RU2260543C2

RU2260543C2 - Vehicle for movement along surface arbitrary orientated in space

Info

Publication number: RU2260543C2
Application number: RU2003134921/11A
Authority: RU
Inventors: А.В. Синев (RU); А.В. Синев; В.Г. Градецкий (RU); В.Г. Градецкий; Л.Н. Кравчук (RU); Л.Н. Кравчук; В.А. Попович (RU); В.А. Попович; И.Б. Лебеденко (RU); И.Б. Лебеденко; О.С. Кочетов (RU); О.С. Кочетов
Original assignee: Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-09-20
Also published as: RU2003134921A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used for automation of operations to be carried out in difficult to get at places and dangerous zones. Proposed vehicle contains two platform furnished with vacuum grips and interconnected by articulated joint. Each platform has independent wheeled propulsion unit. Vacuum grips are arranged between wheels. Articulated joint between platform is made in form of gas bellows connected with platforms by means of 360° turning devices square in section on one face of which joint is mounted in middle which is connected with members fastening bellows to one or other platform and providing flexible of bellows from 0° to 90° when gas under controllable pressure is fed from thermosorption gas apparatus secured in one of indicated fastening members and provided with outlet to space of gas bellows.

EFFECT: improved speed of maneuvering and stability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при автоматизации работ в труднодоступных местах и зонах с повышенной опасностью.The invention relates to mechanical engineering and can be used to automate work in inaccessible places and areas with increased danger.

Наиболее близким к заявленному по своей технической сущности является известное транспортное средство для перемещения по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям (патент РФ №2092369 В 62 Д 57/032, 57/02, В-60, В 39/00 18.03.96). Транспортное средство содержит две связанные между собой подвижным соединением платформы, каждая из которых снабжена вакуумными захватами. Одна из платформ снабжена средством передвижения, которое выполнено в виде двух расположенных на одной оси вращения колес с независимыми приводами, а вакуумные захваты размещены между колесами.Closest to the claimed in its technical essence is a well-known vehicle for moving along surfaces arbitrarily oriented in space (RF patent No. 2092369 V 62 D 57/032, 57/02, B-60, B 39/00 03/18/96). The vehicle contains two platforms interconnected by a movable connection, each of which is equipped with vacuum grippers. One of the platforms is equipped with a vehicle, which is made in the form of two wheels located on the same axis of rotation with independent drives, and vacuum grips are placed between the wheels.

Недостатком известного транспортного средства является тот факт, что оно может перемещаться по плоскостям лишь с помощью одной платформы, на которой размещены колеса, что снижает скорость маневрирования и устойчивость на преодолеваемых плоскостях.A disadvantage of the known vehicle is the fact that it can move on planes only with the help of one platform on which the wheels are placed, which reduces the speed of maneuvering and stability on overcome planes.

Заявляемое изобретение направлено на повышение скорости маневрирования и устойчивости.The invention is aimed at increasing the speed of maneuvering and stability.

Указанный результат достигается тем, что транспортное средство для перемещения по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям содержит две платформы с вакуумными захватами, каждая из которых имеет независимый друг от друга колесный движитель, а связаны платформы между собой не традиционными громоздкими шарнирами с использованием электродвигателей с редукторами, а изгибающимся на угол от 0° до 90° сильфоном под воздействием поступающего в него под давлением газа (водорода) из термосорбционного газового аппарата цилиндрической формы. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет платформам разворачиваться друг относительно друга на 360° при переходе с одной поверхности на другую, произвольно расположенным в пространстве.This result is achieved by the fact that the vehicle for moving on surfaces arbitrarily oriented in space contains two platforms with vacuum grippers, each of which has an independent wheel propulsion, and the platforms are connected not by traditional bulky hinges using electric motors with gears, but a bellows bending at an angle from 0 ° to 90 ° under the influence of a cylindrical gas entering it under pressure from a thermosorption gas apparatus sky form. In addition, the proposed design allows the platforms to be rotated 360 ° relative to each other during the transition from one surface to another, arbitrarily located in space.

Сущность заявляемого транспортного средства поясняется графическими схемами.The essence of the claimed vehicle is illustrated by graphic schemes.

На Фиг.1 (a, b, c, d) представлен схематично общий вид транспортного средства; Фиг.1(a) - вид сбоку; Фиг.1(b) - соединяющий две платформы сильфон под воздействием водорода максимально развернул одну платформу относительно другой, которая с помощью вакуумного захвата удерживается на поверхности, на 90° в одной плоскости; Фиг.1(c) - поднятая платформа развернута на 90°, Фиг.1 (d) - вид спереди (сзади). На Фиг.2 (a, b, c) схематично показана последовательность положений транспортного средства при переходе с одной поверхности на другую.Figure 1 (a, b, c, d) shows a schematic general view of a vehicle; Figure 1 (a) is a side view; Figure 1 (b) - a bellows connecting two platforms under the influence of hydrogen maximally deployed one platform relative to the other, which with the help of vacuum capture is held on the surface, 90 ° in one plane; Figure 1 (c) - the raised platform is rotated 90 °, Figure 1 (d) is a front view (rear). Figure 2 (a, b, c) schematically shows the sequence of positions of the vehicle when moving from one surface to another.

Транспортное средство содержит две платформы 1, 2, которые соединены газовым сильфоном 3, соединенным с термосорбционным газовым аппаратом (конструкция аппарата и его соединение с сильфоном не показаны, т.к. возможны несколько технических и конструкторских решений); каждая из платформ снабжена вакуумным захватом 4, соединенным с источником вакуума (например, вентиляторы или вакуумные насосы). Обе платформы снабжены парой колес 5, установленных на одной оси вращения. Причем оси, на которых закреплены колеса, могут быть выполнены отдельно для каждого из колес или быть общей. Каждое колесо снабжено индивидуальным приводом (на схеме не показано). При этом размер колес такой, что точка контакта беговой дорожки колеса с поверхностью перемещения находится в одной плоскости с краями эластичной юбки вакуумных захватов независимо от взаимного расположения платформ. Края эластичной юбки вакуумного захвата выполнены из антифрикционного материала.The vehicle contains two platforms 1, 2, which are connected by a gas bellows 3 connected to a thermosorption gas apparatus (the design of the apparatus and its connection with the bellows are not shown, because several technical and design solutions are possible); each platform is equipped with a vacuum gripper 4 connected to a vacuum source (for example, fans or vacuum pumps). Both platforms are equipped with a pair of wheels 5 mounted on one axis of rotation. Moreover, the axes on which the wheels are fixed can be made separately for each of the wheels or be common. Each wheel is equipped with an individual drive (not shown in the diagram). Moreover, the size of the wheels is such that the contact point of the treadmill of the wheel with the displacement surface is in the same plane with the edges of the elastic skirt of the vacuum grippers, regardless of the relative position of the platforms. The edges of the elastic skirt of the vacuum grip are made of antifriction material.

Газовый сильфон 3 с платформами 1 и 2 соединен с помощью поворотных (на 360°) устройств 6 и 7 соответственно. Конструкция поворотных устройств не приводится, т.к. все ее возможные рациональные варианты известны - зубчатые колеса, электродвигатель, редуктор.Gas bellows 3 with platforms 1 and 2 are connected using rotary (360 °) devices 6 and 7, respectively. The design of the rotary devices is not given, because all its possible rational options are known - gears, electric motor, gearbox.

С поворотными устройствами 6 и 7 газовый сильфон 3 соединен посредством соединительных элементов 8 и 9 соответственно. В одном из соединительных элементов крепится термосорбционный газовый аппарат, имеющий выход в полость газового сильфона. Газовый сильфон 3 в разрезе имеет квадратное сечение, т.к. именно такая форма позволяет надежно "связать" верхнюю его грань продолговатым (по ширине грани) шарниром 10, что обеспечивает изгиб газового сильфона на углы от 0° до 90° при наполнении его водородом под давлением.With the rotary devices 6 and 7, the gas bellows 3 is connected by means of connecting elements 8 and 9, respectively. In one of the connecting elements, a thermosorption gas apparatus is mounted, having an outlet into the cavity of the gas bellows. The gas bellows 3 in the section has a square section, because it is this form that allows you to reliably “bind” its upper face with an elongated (along the width of the face) hinge 10, which ensures bending of the gas bellows at angles from 0 ° to 90 ° when filling it with hydrogen under pressure.

Предлагаемое транспортное средство при реализации его функций может быть снабжено различными датчиками, видеосистемами, манипуляторами, различными рабочими блоками, узлами и т.д., которые в заявке не рассматриваются, т.к. не имеют отношения к сущности изобретения.The proposed vehicle in the implementation of its functions can be equipped with various sensors, video systems, manipulators, various working units, nodes, etc., which are not considered in the application, because not related to the essence of the invention.

Устройство функционирует следующим образом. При перемещении по горизонтальным поверхностям (или под небольшими, в несколько градусов, углами к горизонту) вакуумные захваты 4 транспортного средства (ТС) отключены от источника вакуума и перемещение осуществляется за счет вращения колес 5, приводимых в действие приводами по командам с пульта управления.The device operates as follows. When moving on horizontal surfaces (or at small, several degrees angles to the horizontal), the vacuum grips 4 of the vehicle (TS) are disconnected from the vacuum source and the movement is carried out by rotating the wheels 5, driven by the drives by commands from the control panel.

На Фиг.2 (а, b, с) схематично изображен переход ТС с горизонтальной поверхности на поверхность вертикальную, затем потолочную горизонтальную и на вертикальную, расположенную под углом 90° по отношению к потолочной и под углом 270° по отношению к первоначальной горизонтальной.Figure 2 (a, b, c) schematically shows the transition of the vehicle from a horizontal surface to a vertical surface, then horizontal and vertical, located at an angle of 90 ° with respect to the ceiling and at an angle of 270 ° with respect to the original horizontal.

Для перехода ТС с одной поверхности на другую с углами от 0° до 90°, например с пола на одну из стен, ТС с неработающими вакуумными захватами подходит к стене на определенное расстояние, определяемое габаритами взаимодействующих систем и механизмов (заданное расстояние может контролироваться датчиками расстояния и угловыми) (см. Фиг.2а), и по команде с пульта управления или от датчика расстояния в работу включается вакуумный захват платформы 2. Платформа 2 "присасывается" к горизонтальной поверхности; далее включается термосорбционный газовый аппарат и в результате создаваемого давления в газовом сильфоне, сильфон изгибается (в данном случае) на 90°, Фиг.2а-2. Затем ТС, подходя к стене, соприкасается с ней вакуумным захватом платформы 1, и ее вакуумный захват ″присасывается″ к стене, а вакуумный захват платформы 2 гасит вакуум, Фиг.2а-3. Когда ТС займет положение Фиг.2а-5, аналогичным образом происходит перемещение ТС на потолок. Чтобы выйти с потолка на вертикальную поверхность, соответствующим образом работают поворотные устройства 6, 7. На Фиг.2b - 8, 9, 10, 11 и Фиг.2(с) - 12, 13, 14, 15 показано дальнейшее продвижение ТС.To move the vehicle from one surface to another with angles from 0 ° to 90 °, for example, from the floor to one of the walls, vehicles with idle vacuum grips approach the wall at a certain distance, determined by the dimensions of the interacting systems and mechanisms (a given distance can be controlled by distance sensors and angular) (see Fig. 2a), and on command from the control panel or from the distance sensor, the vacuum grip of the platform 2 is switched on. Platform 2 "sticks" to a horizontal surface; then the thermosorption gas apparatus is turned on and as a result of the generated pressure in the gas bellows, the bellows bends (in this case) by 90 °, Fig.2a-2. Then the vehicle, approaching the wall, comes into contact with it by a vacuum grip of the platform 1, and its vacuum grip ″ sticks ″ to the wall, and the vacuum grip of the platform 2 extinguishes the vacuum, FIGS. 2a-3. When the vehicle occupies the position of FIGS. 2a-5, the vehicle is similarly moved to the ceiling. To exit from the ceiling to a vertical surface, the rotary devices 6, 7 respectively operate. Fig. 2b - 8, 9, 10, 11 and Fig. 2 (c) - 12, 13, 14, 15 show further progress of the vehicle.

Таким образом, предлагаемое транспортное средство сочетает в себе простоту конструкции, новейшую технологию, высокую маневренность, возможность перемещаться с поверхности на поверхность, расположенные по отношению друг к другу под различными углами, возможность преодолевать трещины, уступы, обеспечивает значительное снижение времени на выполнение того или иного маневра.Thus, the proposed vehicle combines simplicity of design, the latest technology, high maneuverability, the ability to move from surface to surface, located in relation to each other at different angles, the ability to overcome cracks, ledges, provides a significant reduction in time to complete one or another maneuver.

Claims

A vehicle for moving along surfaces that are arbitrarily oriented in space, comprising two platforms equipped with vacuum grippers connected to each other by a movable connection, characterized in that each of the platforms has a wheel mover, independent from each other, while the vacuum grippers are placed between the wheels, a movable connection between the platforms made in the form of a gas bellows connected to the platforms using 360 ° rotatable devices and having a square shape in cross section, on one of the the wound of which in the middle is a hinge connected to the mounting elements of the bellows to one and the other platform and providing a bend of the bellows from 0 to 90 ° when gas enters into it under controlled pressure from a thermosorption gas apparatus fixed in one of the indicated mounting elements and having an outlet to gas bellows cavity.