[发明专利]一种航空发动机叶片原位检测机器人及其运动方法

权利要求书

1.一种航空发动机叶片原位检测机器人，其特征在于：包括检测机器人（1）、定位机械臂（2）、移动小车（3）及绳索驱动控制系统（4）； 其中：

所述的检测机器人（1），包括介入连续体机器人（11）、持镜柔性机器人（12）以及超声探测柔性机器人（13）；

所述的绳索驱动控制系统（4），包括伺服电机（15）、联轴器（10）、电机绕线轴（17）、绳索驱动控制箱（5）、驱动绳索（19）、导向板（18）、绳索导向基座（14-1）及绳索导向管（14）；其中，所述绳索导向管（14）内部包裹有多组绳索驱动套索，每根绳索驱动套索内部均为对应的驱动绳索（19）提供运行通道；

所述绳索导向管（14）通过导向管固定扣（21）固定在定位机械臂（2）上；所述驱动绳索（19）通过导向板（18）后与电机绕线轴（17）相连；所述导向板（18）与驱动电机支架（16）固连；所述绳索导向管（14）与绳索导向基座（14-1）相连，绳索导向基座（14-1）与绳索驱动控制箱（5）固定；所述电机绕线轴（17）通过联轴器与伺服电机（15）相连；所述伺服电机（15）固定在驱动电机支架（16）上；所述驱动电机支架（16）与移动小车（3）的上盖（31）相连；

驱动绳索（19）包括三组，对应为第一组驱动绳索、第二组驱动绳索、第三组驱动绳索；

所述介入连续体机器人（11）固定在定位机械臂（2）的末端连接盘（22）上，第一组驱动绳索的一端与介入连续体机器人（11）的末端固定，另一端通过绳索导向管（14）后与电机绕线轴（17）相连；

上述持镜柔性机器人（12）固定在介入连续体机器人（11）末端连接盘上，第二组驱动绳索的一端固定在持镜柔性机器人（12）末端，另一端依次通过介入连续体机器人（11）的中间腔道、绳索导向管（14）后与电机绕线轴（17）相连；其中所述持镜柔性机器人（12）末端装有能够对叶片缺陷进行全方位检测的光纤内镜（6）；

上述超声探测柔性机器人（13）固定在介入连续体机器人（11）末端连接盘上，第三组驱动绳索一端固定在超声探测柔性机器人（12）末端，另一端依次通过介入连续体机器人（11）的中间腔道、绳索导向管（14）后与电机绕线轴（17）相连；所述超声探测柔性机器人（13）末端装有能够对叶片缺陷进行精准检测的超声探头（7）；

上述电机绕线轴（17）绕线部分开有螺纹槽，避免绳索重叠缠绕现象；上述绳索导向基座（14-1）内部开有多个导向绳孔，避免绳索的重叠缠绕；其中所述绳索导向基座（14-1）内部的导向绳孔与绳索导向管（14）内的套索端孔对应相连；

上述定位机械臂（2）通过固定基座（23）固定在移动小车（3）的上盖（31）上，定位机械臂（2）的末端连接盘（22）与检测机器人（1）固连；其中所述定位机械臂（2）的末端连接盘（22）内部中空，且与绳索导向管（14）相连。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片原位检测机器人，其特征在于：所述绳索驱动控制系统（4）中绳索导向管（14）部分为套索传动，绳索导向基座（14-1）到电机绕线轴（17）的部分为绳索传动。

3.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片原位检测机器人，其特征在于：所述检测机器人中的介入连续体机器人（11）、持镜柔性机器人（12）及超声探测柔性机器人（13）均由两节主动弯曲单元串联组成，每节弯曲单元均采用三线驱动形式，每根驱动绳索均由一个伺服电机进行控制，共需18个电机；后节弯曲单元（1-2）的驱动绳索（1-3）穿过自身圆周间隔120度均匀分布的三个导向绳孔（1-6）后进入套索（1-4）传动阶段，然后通过前节弯曲单元（1-1）的中间腔道后进入绳索导向管（14）中的套索通道。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片原位检测机器人，其特征在于：所述驱动电机支架（16）为阶梯状结构，最上层驱动电机支架（16）上所布置的驱动绳索为第一组驱动绳索；中间层驱动电机支架（16）、最下层驱动电机支架（16）上所布置的驱动绳索对应为第二/第三组驱动绳索。

5.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片原位检测机器人，其特征在于：所述的介入连续体机器人（11）的中间腔道能够为第二、第三组驱动绳索及光纤内镜（6）、超声探头（7）提供走线通道。

6.一种权利要求1所述的航空发动机叶片原位检测机器人的运动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、确定航空发动机叶片的目标位置；

步骤二、通过移动小车（3）上的全景相机（34）及雷达（35），对航空发动机叶片的整体检测区域进行地图扫描后寻找出目标位置，以进行运动引导，控制移动小车（3）运动到目标位置并保持固定；

步骤三、通过定位机械臂来调节检测机器人的高度和初始介入位姿；

步骤四、通过调节定位机械臂的各个关节参数来实现检测机器人整体的推送运动；

步骤四、通过绳索驱动控制系统来调节各个驱动绳索长度，以控制介入连续体机器人的弯曲形状，使其能够安全、快速地通过发动机内部复杂狭窄的多级叶片环境，从而达到目标检测区域；

步骤五、通过持镜柔性机器人与超声探测机器人的相互协调运动，实现对航空发动机叶片缺陷的无死角检测。