CN114872061A - 一种车载式柔性检测机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载式柔性检测机器人，其包括移动架和安装架，移动架上设置有电机驱动的麦克纳姆轮，移动架和安装架之间设置有升降组件，安装架上固定设置有角度调整组件，角度调整组件上固定设置有蛇形操作手的底座，底座远离角度调整组件的一端依次铰接有蛇形操作手的若干关节，关节沿周向均匀设置有若干驱动索。本发明中，蛇形操作手通过麦克纳姆轮实现前行、横移、斜行、旋转及其组合运动；蛇形操作手分别通过升降组件和角度调整组件来实现高度和角度调整；不同的驱动索的收缩程度可以不一致，蛇形操作手的自由度极大，并可通过光纤传像束对外界进行检测，有利于在狭小空间内弯曲并进行检测作业。

Description

一种车载式柔性检测机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种车载式柔性检测机器人。
背景技术
在狭窄环境下，对空间内某点进行检测时，常因空间受限而检测人员无法进入狭窄空间，导致检测无法实施；目前，为了对狭窄空间进行检测，常使用工业机器人代替人工完成，但是目前的工业机器人常需要人为摆放至空间内或者因自由度过少导致控制不便。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种超冗余度的车载式柔性检测机器人。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种车载式柔性检测机器人，其包括：
移动架，其上设置有通过电机驱动的麦克纳姆轮；
安装架，其与移动架之间设置有升降组件，其上固定设置有角度调整组件；
蛇形操作手，其包括固定设置在角度调整组件上的底座，底座远离角度调整组件的一端依次铰接有若干关节，关节沿周向均匀设置有若干柔性的驱动索；
集索器，其固定设置在安装架上，其设置有入口和与关节数量相同的出口，不同关节上的驱动索穿过相同的入口和不同的出口；
绞盘，其固定设置在移动架上，其上绕设驱动索；
光纤传像束，其设置在蛇形操作手远离角度调整组件的一端；
控制中心，其固定设置在移动架上，其与电机、升降组件、绞盘和光纤传像束电连接。
采用上述技术方案的有益效果为：蛇形操作手通过麦克纳姆轮实现前行、横移、斜行、旋转及其组合运动；蛇形操作手分别通过升降组件和角度调整组件来实现高度和角度调整；不同的驱动索的收缩程度可以不一致，蛇形操作手的自由度极大，并可通过光纤传像束对外界进行检测，有利于在狭小空间内弯曲并进行检测作业；
所有驱动索在集索器的入口进行归集，并且每个集索器的出口仅穿过同一关节上的驱动索，从而将同一关节上的驱动索归集为驱动索束，归集后的驱动索束分别绕设在不同的绞盘上，从而将关节分开控制，避免关节控制时相互干扰；
电机、升降组件和绞盘均通过控制中心控制，实现了无人化检测。
进一步地，关节包括若干相互铰接的葫芦形连接件，葫芦形连接件上沿周向均匀设置有若干穿线孔，驱动索设置在穿线孔中，驱动索的直径小于穿线孔的孔径；驱动索上套设有索套，底座与其相邻的穿线孔之间设置索套；驱动索的一端设置有圆形的挡圈，挡圈的直径大于穿线孔的孔径。
采用上述技术方案的有益效果为：在驱动索的作用下，葫芦形连接件与其相邻的葫芦形连接件能够发生相对的球面转动，从而使关节发生弯曲；且在拉伸驱动索时，挡圈作用于穿线孔，索套的两端抵住底座和其相邻的穿线孔，从而保证蛇形操作手能够沿指定方向弯曲。
进一步地，葫芦形连接件的两端分别设置有第一球型凸面和第一球型凹面，第一球型凸面与其相邻葫芦形连接件的第一球型凹面铰接，有利于葫芦形连接件与其相邻的葫芦形连接件发生相对的球面转动。
进一步地，底座的一端设置有第二球型凹面，第二球型凹面与其相邻的第一球型凸面铰接，有利于底座与其相邻的葫芦形连接件发生相对的球面转动。
进一步地，相邻关节之间设置有关节结，以提高蛇形操作手的连续性；关节结的两端分别设置有第二球型凸面和第三球型凹面，第二球型凸面与其相邻的第一球型凹面铰接，第三球型凹面与其相邻的第一球型凸面铰接，有利于关节与其相邻关节发生相对的球面转动；第二球型凸面与第三球型凹面之间设置有穿线通道，靠近第三球型凹面一端的关节上的驱动索穿过穿线通道，并从靠近第二球型凸面一端的关节内部穿过。
进一步地，葫芦形连接件、关节结和底座的中部均设置有通孔，有利于布设光纤传像束的延长线以及驱动索。
进一步地，光纤传像束上设置有防尘盖，防尘盖固定设置在其相邻的第一球型凹面上，避免放射性灰尘或油污进入蛇形操作手内部。
进一步地，光纤传像束上设置有若干照明灯，照明灯照亮黑暗的区域，使光纤传像束能够正常检测。
进一步地，升降组件包括通过液压缸驱动的剪叉式升降机，剪叉式升降机下端的一侧铰接在移动架上，剪叉式升降机下端的另一侧滑动设置在移动架上，剪叉式升降机上端的一侧铰接在安装架上，剪叉式升降机上端的另一侧滑动设置在安装架上，液压缸固定设置在移动架上；液压缸驱动剪叉式升降机，使剪叉式升降机的一侧向内或向外活动，从而实现上升和下降。
进一步地，角度调整组件包括固定设置在安装架上的角度调整盘，角度调整盘上固定设置有固定梁，固定梁上设置有安装座，安装座与固定梁之间设置有滚子轴承，安装座上可拆卸连接底座，固定梁的轴线与角度调整盘的轴线重合；角度调整盘沿周向设置有若干第一安装孔，安装座上设置有第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔中设置有圆柱销；转动安装座，将圆柱销插入第二安装孔和不同的第一安装孔，即可实现蛇形操作手的角度调整。
本发明的有益效果为：蛇形操作手采用索驱分级控制方式进行驱动，并且末端搭载光纤传像束来对外界进行检测，解决了在狭小空间内工作不便的问题，同时能够通过光纤传像束进行检测画面的传递；而升降组件和角度调整组件分别能够调整蛇形操作手的工作高度和工作角度，能够根据蛇形操作手的实际工作范围进行相应的调整；蛇形操作手可通过麦克纳姆轮实现全方位移动；即蛇形操作手通过升降组件、角度调整组件和麦克纳姆轮来实现狭小空间内的无人化检测。
附图说明
图1为车载式柔性检测机器人的左视图；
图2为车载式柔性检测机器人的俯视图；
图3为本方案中葫芦形连接件的结构示意图；
图4为本方案中关节结的结构示意图；
其中，1、麦克纳姆轮，2、电机，3、移动架，4、剪叉式升降机，5、安装架，6、底座，7、葫芦形连接件，701、第一球型凹面，702、第一球型凸面，8、穿线孔，9、驱动索，10、光纤传像束，11、防尘盖，12、关节，13、圆柱销，14、第一安装孔，15、角度调整盘，16、集索器，1601、出口，1602、入口，17、铅防护室，18、液压缸，19、绞盘，20、固定梁，21、安装座，22、挡圈，23、关节结，2301、第三球型凹面，2302、穿线通道，2303、第二球型凸面，24、索套。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1-2所示，本方案提供了一种车载式柔性检测机器人，其包括：
移动架3，其上设置有电机2驱动的麦克纳姆轮1，麦克纳姆轮1和电机2之间通过皮带或传动带连接；
安装架5，其与移动架3之间设置有升降组件，其上固定设置有角度调整组件；
蛇形操作手，其包括固定设置在角度调整组件上的底座6，底座6远离角度调整组件的一端依次铰接有两个关节12，分别为第一关节和第二关节，第一关节和第二关节均沿周向均匀设置有六条柔性的驱动索9；
集索器16，其固定设置在安装架5上，其设置有入口1602和与两个出口1601，第一关节和第二关节上的驱动索9穿过相同的入口1602，且第一关节和第二关节上的驱动索9分别穿过不同的出口1601；
两个绞盘19，其固定设置在移动架3上，其上分别绕设第一关节和第二关节上的驱动索9，从而实现对第一关节和第二关节的单独控制，并通过绞盘19来调整驱动索9的收缩程度；另外，两个绞盘19分别由两个步进电机驱动，且步进电机电连接有编码器；
光纤传像束10，其设置在蛇形操作手远离角度调整组件的一端；
控制中心，其固定设置在移动架3上，其与电机2、升降组件、绞盘19上的步进电机和光纤传像束10电连接；
另外，集索器16与绞盘19之间的驱动索9通过束带包裹。
蛇形操作手通过麦克纳姆轮1实现前行、横移、斜行、旋转及其组合运动；蛇形操作手分别通过升降组件和角度调整组件来实现高度和角度调整；不同的驱动索9的收缩程度可以不一致，蛇形操作手的自由度极大，并可通过光纤传像束10对外界进行检测，有利于在狭小空间内弯曲并进行检测作业；
所有驱动索9在集索器16的入口1602进行归集，并且每个集索器16的出口1601仅穿过同一关节上的驱动索9，从而将同一关节上的驱动索9归集为驱动索束，归集后的驱动索束分别绕设在不同的绞盘19上，从而将关节12分开控制，避免关节12控制时相互干扰；
电机2、升降组件和绞盘19均通过控制中心控制，实现了无人化检测，控制中心主要起到车辆控制、图像处理和信息收发的作用。
实施时，本方案优选关节12包括若干相互铰接的葫芦形连接件7，葫芦形连接件7的数量可根据需要增加或减少；葫芦形连接件7上沿周向均匀设置有六个穿线孔8，驱动索9设置在穿线孔8中，驱动索9的直径小于穿线孔8的孔径；驱动索9上套设有索套24，底座6与其相邻的穿线孔8之间设置索套24；驱动索9的一端设置有圆形的挡圈22，挡圈22的直径大于穿线孔8的孔径；在驱动索9的作用下，葫芦形连接件7与其相邻的葫芦形连接件7能够发生相对转动，从而使关节12发生弯曲；且在拉伸驱动索9时，挡圈22作用于穿线孔8，索套24的两端抵住底座6和其相邻的穿线孔8，从而保证蛇形操作手能够沿指定方向弯曲。
如图3所示，葫芦形连接件7的两端分别设置有第一球型凸面702和第一球型凹面701，第一球型凸面702与其相邻葫芦形连接件7的第一球型凹面701铰接，有利于葫芦形连接件7与其相邻的葫芦形连接件7发生相对的球面转动。
设计时，本方案优选底座6的一端设置有第二球型凹面，第二球型凹面与其相邻的第一球型凸面702铰接，有利于底座6与其相邻的葫芦形连接件7发生相对的球面转动。
实施时，本方案优选第一关节和第二关节之间设置有关节结23，以提高蛇形操作手的连续性；如图4所示，关节结23的两端分别设置有第二球型凸面2303和第三球型凹面2301，第二球型凸面2303与其相邻的第一球型凹面701铰接，第三球型凹面2301与其相邻的第一球型凸面702铰接，有利于第一关节与第二关节发生相对的球面转动；第二球型凸面2303与第三球型凹面2301之间设置有穿线通道2302，第二关节上的驱动索9穿过穿线通道2302，并从第一关节内部穿过。
在本发明的一个实施例中，葫芦形连接件7、关节结23和底座6的中部均设置有通孔，有利于布设照明灯的电线、光纤传像束10的延长线以及第二关节上的驱动索9。
设计时，本方案优选光纤传像束10上设置有防尘盖11，防尘盖11固定设置在其相邻的第一球型凹面701上，避免放射性灰尘或油污进入蛇形操作手内部。
实施时，本方案优选光纤传像束10上设置有若干照明灯，照明灯照亮黑暗的区域，使光纤传像束能够正常检测；其中，照明灯可采用LED灯。
实施时，本方案优选安装架5上设置有铅防护室17，使操作人员在较强辐射和信号干扰情况下能够与车辆本身进行无线通讯。
在本发明的一个实施例中，升降组件包括通过液压缸18驱动的剪叉式升降机4，剪叉式升降机4下端的一侧铰接在移动架3上，剪叉式升降机4下端的另一侧滑动设置在移动架3上，剪叉式升降机4上端的一侧铰接在安装架5上，剪叉式升降机4上端的另一侧滑动设置在安装架5上，液压缸18固定设置在移动架3上；液压缸18驱动剪叉式升降机4，使剪叉式升降机4的一侧向内或向外活动，从而实现上升和下降。
设计时，本方案优选角度调整组件包括固定设置在安装架5上的角度调整盘15，角度调整盘15上固定设置有固定梁20，固定梁20上设置有安装座21，安装座21与固定梁20之间设置有滚子轴承；固定梁20上还设置有轴套，用于保证滚子轴承的轴向定位；底座6通过四颗均布的螺钉紧固在安装座21上，固定梁20的轴线与角度调整盘15的轴线重合；角度调整盘15沿周向设置有八个第一安装孔14，其中一个第一安装孔14位于固定梁20的正下方，安装座21上设置有第二安装孔，第一安装孔14和第二安装孔中设置有圆柱销13；转动安装座21，将圆柱销13插入第二安装孔和不同的第一安装孔14，即可实现蛇形操作手的角度调整。
下面结合附图对本方案的工作过程进行说明：
通过角度调整组件调整蛇形操作手的角度；
车载式柔性检测机器人利用麦克纳姆轮行进到指定工作地点；
步进电机驱动绞盘19，从而带动第一关节和第二关节运动，使第二关节末端的光纤传像束10对准检测位置；
检测完毕后，第一关节和第二关节恢复原位，车载式柔性检测机器人原路返回。

Claims (10)

1.一种车载式柔性检测机器人，其特征在于，包括：
移动架(3)，其上设置有通过电机(2)驱动的麦克纳姆轮(1)；
安装架(5)，其与所述移动架(3)之间设置有升降组件，其上固定设置有角度调整组件；
蛇形操作手，其包括固定设置在角度调整组件上的底座(6)，所述底座(6)远离角度调整组件的一端依次铰接有若干关节(12)，所述关节(12)沿周向均匀设置有若干柔性的驱动索(9)；
集索器(16)，其固定设置在安装架(5)上，其设置有入口(1602)和与关节(12)数量相同的出口(1601)，不同所述关节(12)上的驱动索(9)穿过相同的入口(1602)和不同的出口(1601)；
绞盘(19)，其固定设置在移动架(3)上，其上绕设有所述驱动索(9)；
光纤传像束(10)，其设置在蛇形操作手远离角度调整组件的一端；
控制中心，其固定设置在移动架(3)上，并与电机(2)、升降组件、绞盘(19)和光纤传像束(10)电连接。
2.根据权利要求1所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述关节(12)包括若干相互铰接的葫芦形连接件(7)，所述葫芦形连接件(7)沿周向均匀设置有若干穿线孔(8)，所述驱动索(9)设置在穿线孔(8)中，所述驱动索(9)的直径小于穿线孔(8)的孔径；
所述驱动索(9)上套设有索套(24)，所述底座(6)与其相邻的穿线孔(8)之间设置有所述索套(24)；
所述驱动索(9)的一端设置有圆形的挡圈(22)，所述挡圈(22)的直径大于穿线孔(8)的孔径。
3.根据权利要求2所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述葫芦形连接件(7)的两端分别设置有第一球型凸面(702)和第一球型凹面(701)，所述第一球型凸面(702)与其相邻葫芦形连接件(7)的第一球型凹面(701)铰接。
4.根据权利要求3所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述底座(6)的一端设置有第二球型凹面，所述第二球型凹面与其相邻的第一球型凸面(702)铰接。
5.根据权利要求3所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，相邻所述关节(12)之间设置有关节结(23)，所述关节结(23)的两端分别设置有第二球型凸面(2303)和第三球型凹面(2301)，所述第二球型凸面(2303)与其相邻的第一球型凹面(701)铰接，所述第三球型凹面(2301)与其相邻的第一球型凸面(702)铰接，所述第二球型凸面(2303)与第三球型凹面(2301)之间设置有穿线通道(2302)。
6.根据权利要求5所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述葫芦形连接件(7)、关节结(23)和底座(6)的中部均设置有通孔。
7.根据权利要求3所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述光纤传像束(10)上设置有防尘盖(11)，所述防尘盖(11)固定设置在其相邻的第一球型凹面(701)上。
8.根据权利要求1所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述光纤传像束(10)上设置有若干照明灯。
9.根据权利要求1所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述升降组件包括通过液压缸(18)驱动的剪叉式升降机(4)，所述剪叉式升降机(4)下端的一侧铰接在移动架(3)上，下端的另一侧滑动设置在移动架(3)上，所述剪叉式升降机(4)上端的一侧铰接在安装架(5)上，上端的另一侧滑动设置在安装架(5)上，所述液压缸(18)固定设置在移动架(3)上。
10.根据权利要求1所述的车载式柔性检测机器人，其特征在于，所述角度调整组件包括固定设置在安装架(5)上的角度调整盘(15)，所述角度调整盘(15)上固定设置有固定梁(20)，所述固定梁(20)上设置有安装座(21)，所述安装座(21)与固定梁(20)之间设置有滚子轴承，所述安装座(21)上可拆卸连接有所述底座(6)，所述固定梁(20)的轴线与角度调整盘(15)的轴线重合；所述角度调整盘(15)沿周向设置有若干第一安装孔(14)，所述安装座(21)上设置有第二安装孔，所述第一安装孔(14)和第二安装孔中设置有圆柱销(13)。
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