CN213005287U - 一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人。包括移动底盘、电力模块、中央控制器、无线通讯模块和工具箱，所述的移动底盘上设置至少两个多轴机械臂，每个多轴机械臂的外端均设置快换机构，所述的快换机构上设置摄像头，夹具装置、维修装置，所述的控制器通过无线通讯模块连接被维修设备和服务器或移动客户端，服务器或移动客户端给出的命令信号传输至中央控制器，中央控制器控制多轴机械臂上的摄像头、维修装置和夹具装置协同作用以对被维保设备进行维保。本实用新型能够接受中央控制器的指令通过操控机械臂对维保设备进行维保，两个机械臂上的维修工具和夹具能够方便更换，提高工作效率和维修的多样性。

Description

一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人

技术领域

本实用新型涉及一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人。

背景技术

现有机械设备的控制系统只能自检其电气和电路系统的故障，而机械故障或者隐患还是需要人为巡检发现，但人工巡检存在及时性不足，时间不规律，存在漏检，人为检查也存在安全性问题，同时，也存在人工维保成本过高等问题，因此急需一种能够自动巡检，发现问题后能够处理并能够维护保养的机器人来改善现况。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人，能够自动巡查被维保设备的主要机械系统，提前发现隐患，大大提升了设备的安全级别与整体性能，大大节约了人工成本。

为此，本实用新型采取如下技术方案：一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人，其特征在于包括移动底盘、电力模块、中央控制器、无线通讯模块和工具箱，所述的移动底盘上设置至少两个多轴机械臂，每个多轴机械臂的外端均设置快换机构，所述的快换机构上设置摄像头，夹具装置、维修装置，所述的控制器通过无线通讯模块连接服务器或移动客户端，服务器或移动客户端给出的命令信号传输至中央控制器，中央控制器控制多轴机械臂上的摄像头、维修装置和夹具装置协同作用以对被维保设备进行维保。本实用新型快换机构上的夹具装置或维修装置能由中央控制器控制自动脱落至工具箱中，再由快换机构自动对准工具箱内的夹具装置或维修装置进行更换。

所述的工具箱设置在移动底盘上，其中至少一个快换机构上安装夹具装置，所述的夹具装置能从工具箱中抓取维修装置工具头并帮助被动切换工具的维修装置切换工具头。其中的夹具装置为三爪、五爪或各种形式的抓手夹具，快换机构上至少安装有一个抓手夹具，便于到工具箱内抓取维修装置进行更换。

所述的多轴机械臂包括多段连杆，相邻连杆之间设置转轴，最外端的连杆上设置所述的快换机构。机械臂数量和机械臂上连杆、转轴数量可依据工作环境增加或减少。

所述的快换机构包括底部固定座、驱动电机、伸缩杆、母盘、子盘、钢珠和电气接驳件，所述的驱动电机驱动伸缩杆伸缩，所述伸缩杆的杆体上带有长条形球槽，所述的伸缩杆设置在母盘内，所述母盘内设置钢珠，母盘的外部可设置多个子盘，所述多个子盘的外部分别连接不同的夹具装置或维修装置；

伸缩杆伸缩过程中控制钢珠的顶出与落回，钢珠落回时，子盘和母盘为脱开状态，钢珠顶出时，子盘和母盘通过钢珠连接为锁紧状态，锁紧状态时，子盘和母盘上的电气接驳件触头联接在一起，所述的母盘能分别连接不同子盘以实现控制不同的维修装置及夹具装置。

所述伸缩杆的侧部设有能供钢珠落回的长条形球槽，并且伸缩杆外端部为无球槽形成锁死受力点。

所述的母盘上设置能供钢珠从内部穿过的钢珠孔，钢珠孔的外侧直径小于钢珠，内侧直径大于钢珠，钢珠能向外侧顶出不脱落，向内侧能落入伸缩杆的长条形球槽中，所述子盘的外部连接工具或设备，子盘内部有球槽，钢珠顶出时刚好与子盘球槽顶紧，起到锁死作用。

还包括信息采集装置，所述的信息采集装置包括带夜视功能的图像采集摄像头、声音收集模块和多角度测距装置，所述的中央控制器包括图像、声音分析识别模块和存储模块，该存储模块内存储待维保设备的三维模型图及二维模型图，所述的图像采集摄像头采集的信息传输至中央控制器经对比判断否存在故障，并制定合适的维修方案，由中央控制器控制机械臂上的维修装置和夹具装置完成维保工作。

所述的三维模型图及二维模型图为人工预置在存储模块中或通过扫描模块扫描现场即时建模存储到存储模块中。所述快换机构的摄像头位置预留了扫描模块的活动安装接口。

所述的中央控制器通过无线通讯模块与被维修设备交互指令与信息，获取被维修设备的运行数据，与被维修设备协同完成维保作业任务。

还包括定位模块、人机交互显示屏和声光警示装置，所述的底盘上部设置人机交互显示屏、声光警示器和音响麦克装置，所述的电力模块包括有线及无线充电的电池组。

本实用新型能够接受中央控制器的指令通过操控机械臂对维保设备进行维保，两个机械臂上的维修工具和夹具能够方便更换，提高工作效率和维修的多样性。

附图说明：

图1为机器人主视图；

图2为机器人侧视图

图3为机器人A-A剖视图

图4为机器人B-B剖视图

图5为快换机构的装配示意图。

图6为快换机构的爆炸图。

图7为图5的C-C剖视图。

图8为本实用新型的子盘和母盘脱离的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种可自动连接及脱开的快换机构作进一步详细描述。

如图1-图4所示，本实用新型包括移动底盘19、电力模块、中央控制器23 线通讯模块和工具箱22，所述的移动底盘19上设置至少两个多轴机械臂，每个多轴机械臂的外端均设置快换机构30，所述的快换机构上设置摄像头4，其中至少一个快换机构上装抓手结构的夹具装置32和驱动装置31，另一个快换机构上设置电批2和能被动更换的维修装置工具1。

所述的控制器通过无线通讯模块29连接服务器或移动客户端，服务器或移动客户端给出的命令信号至中央控制器，中央控制器控制多轴机械臂上的维修装置和夹具装置协同作用以对被维保设备进行维保。

所述的工具箱设置在移动底盘19上，所述的安装夹具能从工具箱中抓取维修装置工具头并帮助被动切换工具的维修装置切换工具头。移动底盘19上还设置有线充电接口。

所述的多轴机械臂包括多段连杆8，相邻连杆之间设置转轴9，最外端的连杆上设置固定座5，固定座5连接快换机构，固定座5上还设置LED灯3。

还包括信息采集装置，所述的信息采集装置包括带夜视功能的图像采集摄像头、声音收集模块和多角度测距装置18，所述的中央控制器包括图像、声音分析识别模块和存储模块26，存储模块内存储待维保设备的三维模型图，所述的图像采集摄像头采集的信息传输至中央控制器经对比判断否存在故障，并制定合适的维修方案，由中央控制器控制机械臂上的维修装置和夹具装置完成维保工作。

所述的三维模型图为人工预置在存储模块中或通过扫描模块扫描现场即时建模存储到存储模块中。所述快换机构的摄像头位置预留了扫描模块的活动安装接口。

还包括定位模块、人机交互显示屏20、声光警示器和行走电机27上部设置人机交互显示屏21警示器和音响麦克装置6，电力模块包括有线及无线充电的电池组25，移动底盘19下部设置麦克纳姆轮24，工具箱带有自动开关机构28。

如图5-图8所示，所述的快换机构包括底部固定座10、驱动电机11、外壳、伸缩杆17、母盘12、子盘13、钢珠14、子盘电气接驳件15和母盘电气接驳件 16。所述的底部固定座1连接在机械手机器人等设备端，子盘连接在被更换的工具或设备端，通过母盘连接和更换不同的子盘，达到更换不同工具或设备的目的。

驱动电机驱动伸缩杆伸缩，所述伸缩杆的杆体上带有钢珠槽，钢珠槽内设置钢珠，所述的伸缩杆设置在母盘内，所述母盘的外部设置子盘，所述子盘的外部连接不同工具或设备；

伸缩杆伸缩过程中控制钢珠的顶出与落回，钢珠落回时，子盘和母盘为脱开状态，钢珠顶出时，子盘和母盘通过钢珠连接为锁紧状态，锁紧状态时，子盘和母盘上的电气接驳件触头联接在一起，所述的母盘能分别连接多个子盘以实现控制多个工具或设备。

伸缩杆的侧部设有能供钢珠落回的长条形球槽40，并且伸缩杆外端部为无球槽形成锁死受力点39。伸缩杆伸长至顶出子盘时，钢珠会在子盘力的作用下落入球槽，子母盘解除锁死状态34。母盘接触子盘后，伸缩杆收缩，钢珠沿球槽滑动至无球槽端部，此时钢珠被顶出，子母盘进入锁死状态35。

所述的母盘上设置能供钢珠从内部穿过的钢珠孔37，钢珠孔的外侧直径小于钢珠，内侧直径大于钢珠，钢珠能向外侧顶出不脱落，向内侧能落入伸缩杆的长条形球槽中。

子盘的外部连接工具或设备，子盘内部有球槽36，钢珠顶出时刚好与子盘球槽顶紧，起到锁死作用。

所述的子盘上设置定位销孔33，所述的母盘上设有能导向的定位销38。

具体动作流程如下：

初始状态为母盘未连接子盘状态。此时伸缩杆位置如图5所示，伸缩杆位置为伸缩杆末端与母盘末端齐平，此时钢珠刚好在落入球槽状态。此时，固定接座连接的机械手或机器人等设备到达固定位置后，向前伸出，在定位销的导向作用下，母盘插入子盘内部，插入到子母盘的电气接驳件触头连接在一起时，伸缩杆得到信号，伸缩杆电机运行，伸缩杆缩短，钢珠沿球槽相对运动至伸缩杆末端，钢珠被顶出并自锁(受外力作用下无法落入球槽)，母盘与子盘通过钢珠被锁死。

子母盘脱开的动作流程为：机构收到脱开子盘的指令后，伸缩杆电机运行，伸缩杆伸长至顶到子盘位置，此时钢珠处于可落入伸缩杆球槽位置，伸缩杆继续伸出，子母盘在伸缩杆力的作用下脱开，钢珠在子盘脱开力的作用下落入球槽。此时锁死解除，固定接座连接的机械手或机器人等设备向后缩回，子母盘完全脱开，子母盘的电气接驳件触头分开，信号丢失，此时伸缩杆电机反向运行，伸缩杆缩短至初始状态，以准备更换下一个子盘。

本实用新型通过伸缩杆与钢珠的相对运动，控制钢珠的顶出与落回，从而对母子盘进行锁死及解锁。并配置了具有导向及定位作用的定位销，以及驱动及控制子盘连接的设备的电气接驳件。既能很快的更换子盘，母子盘锁死的钢珠又能通过伸缩杆进行自锁，避免钢珠在受力作用下落回球槽，提升了锁死的可靠性。

初始状态为机器人在固定休息位通过设备有线充电口7进行有线充电或通过无线充电装置进行无线充电，此时接到服务器或移动客户端通过无线通讯设备或通过人工由人机界面下达的巡检和维修命令。机器人离开休息位，依据存储器内预置的被设备及周边环境的三维模型选择合适的线路到达巡检和维修地点。机器人行驶过程中，声光警示装置发出警示音及警示灯光，提醒周围注意避让，同时测距装置18和摄像头4帮助机器人检测及避让障碍物。

摄像头4通过三维模型指引下，在测距装置18的协助下，在指定距离与角度采集设备的图像参数、声音参数；也可在机器人通过爪手30按动设备按钮之后使设备运行调整至某一方便被观察角度之后采集数据，之后把相关数据传输至存储器，机器人控制系统通过图片、声音分析识别。控制系统判定设备当前位置是否存在异常，是否需要维保，并将相关数据存储至存储器，并通过无线通讯设备，将异常上报至服务器。

控制系统判定需维保时，会分配给两机械臂合适的维修工具，并控制工具仓自动开关机构)自动打开，之后自动更换工具及爪手等夹具机构上的爪手会在各级连杆和转轴协同作用下伸入工具仓中指定位置，夹取指定工具头，之后在以上连杆及转轴协同运行下为电批更换合适的工具头，之后自身更换合适的工具或用爪手本身协同电批完成维保动作。该维保动作包含并不限于紧固螺丝、油刷刷油等。在维保动作过程中，转轴上的测距装置及警示灯处于工作状态。可以警示周围行人，并保证机器人各臂之间协同运动过程中不会与设备碰撞。避免伤害到设备。

完成维保动作后，爪手取下工具头放入工具仓，工具仓自动开关机构，爪手在需要的情况下，通过按动设备按钮使设备恢复原状态。机器人进行下个位置巡检及维保，巡检及维保命令执行完毕或机器人电量缺失的情况下，机器人返回初始状态位置进行充电或待命。

上述内容仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配置可自动更换维修装置及夹具装置的维保机器人，其特征在于包括移动底盘、电力模块、中央控制器、无线通讯模块和工具箱，所述的移动底盘上设置至少两个多轴机械臂，每个多轴机械臂的外端均设置快换机构，所述的快换机构上设置摄像头，夹具装置、维修装置，所述的中央控制器通过无线通讯模块连接服务器或移动客户端，服务器或移动客户端给出的命令信号传输至中央控制器，中央控制器控制多轴机械臂上的摄像头、维修装置和夹具装置协同作用以对被维保设备进行维保。

2.根据权利要求1所述的维保机器人，其特征在于所述的工具箱设置在移动底盘上，其中至少一个快换机构上安装夹具装置，所述的夹具装置能从工具箱中抓取维修装置工具头并帮助被动切换工具的维修装置切换工具头。

3.根据权利要求1所述的维保机器人，其特征在于所述的多轴机械臂包括多段连杆，相邻连杆之间设置转轴，最外端的连杆上设置所述的快换机构。

4.根据权利要求1所述的维保机器人，其特征还在于所述的快换机构包括底部固定座、驱动电机、伸缩杆、母盘、子盘、钢珠和电气接驳件，所述的驱动电机驱动伸缩杆伸缩，所述伸缩杆的杆体上带有长条形球槽，所述的伸缩杆设置在母盘内，所述母盘内设置钢珠，母盘的外部可设置多个子盘，所述多个子盘的外部分别连接不同的夹具装置或维修装置；

伸缩杆伸缩过程中控制钢珠的顶出与落回，钢珠落回时，子盘和母盘为脱开状态，钢珠顶出时，子盘和母盘通过钢珠连接为锁紧状态，锁紧状态时，子盘和母盘上的电气接驳件触头联接在一起，所述的母盘能分别连接不同子盘以实现控制不同的维修装置及夹具装置。

5.根据权利要求4所述的维保机器人，其特征在于所述伸缩杆的侧部设有能供钢珠落回的长条形球槽，并且伸缩杆外端部为无球槽形成锁死受力点。

6.根据权利要求5所述的维保机器人，其特征在于所述的母盘上设置能供钢珠从内部穿过的钢珠孔，钢珠孔的外侧直径小于钢珠，内侧直径大于钢珠，钢珠能向外侧顶出不脱落，向内侧能落入伸缩杆的长条形球槽中，所述子盘的外部连接工具或设备，子盘内部有球槽，钢珠顶出时刚好与子盘球槽顶紧，起到锁死作用。

7.根据权利要求1或6所述的维保机器人，其特征在于还包括信息采集装置，所述的信息采集装置包括带夜视功能的图像采集摄像头、声音收集模块和多角度测距装置，所述的中央控制器包括图像、声音分析识别模块和存储模块，该存储模块内存储待维保设备的三维模型图及二维模型图，所述的图像采集摄像头采集的信息传输至中央控制器经对比判断否存在故障，并制定合适的维修方案，由中央控制器控制机械臂上的维修装置和夹具装置完成维保工作。

8.根据权利要求7所述的维保机器人，其特征还在于所述的三维模型图及二维模型图为人工预置在存储模块中或通过扫描模块扫描现场建模存储到存储模块中，所述快换机构的摄像头位置预留了扫描模块的活动安装接口。

9.根据权利要求1所述的维保机器人，其特征还在于所述的中央控制器通过无线通讯模块与被维修设备交互指令与信息，获取被维修设备的运行数据，与被维修设备协同完成维保作业任务。

10.根据权利要求1所述的维保机器人，其特征在于还包括定位模块、人机交互显示屏和声光警示装置，所述的底盘上部设置人机交互显示屏、声光警示器和音响麦克装置，所述的电力模块包括有线及无线充电的电池组。

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