一种可调式双侧移载壁面对接装置 |
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| 申请号 | CN201610556057.9 | 申请日 | 2016-07-12 | 公开(公告)号 | CN105945997A | 公开(公告)日 | 2016-09-21 |
| 申请人 | 浙江工业大学; | 发明人 | 计时鸣; 苏林杰; 曾晰; 张书豹; 温祥青; 杨华锋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种可调式双侧移载壁面对接装置，包括车架、 支撑 板、导向 铁 片、步进 电机 、 联轴器 、 同步带 以及驱动支撑板在车架上从 水 平到垂直进行不同 角 度摆动的 曲柄 滑 块 机构，曲柄滑块机构设有左右对称的一对；角件固定在支撑板靠近步进电机的一端，角件与滑块通过第一 铰链 连接；关节 轴承 固定在摇杆的一端，关节轴承与支撑板远离步进电机的一端通过第二铰链连接，摇杆的另一端通过第三铰链固定在直线滑轨上；支撑板的上表面上安装有两块导向铁片，导向铁片平行于直线滑轨设置。本发明通过步进电机驱动曲柄滑块机构的运动，从而带动支撑板从水平到竖直的移动，可以根据子 机器人 的负载大小及不同的壁面角度进行调整，具有良好的适应性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可调式双侧移载壁面对接装置，其特征在于：包括车架、支撑板(1)、导向铁片(16)、步进电机(2)、联轴器(3)、同步带(4)以及驱动支撑板(1)在所述车架上从水平到垂直进行不同角度摆动的曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构设有左右对称的一对，所述曲柄滑块机构包括同步带轮(5)、滚珠丝杠(6)、直线滑轨(7)、滑块(8)、角件(10)、关节轴承(11)、摇杆(12)、限位板(13)；两个曲柄滑块机构的同步带轮(5)通过同步带(4)连接，其中一个曲柄滑块机构的同步带轮(5)通过联轴器(3)连接固定在所述车架上的步进电机(2)；所述滚珠丝杠(6)和直线滑轨(7)平行安装在所述车架上，同步带轮(5)固定在所述滚珠丝杠(6)的一端，所述滑块(8)套装在所述滚珠丝杠(6)上并与所述直线滑轨(7)相配合，所述步进电机(2)运动时通过同步带轮(5)带动滚珠丝杠(6)转动，进而带动所述滑块(8)沿直线滑轨(7)进行直线运动；所述角件(10)固定在所述支撑板(1)靠近所述步进电机(2)的一端，角件(10)与滑块(8)通过第一铰链(9)连接；所述关节轴承(11)固定在所述摇杆(12)的一端，所述关节轴承(11)与所述支撑板(1)远离所述步进电机(2)的一端通过第二铰链(14)连接，所述摇杆(12)的另一端通过第三铰链(15)固定在所述直线滑轨(7)上；所述支撑板(1)的上表面上安装有两块导向铁片(16)，所述导向铁片(16)平行于所述直线滑轨(7)设置，所述支撑板(1)的左右两侧还安装有限位板(13)，限位板(13)安装在所述导向铁片(16)的外侧。 |
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| 说明书全文 | 一种可调式双侧移载壁面对接装置技术领域[0001] 本发明涉及壁面机械式对接领域，更具体地说，尤其涉及一种可调式双侧移载壁面对接装置。 背景技术[0002] 随着机器人技术的不断发展，越来越多的机器人不断代替人们应用到各种环境复杂、危险程度高、劳动强度大的工作领域中去，以实现高效自动化作业。在工厂中机器停运一段时间后，壁面会积累大量灰尘，在一些对环境要求比较高的作业环境中，每年都需要投入大量的人力、物力对壁面的灰尘进行清洗。特别对于一些大型变电站，其内避免多为凹槽结构的彩钢板，采用人工方式进行清洗的话需要工人攀爬到很高的壁面作业，危险程度高、劳动强度大而且效率低下；如果采用壁面清洗机器人，由于彩钢板的结构比较复杂，很难实现机器人横向越障。 [0003] 因此，目前上出现了一种能够对复杂工厂壁面进行清洗工作的新型清洗机器人，由于这些厂房壁面结构复杂，机器人一方面在壁面上实现上下移动及清洗工作，另一发明要实现横向越障，提高作业面积；对于一些特别复杂的壁面环境，将使得机器人的结构也相对复杂，这时通常采用的是子母式机器人，子机器人通过永磁体磁轮吸附于壁面上，在壁面实现上下攀爬以及清洗工作，母机器人在地面移动，带动子机器人。由于子机器人依靠永磁体磁轮吸附于壁面，因此需要一种双侧移载机构，实现子机器人从壁面到水平面不同工位之间的移动。 发明内容[0005] 本发明的目的在于解决永磁体磁轮式壁面机器人无法快速自动的脱离壁面大到水平面上的问题，提供了一种可调式双侧移载壁面对接装置，该装置能够快速的实现子机器人在壁面与地面之间的移动，使用方便，具有良好的适应性。 [0006] 本发明的技术方案是这样实现的：一种可调式双侧移载壁面对接装置，包括车架、支撑板、导向铁片、步进电机、联轴器、同步带以及驱动支撑板在所述车架上从水平到垂直进行不同角度摆动的曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构设有左右对称的一对，所述曲柄滑块机构包括同步带轮、滚珠丝杠、直线滑轨、滑块、角件、关节轴承、摇杆、限位板；两个曲柄滑块机构的同步带轮通过同步带连接，其中一个曲柄滑块机构的同步带轮通过联轴器连接固定在所述车架上的步进电机；所述滚珠丝杠和直线滑轨平行安装在所述车架上，同步带轮固定在所述滚珠丝杠的一端，所述滑块套装在所述滚珠丝杠上并与所述直线滑轨相配合，所述步进电机运动时通过同步带轮带动滚珠丝杠转动，进而带动所述滑块沿直线滑轨进行直线运动；所述角件固定在所述支撑板靠近所述步进电机的一端，角件与滑块通过第一铰链连接；所述关节轴承固定在所述摇杆的一端，所述关节轴承与所述支撑板远离所述步进电机的一端通过第二铰链连接，所述摇杆的另一端通过第三铰链固定在所述直线滑轨上；所述支撑板的上表面上安装有两块导向铁片，所述导向铁片平行于所述直线滑轨设置，所述支撑板的左右两侧还安装有限位板，限位板安装在所述导向铁片的外侧。 [0008] 进一步的，所述导向铁片由铁磁材料制成。 [0009] 进一步的，所述限位板的前段与壁面接触处做成锥形。 [0010] 进一步的，所述支撑板上安装有缓冲器，所述缓冲器安装在所述支撑板上靠近所述步进电机的一端。 [0012] 进一步的，所述支撑板的下方还固定有用于在支撑板水平状态下支撑所述支撑板的角支架。 [0014] 进一步的，所述限位板远离所述步进电机的一端设置有呈倒锥形向外侧延伸的导向区。 [0015] 进一步的，所述导向铁片16与壁面接触的一端呈楔形设计。 [0017] 本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低；通过步进电机驱动曲柄滑块机构的运动，从而带动支撑板从水平到竖直的移动，可以根据子机器人的负载大小及不同的壁面角度进行调整，具有良好的适应性；采用曲柄滑块机构实现对支撑板不用角度的调整，具有一定的传动角，且运动性能良好；曲柄滑块机构中采用关节轴承作为转动的支撑点，不仅使支撑板能够任意角度摆动，而且具有灵活性良好、载荷能力大、抗冲击能力强、抗腐蚀、耐磨损、能够自调心、润好好等特点；通过限位板和导向铁片的设计，使得本装置具有良好的导向作用，使子机器人能够顺利的由壁面进入本装置中。附图说明 [0018] 下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。 [0019] 图1是本发明一种可调式双侧移载壁面对接装置的立体结构示意图。 [0020] 图2是本发明一种可调式双侧移载壁面对接装置的俯视图。 [0021] 图3是本发明一种可调式双侧移载壁面对接装置的初始位置图。 [0022] 图4是本发明一种可调式双侧移载壁面对接装置的极限位置图。 [0023] 图5是本发明关节轴承与摇杆的剖视结构示意图。 [0024] 图中，1-支撑板、2-步进电机、3-联轴器、4-同步带、5-同步带轮、6-滚珠丝杠、7-直线滑轨、8-滑块、9-第一铰链、10-角件、11-关节轴承、12-摇杆、13-限位板、14-第二铰链、15-第三铰链、16-导向铁片、17-缓冲器、18-压力传感器、19-角支架。 具体实施方式[0025] 参阅图1～5所示，一种可调式双侧移载壁面对接装置，包括车架、支撑板1、导向铁片16、步进电机2、联轴器3、同步带4以及驱动支撑板1在所述车架上从水平到垂直进行不同角度摆动的曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构设有左右对称的一对，所述曲柄滑块机构包括同步带轮5、滚珠丝杠6、直线滑轨7、滑块8、角件10、关节轴承11、摇杆12、限位板13；两个曲柄滑块机构的同步带轮5通过同步带4连接，其中一个曲柄滑块机构的同步带轮5通过联轴器3连接固定在所述车架上的步进电机2；所述滚珠丝杠6和直线滑轨7平行安装在所述车架上，同步带轮5固定在所述滚珠丝杠6的一端，所述滑块8套装在所述滚珠丝杠6上并与所述直线滑轨7相配合，所述步进电机2运动时通过同步带轮5带动滚珠丝杠6转动，进而带动所述滑块8沿直线滑轨7进行直线运动；所述角件10固定在所述支撑板1靠近所述步进电机2的一端，角件10与滑块8通过第一铰链9连接；所述关节轴承11固定在所述摇杆12的一端，所述关节轴承11与所述支撑板1远离所述步进电机2的一端通过第二铰链14连接，所述摇杆12的另一端通过第三铰链15固定在所述直线滑轨7上；所述支撑板1的上表面上安装有两块导向铁片16，所述导向铁片16平行于所述直线滑轨7设置，所述支撑板1的左右两侧还安装有限位板13，限位板13安装在所述导向铁片16的外侧。 [0026] 本装置的整个运动过程是非常缓慢的，每个运动该过程都可以视为平衡状态，在每个平衡状态下，滑块8一侧的滚珠丝杠6、支撑板1和摇杆12能够构成一个稳定的三角形结构，根据三角形的稳定性远离，可以保证每个时刻本装置运行的稳定性，从而实现支撑板1从水平到竖直不同位置的移动，以适应不用壁面的要求。 [0027] 本装置通过关节轴承11带动支撑板1的转动，该关节轴承在摇杆12的带动下可以任意角度摆动，具有灵活性良好、载荷能力大、抗冲击能力强、抗腐蚀、耐磨损、能够自调心、润好好等特点。 [0028] 所述限位板13由橡胶或塑料等无磁性材料制成，限位板13没有磁性且不能被磁性材料吸附，避免限位板13与子机器人上的永磁式磁轮吸附，对子机器人的横向位移起到良好的限位作用。 [0029] 所述导向铁片16由铁磁材料制成，所述导向铁片16呈L型，导向铁片16包括与支撑板固定连接的底板和垂直于支撑板设置的侧板，所述导向铁片16的侧板设置在远离相应的挡板的一侧，导线铁片16与子机器人上的永磁式磁轮接触良好且能够产生足够的吸附力，保证子机器人在支撑板1上的稳定性。同时导向铁片16呈L型，起到了一定的导向作用，防止子机器人在支撑板1上发生偏转。 [0030] 所述支撑板1上安装有缓冲器17，所述缓冲器17安装在所述支撑板1上靠近所述步进电机2的一端。支撑板1上的缓冲器17通过支架固定在支撑板1上导向铁片16的后端，当整个装置发生故障无法正常运行时，缓冲器17能够起到良好的缓冲作用，防止子机器人直接从支撑板1上落下砸到设备上对本设备产生损坏。 [0031] 所述导向铁片16上还安装有压力传感器18，所述压力传感器18安装在所述导向铁片16靠近所述步进电机2的一端，压力传感器18内嵌在所述导向铁片16上，压力传感器18可以检测支撑板1上的子机器人是否到达了预定位置。 [0032] 所述支撑板1的下方还固定有用于在支撑板1水平状态下支撑所述支撑板1的角支架19。角支架19的高度与支撑板1在水平状态下支撑板1与直线滑轨7的距离相等，防止在子机器人进入支撑板上将支撑板压弯，从而影响该装置的顺利运行。 [0033] 所述限位板13远离所述步进电机2的一端设置有呈倒锥形向外侧延伸的导向区，即使子机器人上并未非常准确的进入限位板13中也能够通过导向区的导向作用逐渐走上导向铁片16上。 [0034] 所述导向铁片16与壁面接触的一端呈楔形设计，导向铁片16通过楔形的设计保证其与壁面保持良好的接触，从而保证子机器人能够顺利的行驶到导向铁片16上。 [0035] 所述导向铁片16通过螺栓固定在支撑板1上，支撑板1上设有与导向铁片16上的螺栓孔相配合的定位通槽，通过螺栓的安装位置不同可以控制两个导向铁片16之间的间距。两个导向铁片16之间的间距可调整，调整时需要保证两个导向铁片16距离相应的限位板13之间的距离相等，即可使本装置适应不同的子机器人的使用。 [0036] 以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。 |
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