[发明专利]一种可升降旋转的双臂电力检修机器人

摘要

本发明公开了一种可升降旋转的双臂电力检修机器人，包括车身承载基座（6）、车身升降组件（7）、机械臂组件（8）、可旋转车身组件（9）以及视觉信息采集装置（10）；所述的轮式底盘（1）与市面上典型的轮式底盘结构相同，仅在部分装配尺寸上有所调整；所述的视觉信息采集装置（10）共有四组，分别安装在可旋转车身组件（9）的前、后、左、右四个方位；本发明是一种可升降旋转的双臂电力检修机器人，通过车身移动组件、车身升降组件、可旋转车身组件以及双六自由度机械臂的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。

主权项

1.一种可升降旋转的双臂电力检修机器人，包括车身承载基座（6）、车身升降组件（7）、机械臂组件（8）、可旋转车身组件（9）以及视觉信息采集装置（10），所述的车身承载基座（6）底部，上面依次安装有车身升降组件（7）、可旋转车身组件（9），可旋转车身组件（9）安装有机械臂组件（8）和及视觉信息采集装置（10）；所述的视觉信息采集装置（10）共有四组，分别安装在可旋转车身组件（9）的前、后、左、右四个方位；为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵；所述的机器人还包括包括轮式底盘（1）、支承框架（2）、车身移动组件（3）、电驱动转体组件（4）、液压式抬腿组件（5）；所述的液压式抬腿组件（5）包括可旋转基座（5.1）、车身支撑架（5.2）、液压缸缸筒（5.3）、液压缸活塞杆（5.4）、支撑架旋转小轴承（5.5）、支撑架旋转轴（5.6）、支撑架旋转大轴承（5.7）、支撑架旋转轴端盖（5.8）、液压缸旋转轴定位片（5.9）以及液压缸旋转轴（5.10）；车身支撑架（5.2）与车身移动基板（3.9）螺栓连接，其两侧孔与支撑架旋转轴（5.6）经花键连接且通过轴肩和套筒轴向定位；支撑架旋转轴（5.6）两端分别与支撑架旋转小轴承（5.5）和支撑架旋转大轴承（5.7）的内圈紧配合，支撑架旋转小轴承（5.5）和支撑架旋转大轴承（5.7）的外圈分别与可旋转基座（5.1）的两沉孔紧配合，支撑架旋转轴端盖（5.8）与支撑架旋转轴（5.6）的外端面贴紧并通过螺栓固定在可旋转基座（5.1）上，从而实现支撑架旋转轴（5.6）的轴向定位；液压缸旋转轴（5.10）的中间段外表面与液压缸缸筒（5.3）或液压缸活塞杆（5.4）的连接端内表面间隙配合，两侧段外表面与可旋转基座（5.1）或车身支撑架（5.2）的对应孔位内表面间隙配合并经液压缸旋转轴定位片（5.9）定位，从而将液压缸缸筒（5.3）和液压缸活塞杆（5.4）的连接端分别连接在可旋转基座（5.1）或车身支撑架（5.2）的指定位置；单侧液压缸活塞杆（5.4）沿其轴线方向的直线运动通过连杆滑块机构转换为车身支撑架（5.2）绕支撑架旋转轴（5.6）的转动，从而将另一侧的可旋转基座（5.1）抬起来，为电驱动转体组件（4）的工作提供前提条件；所述的电驱动转体组件（4）包括转体驱动电机（4.1）、转体减速器（4.2）、转台轴承（4.3）、转体套轴（4.4）以及套轴定位片（4.5）；转台轴承（4.3）的两端分别与可旋转基座（5.1）和支承框架（2）螺栓连接，转体减速器（4.2）通过螺栓固定在可旋转基座（5.1）上，其动力源来自于转体驱动电机（4.1）；转体套轴（4.4）一端与转体减速器（4.2）的输出轴键连接，另一端与支承框架（2）经花键连接并通过套轴定位片（4.5）轴向定位；转体驱动电机（4.1）的输出转矩经转体减速器（4.2）放大，再经转体套轴（4.4）传递到支承框架（2）上，在支承框架（2）固定不动的前提下，转换为转体减速器（4.2）的反向转动，从而带动可旋转基座（5.1）旋转，结合液压式抬腿组件（5）的运动，实现机器人的腿式移动和越障，所述的车身移动组件（3）包括车身移动电机（3.1）、车身移动电机座（3.2）、车身移动联轴器（3.3）、车身移动驱动块（3.4）、车身移动连接件（3.5）、车身移动直线滑块（3.6）、车身移动滚珠丝杠（3.7）、车身移动直线滑轨（3.8）、车身移动基板（3.9）、车身移动丝杠轴承座（3.10）以及车身移动丝杠轴承（3.11）；车身移动电机座（3.2）、车身移动直线滑轨（3.8）以及车身移动丝杠轴承座（3.10）均通过螺栓固定在车身移动基板（3.9）上，车身移动电机（3.1）和车身移动丝杠轴承（3.11）分别通过螺栓固定在车身移动电机座（3.2）和车身移动丝杠轴承座（3.10）上；车身移动联轴器（3.3）两端分别连接车身移动滚珠丝杠（3.7）和车身移动电机（3.1）的输出轴，车身移动滚珠丝杠（3.7）的另一端与车身移动丝杠轴承（3.11）的内圈紧配合，车身承载基座（6）两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块（3.6）相连，中间通过螺栓与车身移动连接件（3.5）固定，车身移动连接件（3.5）又与车身移动驱动块（3.4）螺栓固定；车身移动驱动块（3.4）的内圈与车身移动滚珠丝杠（3.7）螺纹配合，车身移动电机（3.1）输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块（3.4）沿车身移动滚珠丝杠（3.7）轴线方向的移动，从而实现车身承载基座（6）在车身移动基板（3.9）上的横向直线运动；车身移动组件（3）一方面在机器人运动过程中灵活调整机器人的重心位置，为液压式抬腿组件（5）的工作提供前提条件；另一方面在机器人到达指定位置后，通过横向运动增大机械臂的平面操作空间，所述的可旋转车身组件（9）包括车身旋转基座（9.1）、车身旋转轴承（9.2）、车身（9.3）、车身旋转减速器（9.4）、车身旋转电机（9.5）以及车身顶盖（9.6）；车身旋转轴承（9.2）内外圈分别与车身（9.3）和车身旋转基座（9.1）螺栓连接，车身旋转减速器（9.4）通过螺栓固定在车身（9.3）上，其输出轴与车身旋转基座（9.1）键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机（9.5）的输出转矩经车身旋转减速器（9.4）放大之后，带动车身（9.3）相对于车身旋转基座（9.1）绕车身旋转轴承（9.2）的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖（9.6）通过螺栓固定在车身（9.3）顶部，以保护车身（9.3）内的电气设备不受损坏；所述的视觉信息采集装置（10）共有四组，分别安装在可旋转车身组件（9）的前、后、左、右四个方位，为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵；所述的车身升降组件（7）包括升降架基座（7.1）、车身升降液压缸（7.2）、升降架标准杆（7.3）以及升降架旋转轴（7.4）；升降架基座（7.1）通过螺栓组固定在车身承载基座（6）上；一系列升降架标准杆（7.3）和升降架旋转轴（7.4）的有机组合与螺母定位，构成叉形升降架，升降架一侧的上下两端分别与车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）螺栓连接，另一侧的上下两端分别通过升降架旋转轴（7.4）插入车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽中；车身升降液压缸（7.2）的缸筒和活塞杆的连接端分别连接在升降架基座（7.1）和升降架旋转轴（7.4）上并通过螺栓螺母定位；液压缸活塞杆相对于缸筒的直线运动，经叉形升降架转换为车身旋转基座（9.1）的上下直线运动，车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽限定其运动范围，从而实现可旋转车身组件（9）的自适应升降，扩大机械臂的纵向操作空间，以满足不同的高度需求；所述的机械臂组件（8）有两组，分别安装在车身（9.3）两侧，包括轴一组件（8.1）、轴二组件（8.2）、轴三组件（8.3）、轴四组件（8.4）、轴五组件（8.5）、轴六组件（8.6）以及机械臂电气端（8.7）；轴一组件（8.1）、轴二组件（8.2）、轴三组件（8.3）、轴四组件（8.4）、轴五组件（8.5）以及轴六组件（8.6）依次连接，组合成六自由度机械臂的机械部分，机械臂电气端（8.7）外接电源和信号收发装置，从而构成可以由工作人员远程操控执行复杂任务的六自由度机械双臂；所述的轴一组件（8.1）包括爪头（8.1.1）、爪头旋转轴承（8.1.2）、爪头旋转电机（8.1.3）以及爪头座（8.1.4）；爪头旋转电机（8.1.3）嵌入爪头座（8.1.4）的矩形孔并由爪头旋转轴承（8.1.2）的内圈轴向定位；爪头旋转轴承（8.1.2）的内外圈分别与爪头座（8.1.4）和爪头（8.1.1）螺栓连接；爪头旋转电机（8.1.3）的输出轴与爪头（8.1.1）键连接，爪头（8.1.1）末端可根据任务需求连接夹持机械手或勘探设备；爪头旋转电机（8.1.3）输出轴的转动带动爪头（8.1.1）绕爪头旋转电机（8.1.3）轴线方向即轴一转动，从而实现夹持机械手或勘探设备绕轴一的旋转；所述的轴二组件（8.2）包括爪头座电机端盖（8.2.1）、爪头座旋转电机（8.2.2）、爪头座旋转轴承（8.2.3）以及小臂（8.2.4）；爪头座旋转轴承（8.2.3）的内外圈分别与爪头座（8.1.4）和小臂（8.2.4）螺栓连接，爪头座旋转电机（8.2.2）的输出轴与爪头座（8.1.4）键连接；爪头座电机端盖（8.2.1）经外围孔与小臂（8.2.4）螺栓固定，再经内圈孔固定爪头座旋转电机（8.2.2）；爪头座旋转电机（8.2.2）输出轴的转动带动爪头座（8.1.4）绕爪头座旋转电机（8.2.2）轴线方向即轴二旋转，从而实现轴一组件（8.1）绕轴二的旋转；所述的轴三组件（8.3）包括小臂旋转连接件（8.3.1）、小臂旋转轴承（8.3.2）、小臂旋转电机（8.3.3）以及小臂座（8.3.4）；小臂旋转轴承（8.3.2）的内外圈分别与小臂旋转连接件（8.3.1）和小臂座（8.3.4）螺栓连接，小臂旋转连接件（8.3.1）的另一端与小臂（8.2.4）螺栓连接；小臂旋转电机（8.3.3）嵌入小臂座（8.3.4）的矩形孔内并经小臂旋转轴承（8.3.2）的内圈轴向定位，小臂旋转电机（8.3.3）的输出轴与小臂旋转连接件（8.3.1）键连接；小臂旋转电机（8.3.3）输出轴的转动带动小臂旋转连接件（8.3.1）绕小臂旋转电机（8.3.3）轴线方向即轴三转动，从而实现轴二组件（8.1）绕轴三的旋转；所述的轴四组件（8.4）包括小臂座电机端盖（8.4.1）、小臂座旋转轴承（8.4.2）、小臂座旋转电机（8.4.3）以及大臂（8.4.4）；小臂座旋转轴承（8.4.2）的内外圈分别与小臂座（8.3.4）和大臂（8.4.4）螺栓连接，小臂座旋转电机（8.4.3）的输出轴与小臂座（8.3.4）键连接；小臂座电机端盖（8.4.1）经外围孔与大臂（8.4.4）螺栓固定，再经内圈孔固定小臂座旋转电机（8.4.3）；小臂座旋转电机（8.4.3）输出轴的转动带动小臂座（8.3.4）绕小臂座旋转电机（8.4.3）轴线方向即轴四旋转，从而实现轴三组件（8.3）绕轴四的旋转；所述的轴五组件（8.5）包括大臂电机端盖（8.5.1）、大臂旋转电机（8.5.2）、大臂旋转轴承（8.5.3）以及大臂座（8.5.4）；大臂旋转轴承（8.5.3）的内外圈分别与大臂（8.4.4）和大臂座（8.5.4）螺栓连接，大臂旋转电机（8.5.2）的输出轴与大臂（8.4.4）键连接；大臂电机端盖（8.5.1）经外围孔与大臂座（8.5.4）螺栓固定，再经内圈孔固定大臂旋转电机（8.5.2）；大臂旋转电机（8.5.2）输出轴的转动带动大臂（8.4.4）绕大臂旋转电机（8.5.2）轴线方向即轴五旋转，从而实现轴四组件（8.4）绕轴五的旋转；所述的轴六组件（8.6）包括大臂座旋转连接件（8.6.1）、大臂座旋转轴承（8.6.2）、机械臂基座（8.6.3）以及大臂座旋转减速电机（8.6.4）；机械臂基座（8.6.3）通过螺栓固定在车身（9.3）上，大臂座旋转轴承（8.6.2）的内外圈分别与机械臂基座（8.6.3）和大臂座旋转连接件（8.6.1）螺栓连接，大臂座旋转连接件（8.6.1）的另一端与大臂座（8.5.4）螺栓连接；大臂座旋转减速电机（8.6.4）经螺栓固定在机械臂基座（8.6.3）上，其输出轴与大臂座旋转连接件（8.6.1）键连接；大臂座旋转减速电机（8.6.4）输出轴的转动经大臂座旋转连接件（8.6.1）带动大臂座（8.5.4）绕大臂座旋转减速电机（8.6.4）轴线方向即轴六转动，从而实现轴五组件（8.5）绕轴六的旋转。