[发明专利]一种锥形壳体内焊缝测量-打磨机器人

说明书

一种锥形壳体内焊缝测量‑打磨机器人，属于特种机器人加工领域，包括三组行走机构、折叠顶撑机构、测量‑打磨机构、惯性导航传感器。所述行走机构共有三组，成120度间隔周向分布，用于提供前进动力；所述折叠顶撑机构通过主动适应机构可以实现变径，通过被动适应机构可以自适应壳体锥度特征，同时基于力传感器反馈的信息，调整主动适应机构，使机器人与壳体之间保持稳定支撑力。所述测量‑打磨装置具有三个自由度，集成线激光传感器和打磨头，能够对锥形壳体内焊缝进行非接触测量以及高精度打磨。本发明能够进入内径尺寸小的锥形壳体内，可自适应壳体内径变化及其锥度特征，对人工无法打磨的具有一定宽度的内焊缝进行非接触测量和高精度打磨。

技术领域

本发明属于特种机器人加工领域，涉及一种锥形壳体内焊缝测量-打磨机器人。

背景技术

锥形壳体是航空航天、核工业等重点领域的典型结构件。由于其制造尺寸大，往往采用焊接拼装而成。在焊装工艺过程中，接缝处必然会残留材料，影响零件的表面精度和性能。因此，需要对焊缝处进行打磨。然而，由于一些型号产品的壳体内径尺寸小，操作空间受限，无法人工完成。常规的工业打磨机器人体积庞大，无法进入；数控镗床一类设备由于悬伸变形，又难以适应壳体深处的焊缝打磨。自动化的打磨设备设计存在诸多困难。此外，由于壳体零件实际尺寸变形，焊缝特征不明，都增加了高精度自动打磨的难度。因此，极有必要研究适应锥形壳体内焊缝的自动打磨设备。

郭伟灿等人在申请号为201910826411.9的中国发明专利中公开了一种大型储罐爬壁打磨机器人，可以在垂直壁面上附着爬行进行打磨作业，该打磨机器人打磨效果好、运行可靠、工作效率高。许华旸等人在申请号为201910599135.7的中国发明专利中公开了一种焊渣打磨机器人，该打磨机器人可以在打磨时将打磨头压紧在焊缝上。但是上述打磨机器人都不能自适应管径变化和壳体的锥度特征来进行高精度打磨。

综上所述，既可以变化内径又可以同时适应壳体锥度特征，对锥形壳体进行高精度打磨的机器人仍有待研究。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种具有自动测量、打磨功能，用于锥形壳体内焊缝打磨的机器人。本发明采用一种具有主动力控功能的折叠顶撑机构，设计的主动适应和被动适应机构，使机器人与壳体之间保持稳定支撑力，同时可以适应一定内径范围的锥形壳体特征；采用双排轮的分布式驱动结构，提升机器人与壳体间摩擦力，从而提供稳定的打磨支撑力；采用惯性导航传感器和线激光传感器反馈信息，实现机器人打磨位姿调整；采用的3自由度测量-打磨机构，使机器人可基于线激光传感器反馈信息完成一定宽度环焊缝的高精度打磨。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种锥形壳体内焊缝测量-打磨机器人，包括三组行走机构Ⅰ、折叠顶撑机构Ⅱ、测量-打磨机构Ⅲ、测量-打磨机器人外壳1、惯性导航传感器2。所述行走机构Ⅰ用于完成测量-打磨机器人的前进；折叠顶撑机构Ⅱ用于实现测量-打磨机器人的变径，同时与行走机构Ⅰ相互配合，实现对壳体锥度特征的被动适应；测量-打磨机构Ⅲ用于完成对锥形壳体焊缝的非接触测量和高精度打磨。该测量-打磨机器人能够进入内径尺寸小的锥形壳体内，可自适应壳体内径变化及其锥度特征，对人工无法打磨的具有一定宽度的内焊缝进行非接触测量和高精度打磨。主要包括行走机构、折叠顶撑机构和测量-打磨机构。

所述的测量-打磨机器人外壳1为六棱柱薄壁结构，沿120度间隔周向分布三个长方形孔，用于通过折叠顶撑机构Ⅱ的弯杆18。所述测量-打磨机器人外壳1主要包括前车板28、中车板20、后车板19。所述后车板19安装在外壳1的后面，用于安装惯性导航传感器2、力传感器11和电机支撑板A21；中车板20位于前车板28和后车板19之间，用于安装丝杠A13、丝杠B24和电机支撑板B27；前车板28安装在外壳1的前面，用于安装直线导轨A26，中间有方形孔能够使移动块25沿着直线导轨A26移动。

所述的惯性导航传感器2安装在测量-打磨机器人外壳1的后车板19上，用于反馈测量-打磨机器人的空间位姿信息。