[发明专利]机器人末端执行器组件、系统及其使用方法

说明书

本申请提供了一种机器人末端执行器组件(70)，其具有被配置为连接到机器人(62)的基部(72)。基部(72)包括耦接到基板(140)的机器人适配器(74)。机器人末端执行器组件(70)还具有主轴支撑板(120)，该主轴支撑板(120)定位成基本平行于基板(140)并经由两个挠性构件(160)与基板(140)耦接。机器人末端执行器组件(70)还具有设置在主轴支撑板(120)上的主轴(90)。机器人末端执行器组件(70)还具有耦接在基板(140)与主轴支撑板(120)之间的致动器(200)。致动器(200)被配置为接合附接到主轴支撑板(120)的致动器安装座(212)，以使主轴支撑板(120)移位。当主轴支撑板(120)移位时，挠性构件(160)抑制离轴钻孔运动(300)。

技术领域

本公开总体涉及机器人末端执行器，并且更具体地涉及用于机器人主轴钻孔以对结构的声学表面进行穿孔的机器人末端执行器。

背景技术

商用客机必须在例如起飞和着陆期间满足某些噪声标准。商用客机在起飞和着陆期间产生的大部分噪声由通常在客机上使用的燃气涡轮发动机产生。用于降低燃气涡轮发动机的噪声水平的已知系统和方法包括在声学方面处理发动机短舱的发动机入口。在这方面，燃气涡轮发动机入口的内筒区段可设置有多个相对小的穿孔，这些穿孔形成在内筒区段的壁中。穿孔吸收由在发动机入口处高速旋转的风扇叶片产生的一些噪声，从而降低燃气涡轮发动机的总噪声输出。

用于在声学结构(例如燃气涡轮发动机入口的内筒区段)中形成穿孔的已知系统和方法可以包括使用机器人臂和专用钻孔机。机器人臂的使用可以依赖于协调的机器人运动来产生直线钻孔运动。然而，当机器人反转轴线时的任何轻微的摩擦、黏滞(或静摩擦)或游隙(backlash)都可能导致钻头或切割器偏离钻孔路径或切割路径并在进入时扩大孔或槽(例如，在主轴钻头进入被钻孔材料时在孔或槽中形成偏差或“摆动”)，并在退出时扩大孔或槽(例如，在主轴钻头从被钻孔材料中退出时在孔或槽中形成的偏差或“眉毛状(eyebrow)”边缘)。这可能会导致压力和疲劳问题。

另外，另一种已知的系统和方法涉及机器人主轴钻孔以机械地(robotically)将穿孔钻入诸如内筒区段的结构中。然而，这种已知的机器人主轴钻孔系统和方法可能易受主轴运动的影响，这可能导致离轴钻孔问题或钻孔路径的偏差，这可能导致“不圆(out-of-round)”孔。

存在另一种已知的设计，其使用前后滑动以允许机器人的线性运动的小型线性导轨。然而，这种滑动导轨可能在短时间内经历增加的磨损，可能由于滑动零件的摩擦而产生不希望的碎屑，并且可能增加系统的总重量。

可以看出，本领域需要一种系统和方法，其提供用于在声学结构中钻出穿孔、孔洞或槽的直线钻孔运动，其最小化或消除进入和退出被钻穿孔、孔洞或槽时发生的主轴运动和偏差，其避免使用滑动部件，并且其提供优于已知系统和方法的优点。

发明内容

与在声学结构中钻出穿孔、孔洞或槽相关联的上述需求具体地通过本公开来解决和减轻，本公开在一个版本中提供一种机器人末端执行器组件。该机器人末端执行器组件包括被配置为连接到机器人的基部。该基部包括耦接到基板的机器人适配器。该机器人末端执行器组件还包括主轴支撑板，该主轴支撑板基本平行于基板定位并经由两个挠性构件与基板耦接。该机器人末端执行器组件还包括设置在主轴支撑板上的主轴。该机器人末端执行器组件还包括耦接在基板与主轴支撑板之间的致动器。该致动器被配置为接合附接到主轴支撑板的致动器安装座，以使主轴支撑板移位。当主轴支撑板移位时，挠性构件抑制离轴钻孔运动。

在另一版本中，提供一种钻孔系统。该钻孔系统包括机器人，该机器人包括具有机器人末端执行器附接部分的机器人钻孔单元。该钻孔系统还包括附接到机器人的机器人末端执行器组件。该机器人末端执行器组件包括附接到机器人末端执行器附接部分的基部。该基部包括耦接到基板的机器人适配器。该机器人末端执行器组件还包括主轴支撑板，该主轴支撑板基本平行于基板定位并经由两个挠性板与基板耦接，每个挠性板包含柔性材料。