[发明专利]一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人

说明书

本发明公开了一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人，包括：定位与卡紧模块，可实现机器人在深孔内的移动、定位及固定；全局定位模块，通过测量加工基准坐标系相对全局坐标系位置和姿态，建立加工基准坐标系与全局坐标系之间的映射关系；六自由度并联模块，用于调整两自由度加工与检测模块的位置和姿态；两自由度加工与检测模块，可实现对深孔内部特征的镗孔加工并对加工质量进行检测。支撑模块，支撑两自由度加工与检测模块，保证加工刚度，提高加工质量。该机器人可在深孔内灵活定位并稳定支撑，最终实现深孔内部特征的镗孔加工和在线检测。相比现有加工装备该机器人在深孔内部特征加工上具有灵活性高、加工效率高、可实现原位加工等特点。

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域，特别涉及一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人。

背景技术

国防、能源和航空航天等领域是国民经济发展的重点领域，这些领域的发展对提升国家综合实力具有至关重要的作用。随着这些领域的不断发展，领域内的装备也逐渐朝着更复杂、更精密、更集成化的方向发展。为满足新型装备的高效、高精加工要求，加工装备也需根据加工特征的需要进行开发和升级。深孔内部特征是国防、能源和航空航天等领域内的装备待加工特征中典型的特征，如深孔中的圆环支撑面，该特征通常位于3-8m的深孔内部，圆环支撑面直径在0.5-1m左右，为满足使用需求，需对其进行镗孔加工。为实现此特征的加工，加工装备需要进入深孔内部进行作业，传统的加工装备在加工效率、精度和加工可达性上难以达到加工要求。

移动加工机器人由于具有加工灵活的特点，在此类特征加工上具有明显的优势。常见的移动加工机器人由滑动导轨或者AGV小车和加工模块组合而成，可以实现在地面的灵活移动及加工。受深孔内部特征位置的限制，现有的移动加工机器人难以达到指定位置进行加工，因此，设计一种能在深孔内部移动并实现其镗孔加工的移动加工机器人是十分有必要的。

发明内容

本发明旨在解决上述相关技术中的难题，为此，本发明的目的在于提出一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人。

技术方案1.一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人，其特征在于，包括：

定位与卡紧模块，用以实现机器人在待加工深孔内的移动、定位和固定；

全局定位模块，通过测量加工基准坐标系相对全局坐标系位置和姿态，建立加工基准坐标系与全局坐标系之间的映射关系；

六自由度并联模块，固定连接于定位与卡紧模块下方，具有六个自由度的调整能力，用于调整两自由度加工与检测模块的位置和姿态；

两自由度加工与检测模块，安装在六自由度并联模块的动平台上，具有轴向和径向进给能力，以实现末端刀具高速旋转并对深孔特征进行镗孔加工；

支撑模块，在加工时可实现对两自由度加工与检测模块的力自适应支撑固定，保证机器人在加工过程中具有良好的刚度。

技术方案2.根据技术方案1所述的一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人，其特征在于，所述两自由度加工与检测模块包括刀架模块和轴向进给模块，所述轴向进给模块通过联轴器与所述刀架模块相连，所述轴向进给模块实现所述刀架模块沿待加工内孔轴向的进给运动，所述刀架模块装有对称分布的刀具，且所述刀架模块上还装有对称分布的测头和配重块。

技术方案3.根据技术方案1所述的一种面向深孔内部特征原位加工的移动式机器人，其特征在于，所述支撑模块包括第一轴承、套筒、支撑装置基座、多个支撑支腿一；其中，多个所述支撑支腿一均匀环绕设置在支撑装置基座上，多个支撑支腿一结构完全相同，所述支撑支腿一均包括下圆弧形支撑足和带有力传感器的伸缩装置。