CN112584982A - 用于交通工具表面处理的机器人系统 - Google Patents

Abstract

机器人表面处理系统，包括：全向交通工具底座；桅杆，从交通工具底座延伸；臂部，从桅杆延伸并相对于桅杆是可移动的；腕部，连接到臂部的远端，以及表面处理系统，通过桅杆、臂部和腕部的内部从底座延伸到腕部。

Description

用于交通工具表面处理的机器人系统

背景技术

航空器的表面处理不仅在制造期间是一项重要任务，而且也是航空器维修的一项重要任务。各种表面处理可包括对在基材或衬底上分层的有机/无机材料进行去除/剥离，对材料和衬底进行检查以能够得出材料或衬底的实际规格、修理和/或校正材料或衬底的规格，以及在一层或多层中对材料或衬底进行喷涂、印刷或粘合覆盖以符合某些规格。航空器的外部涂料必须处于足够良好的状态，以使航空器能够在操作期间最优且安全地执行。涂料的小划痕或脱落部分会影响航空器的性能。因此，需要定期地完全去除外部涂料并应用新涂料。然而，由于航空器必须承受的条件，因而航空器外表面上使用的涂料不易去除。这种涂料通常是通过人工施加能溶解涂料的化学溶液来去除。航空器机身的复杂结构也使得手动应用成为最安全的选择，以确保航空器在去除或重新喷涂期间不会损坏。

发明内容

根据本发明的第一方面，机器人表面处理系统包括：全向交通工具底座；桅杆(mast)，从交通工具底座延伸；臂部(arm)，从桅杆延伸且相对于桅杆是可移动的；腕部(wrist)，连接到臂部的远端；以及表面处理系统，通过桅杆、臂部和腕部的内部从底座延伸到腕部。

这种系统可允许在大型和/或复杂结构上提供过去必须手动完成的表面处理。使用桅杆、臂部、腕部和全向交通工具底座允许至少部分地在系统内传送和保持与表面处理相关的各种元件，以传送到各种表面进行处理。

根据实施例，机器人表面处理系统用于利用激光束进行表面处理，并且表面处理系统包括：激光通道，延伸通过桅杆、臂部和腕部的内部；以及对准激光束的多个偏转系统，用于传送通过激光通道的所有部分。这种系统可精确且安全地将激光从交通工具底座传送到腕部以进行表面处理。

根据实施例，多个偏转系统中的每个包括能够移动和/或倾斜的反射镜。反射镜可帮助引导激光，并且尽管存在许多弯曲或转弯以及机器人系统组件之间的相对运动，能够移动或倾斜反射镜可确保精确的激光定位。

根据实施例，该系统还包括控制系统，以对准激光束与多个偏转系统和激光通道中的每个。可选地，控制系统包括：摄像机，与多个偏转系统中的每个相关联，摄像机配置为检测激光束在偏转系统上的定位，并发送关于激光束在偏转系统上的定位的信号；以及控制器，接收信号并根据偏转系统上的期望位置来调整激光束的路径。进一步可选地，控制器通过调整多个偏转系统中的另一个以根据期望位置调整激光束的路径，从而根据期望位置偏转激光束。这种系统可在整个操作中精确地对准，以确保即使系统移动激光束也能正确地定位，从而进行安全且精确的表面处理。该系统还可用于预对准检查，以确保在接通激光之前偏转系统被正确地对准。

根据实施例，该系统还包括延伸通过桅杆、臂部和腕部的内部的排放通道。可选地，排放通道包括多个叶片。进一步可选地，排放通道通过桅杆、臂部和腕部的至少一部分以至少部分地包围激光通道。排放通道可允许将产生的所有流出物抽吸和传送回交通工具底座，以进行中和和/或处置。叶片可帮助在引导各种系统部件之间排出的气体，特别是当存在急转弯时(例如，在桅杆和臂部之间)。至少部分包围激光通道的排放通道可帮助确保所有气体都被抽吸，并帮助冷却包围激光器的区域。

根据实施例，臂部能够相对于桅杆旋转、平移和上下移动。这样可允许到达困难的表面，例如，航空器的所有各种表面。

根据实施例，桅杆和/或臂部是可延伸的。这可通过延伸运动系统、伸缩系统等实现。能够延伸桅杆和/或臂部可帮助系统到达更远的表面，而无需移动和重新对准。这样可节省总体操作的时间。

根据实施例，腕部允许至少三个自由度的运动。在一些系统中，腕部可具有四个或更多个自由度的运动。这种腕部允许对表面处理的出口进行精确定位。

根据实施例，全向交通工具底座包括：转向架，具有多个麦克纳姆(Mecanum)轮和/或一个或多个轨道；以及柔性悬挂系统，将转向架连接到交通工具底座。具有麦克纳姆(Mecanum)轮和/或轨道的转向架允许在任何方向上移动。将转向架连接到交通工具底座的柔性悬挂系统，允许在不平坦或粗糙表面上方平稳移动。另外，柔性悬挂系统可在移动与停放之间提供轻松的过渡，以及确保系统在任何地形中被稳定且均匀地支承。可选地，全向交通工具底座，包括：多个转向架，具有多个多向轮和/或轨道；以及柔性悬挂系统，将每个转向架连接到交通工具底座。使用多个转向架可允许支承大型系统。

根据实施例，所述系统还包括至少一个千斤顶，以支承系统并防止其在操作期间移动。可选地，至少一个千斤顶连接到底座，并且在停放模式中，柔性悬架系统降低底座和千斤顶以支承机器人系统。

根据另一方面，该系统可用于印刷、喷涂、光纤激光应用和/或检查。系统的内部空间可用于管道、电缆、管线、纤维或特定表面处理所需的任何其它组件。

根据另一方面，对大型交通工具提供表面处理的方法包括：通过移动支承机器人表面处理系统的全向交通工具底座，将系统移动到期望位置；将机器人表面处理系统置于停放模式；移动可移动的臂部和/或腕部，以将腕部的输出点引导到将要开始表面处理的大型交通工具的表面；将表面处理可控地引导到大型交通工具的表面处，表面处理从交通工具底座、通过桅杆、通过臂部和腕部、通过输出进行传送。

这种方法可对大型交通工具或大型和/或具有复杂几何形状的其它结构精确且可控制地提供表面处理。能够将底座移动到位和停放为操作提供了稳定的基础。移动臂部和/或腕部允许引导在各种表面处的处理而无需移动底座。

根据实施例，表面处理是激光处理，并且将表面处理可控地引导到大型交通工具的表面的步骤包括：使用多个偏转系统引导激光从底座通过桅杆、臂部和肩部；将来自处理的流出物通过腕部、臂部和桅杆抽吸到底座。通过桅杆、臂部和腕部传送激光(或其它表面处理)和流出物保护了表面处理和传送中使用的组件的质量，以及保持了表面处理和流出物的安全性和处理。

根据实施例，该方法还包括在操作之前和操作期间检查并调整激光对准。这可确保激光精确地定位，以被安全且精确地引导通过系统。

根据实施例，该方法还包括自动定位机器人表面处理系统，以及基于检测的交通工具的定位和定向来移动臂部和/或腕部。这种系统允许对大型或复杂结构进行表面处理，同时确保该系统不会接触或损坏结构，这在处理诸如航空器的敏感表面时尤其重要。

附图说明

图1a示出了用于交通工具表面处理的机器人系统的透视图。

图1b示出了处于驱动模式的机器人系统底座和转向架的一部分的透视图。

图1c示出了图1b的透视图，其中，降低基座以在停放模式下操作。

图2a示出了通过图1的机器人系统的激光路径的视图。

图2b至图2e显示了图2a的特写部分。

图3a示出了从顶侧观察的偏转系统的透视图。

图3b示出了从底侧观察的图3a的偏转系统的透视图。

图4a示出了图1的机器人系统的臂部的透视图。

图4b示出了图4a的臂部的剖视图。

图5a示出了图1的桅杆的透视图。

图5b示出了图5a的桅杆的剖视图。

具体实施方式

图1示出了用于交通工具的表面处理的机器人系统10的透视图。尽管系统10被示出并描述为使用高功率激光通过扫描激光穿过航空器12的表面来烧蚀涂层的涂料去除系统，但是应理解，系统10可用于提供许多不同的表面处理，诸如喷涂、打磨、直接印刷、施加或去除其它涂层或表面处理、清洗、刮擦、表面扫描或检修。另外，系统10可与其它交通工具或结构一起使用，诸如直升机、船、卡车、汽车、水下交通工具、航空器；或者涉及大面积和/或复杂定位以到达所有表面的任何交通工具或结构。

系统10是具有连接到全向转向架16的移动底座14的独立式表面处理系统。底座使用四个转向架16，通过使用与每个转向架16相关联的两组麦克纳姆(Mecanum)轮和柔性悬架系统，转向架16可在任何方向上移动，以允许进行平稳行驶和稳定停车的操作。转向架的细节可以在于2018年6月21日提交的题为“Omnidirectional movement system(全向运动系统)”的美国专利申请中找到，其内容通过引用并入本文。尽管移动底座14显示为具有Mecanum轮，但是一些移动底座可改为使用一个或多个轨道来进行运动和支承。

任何需要的公用设施(诸如电力、冷却水和天然气)都可经由系绳提供，该系绳可连接到底座14上的脐联接器34。在一些情况下，将仅需要一些公用设施，甚至不需要这些公用设施(例如，由底座上的电池提供电力)，使得系统10在各种位置上灵活地进行操作，且易于操纵而无需大量电线或连接。

移动底座14能够通过相对紧凑且稳定的方式适应各种航空器和机库的变化，使得其能够向上驱动到航空器12、“停放”自身并为操作提供稳定的底座。全向转向架16和柔性悬架系统使移动底座14能够均匀地分配系统10的大载荷，同时还能够平稳地导航不平坦或具有障碍物的区域。转向架16的柔性悬架系统允许底座14处于驱动模式(参见图1b)，其中，将底座和千斤顶38升高到地平面之上(具有清除障碍物的充足空间)，然后允许将千斤顶38(并且可能是整个底座14)下降，使得系统10的重量置于用于停放模式的千斤顶38上(参见图1c)，而转向架16上的轮子在操作期间几乎不承载系统10的重量。这确保了底座的稳定，以在操作期间支承臂部(arm)20和腕部(wrist)22的运动，从而最小化损坏处理表面的风险。

系统10还包括底座14上的与特定表面处理相关的多个其它组件，在该系统中，包括激光发生器24、激光功率单元26、控制系统机柜28、气体保持器30、过滤单元32、脐联接器34、热交换器35、扫描仪36、液压系统37和千斤顶38。除了底座14上所示的组件之外或代替底座14上所示的组件，其它系统可包括由底座支承的其它组件。这些组件可包括，例如，流出物过滤器、电池、涂料和/或涂料管线等。

表面处理从底座14通过桅杆(mast)18、肩部(shoulder)19、臂部20和腕部22传送，在这种情况下，桅杆18、肩部19、臂部20和腕部22一起提供了使激光束能够从底座14传送到航空器12表面上的任何期望点的结构。尽管桅杆18可通过底座14的运动或旋转而旋转，桅杆18和臂部20是可延伸的并能够旋转(例如，通过线性齿轮21和旋转齿轮17)。肩部19允许臂部20相对于桅杆18旋转和平移。在一些实施方式中，臂部20可以是伸缩臂部而非平移臂部。臂部20还能够通过线性齿轮21在桅杆18的长度方向上上下移动。腕部22提供更多的柔性轴，例如，以提供系统10到达和处理航空器12的所有表面的能力。所示的运动系统可取决于桅杆18、肩部19、臂部20和腕部22的配置、处理表面和/或其它要求而改变。

激光通过桅杆18、臂部20和腕部22的中空部分从底座14传送到腕部22，并且由一系列具有反射镜控制和对准系统的反射镜引导，以确保准确的激光束定位，如关于图2a至图3b的详细描述。系统10还包括用于通过桅杆18、臂部20和腕部22的内部去除流出物的排气系统；以及用于相对于航空器12对所有系统10组件进行定位和定向的系统。

机器人系统10的控制可以是自动的或手动的。通常，在操作开始时，选择航空器12(或其它结构)的类型。定位系统(在于2018年6月21日提交的美国专利申请中有详细描述，其内容通过引用并入本文)用于确定航空器12的位置和方向。这通常涉及在航空器上的已知位置处悬挂多个目标，并且使用扫描仪36将目标定位与已知的航空器尺寸和配置进行映射，使得机器人系统能够准确地定位腕部22的输出23，以将激光引导到航空器12的任何表面而不接触该表面。由于航空器12的大尺寸和复杂几何形状，以及任何接触对航空器12表面损坏的易感性，这是很重要的。

一旦定位已知，机器人系统即可移动到期望的起始位置。转向架16可将底座驱动到第一位置(例如，航空器12的前部附近，以及已知臂部20和腕部22可延伸的长度的情况下输出23能够到达最前面的位置)。然后，底座14可置于停放模式(参见图1c)，其中，转向架16柔性悬挂系统将底座14和千斤顶38下降，使得底座14至少主要由千斤顶38(而非轮子)支承。然后可开始操作。臂部20和腕部22位于起始位置处。检查激光对准，然后可接通高功率激光束。机器人系统臂部20和腕部22的运动可遵循预编程的路径，以确保所有表面被充分处理，以及需要时可使用一个以上路径。还可调节激光使得仅除去某些层。光学传感器(或其它传感器装置)可用于确保激光避开障碍(例如，窗口)。

即使航空器12的表面区域巨大且复杂，激光也可以极快速地扫描(例如，每秒200次)以确保有效的表面处理。另外，可使用摄像机或其它传感器来确保激光有效地去除期望层。这可以例如通过使用每次扫描拍摄一次或多次的照片进行颜色和外观分析来完成。基于该感测和分析，激光功率、以及机器人运动和速度可连续地更新。

在激光操作期间，流出物去除系统也工作以去除产生的气体。流出物去除通道(参见图3b、图4b)具有从底座14(例如，通过底座14上的过滤系统)产生的负压，使得流出物通过腕部、臂部和桅杆被抽吸到底座14，其中，流出物可被清洁(例如，通过过滤单元32中的过滤器)并正确地处理(例如，在过滤器中清洁之后将清洁的气体排放)。所提供的抽吸必须达到将激光去除点的废气和微小污染与废气一起带入流出物去除通道中的程度。输出23可具有特定结构(诸如完全包围激光通道输出的流出物通道输入)，以促使所有废气被完全抽吸。然后，这种结构可以过渡到图4a所示的臂部的通道(通常也是形成腕部22的通道)中。过滤单元32还可提供额外的空气或其它壳体以进行流出物的冷却。流出物通道可包括在不同位置处的叶片，以帮助气体在正确的方向上移动，特别是在围绕紧密的角移动时(诸如从臂部20到桅杆18的竖直移动)。

当机器人系统10已去除臂部20和腕部22的范围内的所有涂层时，系统10可相对于航空器12移动到第二位置，使得其可到达未处理的表面。相同的过程用于移动、停放，然后进行操作。当航空器的整个表面已经被处理时，机器人系统10可移动到不同的位置进行存储或开始新的操作。

如在背景技术中提到的，过去的用于在航空器上去除涂料的表面处理系统通常涉及手动施加溶剂。机器人系统10提供了用于表面处理的有效方法，该方法能够处理航空器复杂的表面几何形状，同时最小化航空器的损坏风险和所需的手工劳动。使用高功率激光可高效且有效地去除涂层，并且底座14、桅杆18、肩部19、臂部20和腕部22的运动系统使得激光能够到达期望的位置，而无需手动干预。尽管所有的运动和转向到达不同的表面，激光对准系统也通过使用可移动的反射镜确保了激光保持正确地对准，从而即使在使用高功率激光束时也确保了系统的安全。移动底座14允许容易和灵活地运动到期望位置，以适应许多不同的航空器和机库(或其它处理位置)的变化。

图2a示出了通过机器人系统10的激光路径的视图。图2b至图2e示出了激光路径的特写部分。

激光路径由偏转系统40引导，偏转系统40位于激光需要偏转的每一点处，以遵循从激光源到航空器12上的期望表面处理点的期望路径。在系统10中，激光束由底座14上的八个偏转系统40(在图2b至图2c中示出)偏转，以在期望位置(在激光通道的中心)处进入桅杆18。激光沿桅杆竖直向上偏转到肩部19，然后激光水平偏转以进入臂部20，然后偏转朝向腕部22延伸(如图2d所示)。在腕部22处，激光由两个不同的偏转系统偏转，然后由腕部22的输出23处的一个或多个反射镜41朝向航空器12的表面(或其它期望表面)反射。

图3a示出了从顶侧观察的偏转系统40的透视图，而图3b示出了从底侧观察的偏转系统40的透视图。偏转系统40包括框架42、运动系统44(具有电动机46和传动系48)、反射镜50和摄像机52。反射镜50包括凹痕54、入口56和出口58。

反射镜50表面通常是铝或铜，尽管其它合适的材料也可使用。入口56和出口58用于冷却剂(例如，水或气体)的循环，以确保在偏转激光束时反射镜50在操作期间不会过热。凹痕54可以是任何设定的图案，并且用于偏转激光束的小部分，使得摄像机52a、摄像机52b能够检测到激光束照射反射镜表面以及光束在反射镜50表面上的位置。反射镜50还可包括安全系统，例如，如果检测到激光束接近反射镜50的边缘，该安全系统可发送用于自动切断激光的信号。这可包括，例如监测在反射镜50的边缘或角落上的热负荷的一个或多个安全传感器。

反射镜50通过运动系统44连接到框架42，运动系统44能够相对于框架42移动或倾斜反射镜50。该运动可通过一个或多个电动机46、传动系48和其它组件(例如，连接器、支架、齿轮)在一个或多个方向上进行，这些组件连接在框架42与反射镜50之间以可控地移动或倾斜反射镜50。反射镜50能够使用两个电动机46和两个传动系48在两个方向上倾斜，尽管其它偏转系统40可包括更多或更少的运动或倾斜选项。这种运动由于2018年6月21日提交的题为“使用图案反射镜的激光束定位方法(Laser beam positioning method using apatterned mirror)”的美国专利申请中详述的对准系统来控制，其内容通过引用并入本文。取决于偏转系统40位于图2a所示的激光路径内的位置，运动和控制可变化。例如，直接位于激光源之后的第一偏转系统40通常可涉及极小的运动，尽管位于腕部22中的偏转系统40可能能够在更大的范围(或多个范围)内移动或倾斜，以适应该位置中的所有不同运动。

摄像机52a、摄像机52b通常是红外摄像机或能够检测反射镜50上的激光和反射镜50上的激光位置的其它类型的检测器。摄像机52a、摄像机52b在上部连接到框架42，允许充足的距离以在反射镜50上进行正确地检测，并提供相对于反射镜50的稳定保持位置。可使用一个摄像机52a检测仅用于对准的低功率光束，并且可使用一个摄像机52b来检测主激光束或高功率激光束。其它实施方式可具有更多或更少的摄像机，例如，仅用于光束检测的附加摄像机(例如，出于安全确保光束尚未中断否则会受损伤)，同时第一摄像机用于凹痕检测。出于冗余和安全的理由，还可使用额外的摄像机，以在主摄像机发生故障的情况下具有备份摄像机。反射镜50上的凹痕54配置并布置为仅将光束的小部分朝向摄像机偏转，例如，光束总功率的0.001％。这种小偏转也可确保朝向摄像机52a、摄像机52b偏转的激光能量不会达到损坏摄像机52a、摄像机52b的水平。在一些实施方式中，摄像机52a、摄像机52b可具有屏障以进一步确保偏转的激光不会损坏摄像机及其工作能力。尽管描述了摄像机52a、摄像机52b，但是可使用能检测激光束和反射镜上的位置的另一类型的检测器，例如，其它类型的合适的光检测器。

取决于机器人系统10的具体配置，框架42可连接到底座14、桅杆18、肩部19、臂部20和腕部22内的各种部件。连接必须使得框架保持稳定，并配置为使得激光束进入框架42的一侧，由反射镜50偏转，然后从框架42的另一侧离开，通常朝向随后的偏转系统40、反射镜或处理表面。另外，偏转系统40的数量和结构可取决于系统10的尺寸和需求而变化。

反射镜50相对于框架42的运动或倾斜确保激光束偏转到下一期望反射镜(或其它系统或表面)，而不管相关部件的任何运动(例如，臂部20相对于桅杆20的倾斜或平移)。由于用于表面处理并由反射镜偏转的激光束通常是极强的(例如，20kW)，因而确保激光束仅被正确地引导到期望避免对机器人系统10或其它附近系统的组件造成损坏的地方是很重要。框架42、摄像机52a、摄像机52b、反射镜图案54、运动系统44以及控制和对准系统确保可检测激光束在反射镜50上的定位，并且定位信息用于移动或倾斜先前和/或随后的反射镜50，使得激光束实现与系统中的一个或多个反射镜50的正确对准。

图4a示出了机器人系统10的臂部20的局部透视图，并且图4b示出了臂部20的横截面视图。臂部20包括激光通道60，流出物通道62a、62b、62c，密封件64a、密封件64b，以及转动叶片66。臂部20通常是由具有足够强度和刚度的材料制成(例如，钢)的刚性臂部，以延伸所期望的长度(例如，15米)，并在一端处可控地支承腕部22的重量。

激光通道60位于臂部20一侧上的中央，并且密封件64a延伸臂部20的至少大部分长度，并且用作桅杆18与臂部20之间的连接，以允许激光束从桅杆18通过到臂部20。激光通道60必须具有足够的横截面积，使得该光束在距任何一侧的一定距离(例如，25mm)处通过，并且通常具有从底座14上的压力系统提供的正压。密封件64a(和密封件64b)以及用于激光束通过密封件(船或滑架)的通道区域在于2018年6月21日提交的题为…的美国申请中进行了详细描述，其内容通过引用并入本文。密封件64a、密封件64b通常是加压密封件，其允许臂部20运动，同时允许激光束通过并防止灰尘、湿气或其它污染物进入激光通道60。

流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c通常在一个或多个点处通过臂部20流体地连接，以允许流出物在通道62a、通道62b、通道62c之间传播，并因此通过密封件64b(其位于通道62b中)离开臂部20。通道62b具有在臂部20的至少大部分长度上延伸的密封件64b，以连接臂部20的流出物通道与桅杆18的流出物通道(参见图5a和图5b)。密封件64b通常具有与密封件64a具有相同的配置。流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c还可在一些或所有周界上包括隔热物以辅助温度调节。由于排出气体的高温，流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c的温度可高达100℃，但在臂部20的外侧处必须降低到40℃。可使用隔热物、其它气体循环和/或其它冷却装置来帮助确保达到适当的冷却温度。

激光通道60和流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c的尺寸和形状仅用于示例目的，并且可在其它系统中进行不同的配置。通道60的尺寸必须设为容纳围绕激光束的足够的间隙，并且流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c必须配置为使其能够传送流出物并实现所需的冷却。将流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c布置为至少部分地围绕激光通道60，也可帮助冷却激光通道60。转动叶片66可插入到流出物或其它气体(例如，冷却气体)必须转向的任何点处。这里，在流出物通道62a、流出物通道62b、流出物通道62c中示出了多个转动叶片；然而这些在不同系统的配置和放置中是可改变的，例如，位于腕部22、桅杆18中和/或底座14上。

图5a示出了桅杆18的第一侧68的透视图，并且图5b示出了第一侧68的剖视图。全桅杆20包括第二侧(参见图2，第二侧69)，第二侧是第一侧68的镜面形式并可在图1中看到。臂部20在桅杆18的侧面之间上下移动(例如，通过线性齿轮21和/或通过旋转齿轮17旋转)。桅杆18的第一侧68包括激光通道70、外通道72、密封件74和底座76。第二侧将被配置为相同或至少相似，仅仅是通道70将用于流出物而非激光70。

激光通道70的尺寸足以允许激光传播穿过中心点，并与侧面具有足够的间隙，类似于所述的关于臂部20的激光通道60。外通道72可用于对激光器/流出物通道周围进行冷却，例如，通过插入隔热材料而对激光器/流出物通道周围进行冷却。外通道72也可用于容纳配重，该配重可连接到臂部20并有助于最小化臂部20相对于桅杆18上下移动所需的能量。

底座76连接到机器人系统的底座14，以将桅杆18稳定地支承底座14上(并因此支承臂部20和腕部22)。桅杆18通过第一侧68和第二侧69，为臂部20和腕部22提供坚固且稳定的支承，以及为处理航空器12或具有复杂表面几何形状的其它大型物体的各种表面所需的所有运动。

总之，机器人系统10提供了一种紧凑且有效的装置，以对航空器或可能具有复杂且变化的表面几何形状的其它大型物体执行表面处理。尽管处理较大航空器所需的尺寸和重量较大，底座14以稳定的方式支承桅杆18、肩部19、臂部20和腕部22，以允许运动和稳固的支承操作。具有柔性悬架系统的全向转向架16为系统10提供了在地面和任何小障碍物上的平稳传送，同时为驱动模式或停放模式保持了稳定的基础。使用具有柔性悬挂系统的多个转向架16甚至允许在斜坡或其它非平坦表面上停放以进行操作。允许臂部20和腕部22各自运动的运动系统允许在不移动底座14的情况下对大面积进行表面处理。激光对准系统(具有桅杆18、臂部20和腕部22的配置以进行激光传送)和机器人系统10定位和定向系统确保机器人系统10和激光正确地对准和定位以进行操作，并避免接触不期望的区域(可能导致损坏)。附加的传感器和其它安全系统确保激光机器人系统10安全地执行，尽管其尺寸大、使用高功率激光器并朝向物体表面和围绕物体表面运动。在底座上容纳许多支承系统的能力意味着机器人系统10通常可自支承，特别是当从一个位置移动到另一个位置时，去除相关的电线以及在连接到电源或其它电线时进行移动带来的复杂性。当处于停放模式时，则可连接电源或其它连接(如果存在)，以使机器人系统10的运动不受连接的阻碍。

机器人系统10和特定组件的尺寸和配置是出于示例的目的，并且在不同的机器人系统中可改变。取决于表面处理和机器人系统10将要处理的航空器或其它交通工具或系统，该尺寸、运动系统和相对尺寸也可改变。

虽然已参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物代替其元件。另外，在不背离本发明的实质范围的情况下，可对本发明的教导进行许多修改以适应特定的情况或材料。因此，本发明不限于所公开的特定实施方式，而且本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (21)

1.机器人表面处理系统，包括：

全向交通工具底座；

桅杆，从所述交通工具底座延伸；

臂部，从所述桅杆延伸且相对于所述桅杆能够移动；

腕部，连接到所述臂部的远端；以及

表面处理系统，通过所述桅杆、所述臂部和所述腕部的内部从所述交通工具底座延伸到所述腕部。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机器人表面处理系统用于利用激光束进行表面处理，以及所述表面处理系统包括：

激光通道，延伸通过所述桅杆、所述臂部和所述腕部的内部；以及

多个偏转系统，对准所述激光束，用于传送通过所述激光通道的所有部分。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个偏转系统中的每个包括能够移动和/或倾斜的反射镜。

4.根据权利要求2所述的系统，还包括：

控制系统，对准所述激光束与所述多个偏转系统和所述激光通道中的每个。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制系统包括：

摄像机，与所述多个偏转系统中的每个相关联，所述摄像机配置为检测所述激光束在所述偏转系统上的定位，并发送关于所述激光束在所述偏转系统上的定位的信号；以及

控制器，接收所述信号，并根据所述偏转系统上的期望位置来调整所述激光束的路径。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器通过调整所述多个偏转系统中的另一个以根据期望位置偏转所述激光束，从而根据所述期望位置来调整所述激光束的路径。

7.根据权利要求2所述的系统，还包括延伸通过所述桅杆、所述臂部和所述腕部的内部的排放通道。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述排放通道包括多个叶片。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述排放通道通过所述桅杆、所述臂部和所述腕部的至少一部分至少部分地包围所述激光通道。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述臂部能够相对于所述桅杆旋转、平移和上下移动。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述桅杆和/或所述臂部能够延伸。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腕部允许至少三个自由度的运动。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述全向交通工具底座包括：

转向架，具有多个麦克纳姆轮；以及

柔性悬挂系统，将所述转向架连接到所述交通工具底座。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述全向交通工具底座包括：

多个转向架，具有多个多方向轮；以及

柔性悬挂系统，将每个转向架连接到所述交通工具底座。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括：

至少一个千斤顶，以支承所述系统并防止操作期间移动。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个千斤顶连接到所述交通工具底座，以及在停放模式下，所述柔性悬挂系统降低所述交通工具底座和所述千斤顶以支承所述机器人表面处理系统。

17.使用根据权利要求1所述的系统以进行印刷、喷涂、光纤激光应用和/或检查。

18.提供在大型交通工具上进行表面处理的方法，所述方法包括：

通过移动支承机器人表面处理系统的全向交通工具底座，将所述系统移动到期望位置；

将所述机器人表面处理系统置于停放模式；

移动能移动的臂部和/或腕部，以将所述腕部的输出点引导到将要开始所述表面处理的所述大型交通工具的表面；

将所述表面处理可控地引导到所述大型交通工具的表面处，所述表面处理从所述交通工具底座通过桅杆、通过所述臂部和所述腕部、通过所述输出进行传送。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述表面处理是激光处理，以及将所述表面处理可控地引导到所述大型交通工具的表面处的步骤包括：

使用多个偏转系统引导所述激光从所述交通工具底座通过所述桅杆、所述臂部和肩部；以及

将来自所述处理的流出物通过所述腕部、所述臂部和所述桅杆抽吸到所述交通工具底座。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

在操作之前和操作期间检查并调整激光对准。

21.根据权利要求16所述的方法，还包括：

自动地定位机器人表面处理系统，以及基于检测的所述交通工具的定位和定向来移动臂部和/或腕部。

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