[发明专利]用于受限的空间操作的机器人系统

说明书

本发明涉及用于受限的空间操作的机器人系统。具体而言，机器人系统包括主驱动单元、非促动的可延伸臂单元、轴向驱动单元、臂引导部件和头部铰接单元。单元包括安装结构和联接至安装结构的臂储存单元。臂单元联接至臂储存单元以从臂储存单元在侧向平面中轴向地移动。臂单元在侧向平面中是柔性且薄的，且在垂直平面中是刚性且宽的。单元可联接至臂储存单元以允许单元的轴向延伸和收缩。头部铰接单元联接至臂单元来促动其。

技术领域

本公开内容大体上涉及机器人，并且更具体地涉及包括机械臂的机器人装置或系统，其用于包括但不限于受限且复杂的几何形状的环境，例如由发电站中的管道或涡轮流动通路给定的，用于诸如检查、操纵和原地修理的应用。

背景技术

机器人装置已经成功用于许多不同应用，诸如机加工、组装、检查、修理等。尽管如此，将此类装置带到复杂和受限的几何形状或环境中总是有挑战性的。常规机器人装置可具有适应非受限几何形状或环境中的各种有用操作的能力，但一直需要可容易地适于受限且复杂的空间中的应用的改进工具。

在工业应用的背景下，机器人系统是用于检查、修理或其它操纵任务的相当受欢迎的选择。例如，美国专利公开号8374722 B2公开了一种检查旋转机器(诸如燃气涡轮发动机)的机械臂。臂具有多个成组的连杆，在其间具有铰接件以用于在第一平面中移动，组相对于彼此具有铰接件以用于在第二平面中移动。空间末梢区段安装在臂的远端处，其包括铰接的一系列元件以用于围绕两个平面移动，以便能够以蛇形方式移动。促动的臂可围绕物体(诸如发动机中的翼型件)移动，且还向上或向下移动以保持接近机器的旋转表面。然而，装置需要复杂的促动、感测和控制系统来达成目标操纵任务。这限制了端部工具的有效负载能力、可达到的稳健性，以及针对受限空间中的操作的最小可达到的大小。此外，为了操纵臂的安全操作，需要受到良好训练的操作者。

在另一个国际专利申请号WO 0216995中，描述了包括多个纵向节段的机械臂，各个纵向节段由多个连杆连接。各个节段的端部由线或薄板引导，以便通过改变线的长度，臂可促动和弯曲。通过调整用于各个节段的控制线中的张力，臂可移动且采用各种空间形状和构造。这例如可通过使用马达将各控制线绕上或卷开心轴来完成。例如，马达由计算机控制系统控制。类似于美国专利公开号8374722 B2中描述的系统，需要复杂的促动、感测和控制系统来实现受限空间中的期望操作。

尽管存在针对机器人检查和修理系统的连续改进的许多其它相关现有技术，但极为需要在不断变小且更复杂的受限空间(例如，燃气涡轮中越来越复杂且弯曲的流动通路)内执行越来越多复杂的操作的新平台。该要求结合了有效负载能力、操作速度、简单性和稳健性的日益提高的要求。

发明内容

该概要将提出本公开内容的简要概述以便提供基本理解。不期望识别本公开内容的关键或重要元件或划分本发明的范围。相反，该概要的唯一目的在于提出本公开内容的总体方面和构想以及其优点来作为以下提供的更详细描述的序言。

本公开内容的总体目的在于提供一种用于诸如检查、维护、修理和其它相关操作的应用中沿复杂且受限的几何形状或环境输送端部工具的手段。本发明的总体目的在于提供一种系统，其可将增大的有效负载以较快、较简单且更稳健的方式带入复杂的受限结构中。