。

一种管道打磨机器人机械机构的工作方法，包括了以下两大步骤：

步骤一：管道打磨机器人安装固定：

管道打磨机器人机械机构整体可刨分为两大部分，两部分均可绕所述转轴自由转动；

第一步：管道打磨机器人机械机构整体沿转轴刨分为两大整体；

第二步：两大整体贴近待打磨管道的待打磨区域，且该区域位于所述打磨组件允许的打磨区域；被刨分的两个整体绕所述转轴旋转闭合，销插入两固定板相对应的非铰接端，旋转运动被锁死；

第三步：所述管道装卡装置工作，将整个机器人卡在待打磨管道的待打磨区域外；

步骤二：打磨组件在运动系统带动下完成打磨工作；

第一步：启动打磨，运动系统将恢复初始至自定义的初始位置；

第二步：手动旋转所述小丝杠，将所述打磨组件朝待打磨区域进给，所述砂轮片接触并挤压至一定程度后启动所述打磨电机、圆周运动电机、丝杆电机工作；

第三步：所述打磨组件在所述圆轴旋转电机的间接驱动下，所述打磨组件上高速旋转的所述砂轮片沿待打磨管道的圆周方向打磨待打磨区域，圆周打磨一定范围后，所述打磨组件在所述丝杆电机的间接驱动下沿管路方向运动一个小于所述砂轮片直径的距离；

第四步：再在所述圆周运动电机的间接驱动下所述打磨组件上高速旋转的所述砂轮片沿待打磨管道的圆周方向上朝与上一步相反的打磨方向打磨待打磨区域，圆周打磨一定范围后，所述打磨组件在所述丝杆电机的间接驱动下沿管路方向运动一个小于所述砂轮片直径的距离；

第五步：重复进行第四步直至完成待打磨区域的打磨工作，一次打磨完成；

第六步：沿上述路径逆向进行二次打磨直至回到打磨初始位置，打磨完全。

本发明创造具有以下有益技术效果：

管道打磨机器人刨分式安装，可保证机器人在待打磨管道不做拆卸的情况下进行安装，且安装方便，符合实际管道打磨工作的特点与需求。机器人抱合后形成闭环，机械结构紧凑，适合在狭小空间中进行打磨工作和适合管道打磨工作时震荡剧烈、冲击大等恶劣工况。运动系统利用丝杠和齿轮系组合，一方面打磨精度高，另一方面带动打磨组件可沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道圆周运动和朝待打磨管道径向进给与退刀三个维度的运动，打磨灵活。管道打磨机器人实现机器代人减少压力管道打磨工作对工人造成的身心伤害，提高打磨工作的安全系数和工作效率。

附图说明

图1是本发明的整体机械结构示意图；

图2是本发明的机架部件示意图；

图3是本发明的运动系统示意图；

图4是本发明运动系统上的滑块体及其连接件示意图；

图5是本发明运动系统上的滑块体及其连接件的部分示意图；

图6是本发明的打磨组件示意图；

图7是本发明的沿管路轴线方向运动的全部机械结构示意图；

图8是本发明的沿待打磨管道圆周方向运动的全部机械结构示意图；

图9是本发明的沿待打磨管道径向运动的全部机械结构示意图；

图10是本发明砂轮片一次打磨管道砂轮片中心的轨迹示意图。

其中：1.待打磨管道 2.机架部件 3.管道装卡装置 4.运动系统 5.打磨组件 6.固定板 7.主轴 8.转轴 9.销 10.外伸电机安装板 11.带座轴承 12.丝杆电机 13.丝杠14.连接块 15.连接杆 16.主轴联轴器 17.直线运动轴承 18.圆弧导轨 19.滑块体 20.圆周运动电机 21.打磨组件安装板 22.立板 24.小丝杠 25.直线导轨 26.直线滑块 27.滑块体上板 28.半圆齿圈 29.小齿轮 30.滑轮 31.打磨电机 32.打磨电机固定板 33.电机联轴器 34.夹头连接杆 35.下压板 36.砂轮片 37.上压板

具体实施方式

下面结合图1对本发明的机械机构进行说明。

如图1所示，本发明的机械机构主要由机架部件2、管道装卡装置3、运动系统4和打磨组件5组成。机架部件2是整个机械机构的基础，安装好机器人后，机架部件2呈封闭环状并包围住待打磨管道1。管道装卡装置3共有两件分别固定在机架部件2的上下两端，起到将机器人固定在待打磨管道1上的作用。运动系统4在各电机驱动下，通过丝杠13和齿轮系配合带动打磨组件5在待打磨管道1外运动，并且该运动有三个维度，分别为沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道1圆周运动、朝待打磨管道1径向进给和退刀，一方面打磨精度高，另一方面打磨灵活性好。打磨组件5是打磨管道的直接作用组件，在运动系统4的辅助下打磨待打磨管道1的待打磨区域。

下面结合图2、图3、图4、图5和图6对本发明的机械机构进行详细说明。

图2为本发明的机架部件2。所述机架部件2由固定板6、主轴7、转轴8、销9等组成；机架部件2共有四件固定板6，固定板6呈半环状，其中两件为上组件，另外两件为下组件，如图2两件固定板6的各一端被一根转轴8铰接形成转动副，各另一端被一件销9插入，使两件固定板6完全闭合形成呈环状封闭的一组，相同连接一模一样的另一组，且两组铰接同一根转轴8，两层可同时绕转轴8旋转，形成两个旋转体。两根主轴7连接两组固定板6，并且一根主轴7连接一个旋转体。转轴8和主轴7将两组固定板6撑开，支撑机器人的机械机构，两组固定板6之间预留一较大的空余区域用于安装运动系统4和打磨组件5，同样该区域也是打磨组件5允许的打磨区域。所述机架部件2作为整个机构的基础可绕所述转轴8将整个所述机架部件2整体刨分为可绕转轴8自由转动的两大部分，当两部分同时向内闭合后可用销9将其连接为一封闭整体。所述管道装卡装置3共有两整体，分别固定安装于所述机架部件2的上下两端；所述管道装卡装置3装卡待打磨管道1可将所述机架部件2固定在待打磨管道1的待打磨区域；所述机架部件2绕所述转轴8刨分时亦会驱动所述管道装卡装置3刨分。

图3为本发明的运动系统4，结合图4和图5详细说明运动系统4。所述运动系统4由外伸电机安装板10、带座轴承11、丝杆电机12、丝杠13、连接块14、连接杆15、主轴联轴器16、直线运动轴承17、圆弧导轨18，半圆齿圈28、滑块体19、滑轮30、圆周运动电机20、小齿轮29、直线导轨25、直线滑块26、小丝杠24、打磨组件安装板21、立板22、滑块体上板27等组成；外伸电机安装板10共有两件分别固定在机架部件2的两层固定板6上，下面的外伸电机安装板10安装有丝杆电机12，上面的外伸电机安装板10装有一个带座轴承11，所述丝杠13一端连接所述丝杆电机12或所述丝杆电机12的输出轴为所述丝杠13的丝杆，丝杠13上的丝杆或丝杆电机12自带的丝杆的另一端与所述带座轴承11连接，该丝杆电机12作为驱动打磨组件5沿管路轴线方向来回运动的动力来源。不论带座轴承11连接丝杆电机12上的丝杆还是连接丝杠13上的丝杆，均能降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。丝杆电机12上的丝杆套有螺母组成丝杠13。螺母固定在连接块14下方，丝杆电机12的旋转运动在丝杠13作用下转为直线运动并通过螺母传递到连接块14。所述连接杆15共有两件，所述两根连接杆15的一端均连接所述连接块14，所述两根连接杆15的另一端分别设置所述主轴联轴器16并通过所述主轴联轴器16套接两根主轴7；所述主轴联轴器16共有两件，每件所述主轴联轴器16两头各连接一件所述直线运动轴承17；连接在所述主轴联轴器16两端的两件所述直线运动轴承17，一件镶嵌于所述连接杆15与所述主轴7之间，另一件镶嵌于所述圆弧导轨18与所述主轴7之间，通过直线运动轴承17套在主轴7上，直线运动轴承17在主轴7上形成移动副，约束自由度，另一方面降低移动过程中的摩擦系数。圆弧导轨18两端各开有一个孔用于安装直线运动轴承17，此直线运动轴承17与连接杆15套有的直线运动轴承17作用一致并且两者通过一件主轴联轴器16连接。如图3，共有两套连接组合来连接连接块14和圆弧导轨18并且连接方法一致，即上述连接方法。圆弧导轨18中心线为半圆弧，安装后圆弧导轨18与待打磨管道1同心。圆弧导轨18的弧形内外壁均开有一定深度的弧形槽，所述滑轮30的轮子恰好卡入其中，是滑轮30滑动的路径，起到导轨的作用。半圆齿圈28安装在圆弧导轨18上表面，且与圆弧导轨18同心。如图4，为可沿弧形滑轨和半圆齿圈28做圆周运动的一个整体，如图5为该整体的一部分。如图5，圆周运动电机20安装在滑块体19下方，小齿轮29连接圆周运动电机20置于滑块体19内部。圆周运动电机20驱动小齿轮29转动，小齿轮29与半圆齿圈28啮合，半圆齿圈28固定在圆弧导轨18上且与圆弧导轨18相对静止，从而小齿轮29在圆周运动电机20驱动下带动图5所示整体绕半圆齿圈28和圆弧导轨18做圆周运动。所述滑轮30共有四件，四件滑轮30按图5所示排列固定在滑块体19内壁，所述滑轮30安装后所述滑轮30组之间留有一道空间，如图5所示，正好用于将所述滑块体19及其连接件卡入所述圆弧导轨18，圆弧导轨18填充该空间，四件滑轮30镶嵌在圆弧导轨18的两道弧槽上，并在圆弧槽上滑行。滑块体上板27固定在滑块体19上方，封闭滑块体19，保证图4所示整体不从弧形导轨上掉落。如图4，所述立板22共有两件，两件立板22分别固定在滑块体上板27上方的前后两侧，所述立板22与所述直线导轨25垂直分布；所述打磨组件安装板21固定在所述立板22上面；所述小丝杠24固定在两所述立板22中间，平行于所述直线导轨25，所述直线导轨25沿所述半圆齿圈28径向安装于所述滑块体上板27上方；小丝杠24的螺母与打磨组件安装板21固定，打磨组件安装板21下表面与直线滑块26固定，直线滑块26安装在直线导轨25上，从而在小丝杠24驱动下打磨组件安装板21可沿着直线导轨25方向滑动。

图6为本发明的打磨组件5。所述打磨组件5由打磨电机固定板32、打磨电机31、砂轮片36、电机联轴器33、上压板37、下压板35、夹头连接杆34等组成；一对打磨电机固定板32将打磨电机31如图6安装在打磨组件安装板21上。电机联轴器33连接打磨电机31输出轴和夹头连接杆34。上压板37和下压板35如图6紧紧地将砂轮片36固定在夹头连接杆34上。所述下压板35、砂轮片36、上压板37依次固定在所夹头连接杆34上，砂轮片36打磨管道产出的震荡可通过夹头连接杆34传到电机联轴器33进行缓冲，提高打磨安全系数和机器使用寿命。打磨电机31输出扭矩带动电机联轴器33转动，电机联轴器33带动夹头连接杆34转动，夹头连接杆34带着砂轮片36高速旋转，接触待打磨管道1后便可打磨管道。

为清楚表达本发明的机械机构运动情况，下面结合图2、图3、图7、图8和图9进行说明。

如图7所示，该整体为沿管路轴线方向运动的全部机械机构整体。该整体在图3所示丝杠13驱动下可沿着图2所示主轴7所决定的路径即沿管路方向上下运动。

如图8所示，该整体为沿待打磨管道1圆周方向运动的全部机械机构整体。该整体在图4所示小丝杠24驱动下可沿着图3所示弧形滑轨所决定的路径即绕待打磨管道1圆周方向来回运动。

如图9所示，该整体为沿待打磨管道1径向运动的全部机械机构整体。该整体在图3所示圆周运动电机20驱动下可沿着图4所示直线导轨25所决定的路径即朝待打磨管道1径向方向来回运动。

下面结合图10对本发明机械机构的工作方法进行说明。

如图10所示，带有箭头的直线为第一次打磨管道时砂轮片36中心的运动轨迹及其方向，本公开实施例的管道打磨机器人打磨工作需打磨两次，第二次沿第一次打磨路径原路返回。

下面结合图10，就本公开实施例详细介绍其具体工作方法：

实施例的管道打磨机器人机械机构其工作方法分为以下两大步骤：

步骤一：管道打磨机器人安装固定：

管道打磨机器人机械机构整体可刨分为两大整体，两大整体机械机构可绕转轴8自由转动；

第一步：管道打磨机器人机械机构整体沿转轴8刨分为两大部分；

第二步：两大整体贴近待打磨管道1的待打磨区域，且该打磨区域的左上角位于砂轮片36可打磨区域的左上角，即初始后砂轮片36中心在待打磨区域的左上角，被刨分的两个部分机械机构绕转轴8旋转闭合，销9插入两固定板6相对应的非铰接端，保证旋转运动被锁死；

第三步：启动上下两套管道装卡装置3工作，将整个机器人卡在待打磨管道1上，安装完成；

步骤二：打磨组件5在运动系统4带动下完成打磨工作；

第一步：启动打磨，运动系统4将恢复初始至自定义的初始位置；

第二步：手动旋转小丝杠24，打磨组件安装板21将打磨组件5朝待打磨区域进给，砂轮片36接触待打磨管道1并挤压电机联轴器33一定程度后启动打磨电机31、圆轴旋转电机、丝杆电机12开始工作；

第三步：在圆轴旋转电机的间接驱动下，打磨组件5上高速旋转的砂轮片36沿待打磨管道1圆周方向向左打磨待打磨区域，圆周打磨至待打磨区域最右端后，打磨组件5在丝杆电机12的间接驱动下沿管路方向朝下运动一个小于砂轮片36直径的距离；

第四步：再在圆周运动电机20的间接驱动下打磨组件5上高速旋转的砂轮片36沿待打磨管道1圆周方向向左打磨待打磨区域至待打磨区域的最左端后，打磨组件5在丝杆电机12的间接驱动下沿管路方向再次朝下运动一个小于砂轮片36直径的距离；

第五步：重复进行第三步和第四步直至打磨到待打磨区域的最右下端，一次打磨完成；

第六步：沿上述路径逆向进行二次打磨直至回到初始位置，打磨完全。

Claims (4)

1.一种管道打磨机器人机械机构，其特征在于：所述机械机构由机架部件(2)、管道装卡装置(3)、运动系统(4)、打磨组件(5)组成；所述机架部件(2)为整个机构的基础，连接所述管道装卡装置(3)、所述运动系统(4)、所述打磨组件(5)形成机器人的机械机构整体；所述管道装卡装置(3)有两件分别固定在所述机架部件(2)的上下两端，所述管道装卡装置(3)卡住待打磨管道(1)，从而将所述机架部件(2)固定在待打磨管道(1)的待打磨区域；所述运动系统(4)可带动所述打磨组件(5)沿三个维度自由运动，分别是沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道(1)轴线圆周运动、朝待打磨管道(1)径向来回运动；所述打磨组件(5)安装在所述运动系统(4)上，在所述运动系统(4)的带动下，所述打磨组件(5)上装配的高速旋转电机驱动砂轮片(36)高速旋转可充分打磨待打磨管道(1)的待打磨区域；所述机架部件(2)由固定板(6)、主轴(7)、转轴(8)、销(9)组成；共有四件所述固定板(6)，其中两件为上组件，另外两件为下组件，每组里面的两件的固定板(6)一端都与一根所述转轴(8)铰接，形成转动副，并且两组铰接于同一根所述转轴(8)，每组的两件所述固定板(6)各自的另一端分别通过销(9)连接，每组各自通过上述连接形成封闭层，共有上下两层；两层中间除铰接所述转轴(8)外还连接了所述主轴(7)，共同支撑上述两层的固定板(6)，且每组的两件所述固定板(6)各对应至少连接一根所述主轴(7)，所述主轴(7)至少两根；两层所述固定板(6)被所述主轴(7)和转轴(8)撑开，中间预留一固定区域安装运动系统(4)和打磨组件(5)，所述固定区域对应许可打磨区域；所述机架部件(2)作为整个机构的基础可绕所述转轴(8)将整个所述机架部件(2)整体刨分为可绕转轴(8)自由转动的两大部分，当两部分同时向内闭合后可用销(9)将其连接为一封闭整体；所述运动系统(4)由外伸电机安装板(10)、带座轴承(11)、丝杆电机(12)、丝杠(13)、连接块(14)、连接杆(15)、主轴联轴器(16)、直线运动轴承(17)、圆弧导轨(18)、半圆齿圈(28)、滑块体(19)、滑轮(30)、圆周运动电机(20)、小齿轮(29)、直线导轨(25)、直线滑块(26)、小丝杠(24)、打磨组件安装板(21)、立板(22)、滑块体上板(27)组成；所述外伸电机安装板(10)共有两件，分别固定在所述机架部件(2)上；所述丝杆电机(12)安装在所述外伸电机安装板(10)；所述丝杠(13)上的丝杆的一端连接所述丝杆电机(12)，丝杠(13)上的丝杆的另一端与所述带座轴承(11)连接；所述带座轴承(11)固定在所述外伸电机安装板(10)；所述丝杠(13)上的螺母与所述连接块(14)固定；所述连接杆(15)共有两根，所述两根连接杆(15)的一端均连接所述连接块(14)，所述两根连接杆(15)的另一端分别设置所述主轴联轴器(16)并通过所述主轴联轴器(16)套接两根主轴(7)；所述主轴联轴器(16)共有两件，每件所述主轴联轴器(16)两头各连接一件所述直线运动轴承(17)；连接在所述主轴联轴器(16)两端的两件所述直线运动轴承(17)，一件镶嵌于所述连接杆(15)与所述主轴(7)之间，另一件镶嵌于所述圆弧导轨(18)与所述主轴(7)之间；所述半圆齿圈(28)固定在所述圆弧导轨(18)上；所述圆周运动电机(20)安装在所述滑块体(19)外；所述小齿轮(29)安装在所述圆周运动电机(20)上；所述小齿轮(29)位于所述滑块体(19) 内；所述滑轮(30)共有四件，均安装于所述滑块体(19)内壁；所述滑轮(30)安装后所述滑轮(30)组之间留有一道空间，正好用于将所述滑块体(19)及其连接件卡入所述圆弧导轨(18)；所述圆弧导轨(18)内外弧面均开有弧槽，所述滑轮(30)的轮子恰好卡入其中；所述滑块体上板(27)固定在所述滑块体(19)上方；所述直线导轨(25)沿所述半圆齿圈(28)径向安装于所述滑块体上板(27)上方；所述立板(22)共有两件，分别固定在所述滑块体上板(27)上方的前后两侧；所述立板(22)与所述直线导轨(25)垂直分布；所述打磨组件安装板(21)固定在所述立板(22)上面；所述小丝杠(24)固定在两所述立板(22)中间，平行于所述直线导轨(25)，所述小丝杠(24)的丝杆两端分别固定在所述两件立板(22)上，所述小丝杠(24)上的螺母固定在所述打磨组件安装板(21)上；所述直线滑块(26)固定在所述打磨组件安装板(21)下面，所述直线滑块(26)与所述直线导轨(25)配合形成移动副。

2.根据权利要求1所述的管道打磨机器人机械机构，其特征在于：所述丝杆电机(12)的输出轴为所述丝杠(13)的丝杆，所述丝杆与所述带座轴承(11)连接。

3.根据权利要求1-2任一项所述的管道打磨机器人机械机构，其特征在于：所述打磨组件(5)由打磨电机固定板(32)、打磨电机(31)、砂轮片(36)、电机联轴器(33)、上压板(37)、下压板(35)、夹头连接杆(34)组成；所述打磨电机(31)被所述打磨电机固定板(32)固定在所述打磨组件安装板(21)上；所述打磨电机(31)输出轴连接所述电机联轴器(33)；所述电机联轴器(33)另一端连接所述夹头连接杆(34)；所述砂轮片(36)位于所述上压板(37)和所述下压板(35)中间，所述下压板(35)、砂轮片(36)、上压板(37)依次固定在所述夹头连接杆(34)上。

4.根据权利要求1所述的管道打磨机器人机械机构，其特征在于：所述管道装卡装置(3)共有两整体，分别固定安装于所述机架部件(2)的上下两端；所述管道装卡装置(3)装卡待打磨管道(1)可将所述机架部件(2)固定在待打磨管道(1)的待打磨区域；所述机架部件(2)绕所述转轴(8)刨分时亦会驱动所述管道装卡装置(3)刨分。

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