[发明专利]一种面向狭窄腔体内表面涂装的冗余自由度机器人

说明书

本发明属于机器人的技术领域，具体涉及一种面向狭窄腔体内表面涂装的冗余自由度机器人。包括依次连接的底部旋转机构、连杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂和腕部机构；连杆的下端通过第一回转关节设置在底部旋转机构上，实现连杆多自由度旋转，连杆的上端通过第二回转关节和第一伸缩臂一端连接，实现第一伸缩臂的转动，第一伸缩臂另一端通过第三回转关节和第二伸缩臂一端连接，实现第二伸缩臂的转动；三个回转关节和一个底部旋转机构实现4个转动，第一和第二伸缩臂实现2个平动，从而使得机器人末端执行器能灵活定位，腕部机构包括指转、手摆和腕转3个自由度，使末端喷枪能在狭窄腔体内表面灵活移动，满足喷涂需求。

技术领域

本发明属于机器人的技术领域，具体涉及一种面向狭窄腔体内表面涂装的冗余自由度机器人。

背景技术

相对于传统的人工喷涂而言，喷涂机器人可以提高喷涂质量和喷涂效率，同时也使工人远离恶劣的一线喷涂环境，具有相应的人道意义。当前的喷涂机器人大多面向工件的外表面涂装进行喷涂操作，而狭窄腔体的内表面涂装还无法实现可靠的机器人智能喷涂，例如风力发电的大叶片内表面的涂装、船舶长管道内表面的涂装等。经检索，申请号为201911088957.5的专利，公开了一种船舶用涂装机器人可伸缩机械臂，该专利可以实现7个自由度的运动，但该专利只是对机械臂做了详细设计，喷涂机器人最关键的手部关节的设计目前还没有比较好的设计。本发明设计的喷涂机器人涉及9个关节冗余自由度，针对手部关节做了详细的设计，同时对于伸缩关节也做出了很好的优化，能够灵活有效解决狭窄腔体内表面涂装存在的问题。

发明内容

为了迎合面向狭窄腔体内表面涂装需求，本发明设计一种面向狭窄腔体内表面涂装的冗余自由度机器人，实现9关节冗余自由度的串联，本发明具体如下：

一种面向狭窄腔体内表面涂装的冗余自由度机器人，

包括依次连接的底部旋转机构1、连杆2、第一伸缩臂3、第二伸缩臂4和腕部机构5；

所述连杆2的下端通过第一回转关节61设置在底部旋转机构1上，实现连杆2多自由度旋转，连杆2的上端通过第二回转关节62和第一伸缩臂3一端连接，实现第一伸缩臂3的转动，第一伸缩臂3另一端通过第三回转关节63和第二伸缩臂4一端连接，实现第二伸缩臂4的转动；

所述腕部机构5包括壳箱和固定布置在壳箱内的指转机构55、手摆机构53和腕转机构54；所述壳箱包括腕部壳箱51和手部壳箱；

所述手摆机构53包括手摆电机531、第一手摆轴532、第二手摆轴533和手摆阶梯轴534，手摆电机531的输出轴依次通过行星齿轮箱535和手摆联轴器连接着第一手摆轴532，第一手摆轴532和第二手摆轴533通过第三锥齿轮组536相交传动，第二手摆轴533和手摆阶梯轴534通过第二同步链轮537平行传动，手摆阶梯轴534的输出端连接有第一谐波减速器538，且第一谐波减速器538的输出端通过手摆转盘539和所述手部壳箱连接，实现手部壳箱的转动；

所述腕转机构54包括腕转电机541、第一腕转轴542和腕转阶梯轴543，腕转电机541的输出轴通过腕转联轴器连接着第一腕转轴542，第一腕转轴542和腕转阶梯轴543通过直系齿轮组平行传动，腕转阶梯轴543的输出端连接有第二谐波减速器544，且第二谐波减速器544和腕部壳箱51对应固定，第二谐波减速器544的输出端连接着第二伸缩臂4的另一端，实现腕部壳箱51多自由度旋转；

所述指转机构55包括指转电机551、第一指转轴552、第二指转轴553、第三指转轴554和指转阶梯轴555，指转电机551通过指转联轴器连接着第一指转轴552，且第一指转轴552和第二指转轴553通过第一锥齿轮组556相交传动，第二指转轴553和第三指转轴554通过第一同步链轮557平行传动，第三指转轴554和指转阶梯轴555通过第二锥齿轮组558相交传动，指转阶梯轴555的输出端连接有第三谐波减速器559，且第三谐波减速器559和手部壳箱固定，第三谐波减速器559的输出端可连接喷枪，实现喷枪多自由度旋转。